Digitale Medien - WiSe 2009/2010

Die Vorlesung stellt Prinzipien dynamischer Webseiten vor. Dazu werden zwei Beispiele fuer Sriptsprachen behandelt. Etwas ausfuehrlicher, aber bei weitem nicht umfassend, wird JavaScript diskutiert, oberflaechlich behandelt wird PHP. Die Darstellung enthaelt viele konkrete und erprobbare Beispiele. Ergaenzend wird erlaeutert, wie man in HTML Formulare erstellt und wie man auf Inhalte von HTML zugreifen kann (mittels JavaScript-Objekten und ueber das Document Object Model DOM).

Die Vorlesung fuehrt die Grundidee einer generischen Syntax fuer komplexe Dokumente aufbauend auf den bisher kennengelernten Formaten sowie mit einem historischen Ueberblick ein. Anschliessend werden die Kernkonzepte von XML anhand einfacher (konstruierter) Beispiele besprochen: Wohlgeformtheit, DTD, Gueltigkeit, Namensraeume. Die Dokumentdefinition mit XML Schema wird kurz angedeutet. Anschliessend werden eine Reihe beispielhafter praktischer Anwendungen beschrieben, naemlich die Formatierung von XML mittels CSS, das Multimediaformat SMIL und das Nachrichtenkanalformat RSS. Abschliessend wird ein Ausblick auf fortgeschrittene generische Werkzeuge fuer XML gegeben, insbesondere auf die Transformationssprache XSLT wird kurz eingegangen.

Zu Beginn wird eine allgemeine Einfuehrung in die Wahrnehmung von Bewegung gegeben, einschliesslich einer kurzen Diskussion raeumlichen Sehens. Dann werden die Kernkonzepte fuer Videokompression eingefuehrt, mit besonderer Betonung von Differenzbild-Erzeugung und Bewegungskompensation. Darauf aufbauend wird die MPEG-Familie von Video-Standards eingefuehrt, einschliesslich eines Ueberblicks ueber den Aufbau des MPEG-Bilddatenstroms. Abschliessend werden diverse andere Videoformate kurz behandelt, insbesondere H.261-H.264 und hersteller-spezifische Formate wie AVI oder ASF.

Die Vorlesung befasst sich zunaechst mit modernen Verfahren der verlustbehafteten Kompression von Bilddaten, die auf Wavelet-Transormation beruhen, insbesondere JPEG2000. Anschliessend werden fortgeschrittene Verfahren der verlustfreien Kompression fuer Bilddaten behandelt, am konkreten Beispiel JPEG-LS. Dazu gehoert auch eine kurze Einfuehrung in die Golomb-Rice-Codierung. Schliesslich wird Motion JPEG kurz eingefuehrt.

Im ersten Teil der Vorlesung werden bekannte Bilddateiformate fuer Rasterbilder vorgestellt (TIFF, BMP, GIF, PNG), wobei grundlegende Prinzipien solcher Formate betont werden und spezifische Details der individuellen Formate nur am Rande gestreift werden. Im zweiten Teil werden Techniken der verlustbehafteten Kompression von Bildern anhand des JPEG Baseline Process erlaeutert. Hierzu gehoeren Chroma-Subsampling, das Konzept der Ortsfrequenz bei Bildern, die zweidimensionale Diskrete Cosinus-Transformation und skalierbare Quantisierung mit Quantisierungsmatrizen. Abschliessend werden Grundideen von Progressive JPEG kurz andiskutiert.

Im ersten Teil der Vorlesung werden physikalische und physiologische Grundlagen der Wahrnehmung von Bildern besprochen, insbesondere der Aufbau des menschlichen Auges. Anschliessend werden die wichtigsten Farbmodelle eingefuehrt (allgemeine wie CIE-Lab, hardwarebezogene wie RGB bzw. CMY und physiologisch orientierte wie HSB). Gegen Ende der Vorlesung werden die wichtigsten Grundbegriffe fuer die Speicherung von Raster-Bilddateien eingefuehrt, naemlich Bildgroesse, Aufloesung, Farbtiefe. Die Begriffe Dithering, Alphakanal und Gammakorrektur werden abschliessend kurz erlaeutert.

Im ersten Teil der Vorlesung wird am Beispiel der MPEG-Audio-Kompression relativ detailliert auf verlustbehaftete Audio-Kompression eingegangen. Die Unterschiede der drei klassischen MPEG-Audio-Layer werden erklaert und es wird kurz in weiterfuehrende Standards eingefuehrt. Anschliessend werden verschiedene andere Audio-Dateiformate (ohne verlustbehaftete Kompression) diskutiert, z.B. WAV und AU. Im letzten Abschnitt der Vorlesung werden Grundprinzipien der Klangsythese eingefuehrt, wird der elementare Aufbau von Synthesizern erlaeutert und wird das Audioformat MIDI beschrieben und demonstriert.

Zur Abrundung des vorhergehenden Kapitels wird kurz auf den Begriff des Filters eingegangen, der insbesondere an Audio-Beispielen erlaeutert wird.

Im Hauptteil der Vorlesung werden grundlegende Eigenschaften des Mediums Ton besprochen, von den physikalischen Grundlagen bis hin zur Psychoakustik. Wesentliche Schwerpunkte bilden hier genaue Erklaerungen zu den Masseinheiten fuer Lautstaerke (Phon und Dezibel) sowie eine Einfuehrung in die Psychoakustik. Das Phaenomen der Maskierung (Frequenz- und temporale Maskierung) wird erklaert und demonstriert. Zum Abschluss wird ein Einstieg in die Standards fuer verlustbehaftete Kompression von Audio gegeben.

Abrundend zum Thema HTML werden noch einige etwas fortgeschrittenere Themen behandelt: Varianten der Einbindung von CSS, Verwendung von Frames einschliesslich der Nachteile dieses Konstrukts sowie Alternativen dazu, Einbettung von Mediendateien. Abschliessend werden grundsaetzliche Design-Dilemmata fuer Webauftritte kurz andiskutiert, einschliesslich der Frage der Barrierefreiheit.

Im zweiten Teil der Vorlesung wird eine knappe, die mathematischen Grundlagen meist nur anschaulich streifende Einfuehrung in Basistechniken der Signalverarbeitung gegeben, insbesondere in die Begriffe des Frequenzraums (Frequenzspektrum) und der Fourier-Transformation. Auf dieser Basis wird kurz auf das Abtasttheorem zurueckgekommen und eine Beweisidee dafuer skizziert.

Das Thema Hypermedia und Hypertext wird mit ausfuehrlicher historischer Hintergrundinformation eingefuehrt. Es werden die Grundlagen zum WWW und zu HTML erlaeutert und die Basisinformation gegeben, um eigene HTML-Seiten erstellen zu koennen. Als fortgeschrittene Konzepte werden Tabellen und (ansatzweise) CSS eingefuehrt.