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Informatik WS 18/19 > Digitale Medien > Flashcards

Digitale Medien Flashcards

1
Q

Wie ist eine “Nachricht” definiert?

A

Repräsentation einer nichtstofflichen Information

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2
Q

Nennen Sie 3 Beispiele für technische Medien.

A

Text
Ton
MPEG-Strom (Video)
JPEG-Bild

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3
Q

Nennen Sie 3 Speichermedien

A 
Diskette
CD
DVD
SD-Karte
USB-Stick
Festplatte
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4
Q

Nennen Sie 3 Übertragungsmedien

A

Koaxial-Kabel
Glasfaserkabel
Luft

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5
Q

Welche 3 Sinne werden heute typischerweise in Medien angesprochen? (Modalitäten)

A

Sehen
Hören
Tasten

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6
Q

Nennen Sie 3 Ein- bzw. Ausgabe-Hilfsmittel.

A 
Tastatur
Maus
Bildschirm
Mikrofon
Lautsprecher
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7
Q

Was bedeuten Mono-/Multi- | -modal/-codal/-medial?

A

a. V1, S.14

a. i.1. Oder: Klassifizieren Sie ein PC-Spiel, ein Buch, etc.

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8
Q

Digitalisierung ist ein zweistufiger Prozess. Nennen und beschreiben Sie die beiden Stufen. (aus Altklausur)

A

a. Diskretisierung
a. i. Es wird ein festes Raster von Messpunkten gleichen Abstands auf der Achse festgelegt, über die sich das Signal verändert, z.B. Zeitachse
b. Quantisierung
b. i. Es wird ein festes, ganzzahliges Werteraster auf der Achse der Signalstärke festgelegt.

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9
Q

(aus Altklausur)

Beschreiben Sie das Abtasttheorem.

A

a.i. Kriterium zur Wahl einer geeigneten Abtastrate, damit ohne Informationsverlust das Ursprungssignal rekonstruiert werden kann. Wenn ein kontinuierliches Signal mit einer oberen Grenzfrequenz fmax mit einer Abtastrate von mehr als 2*fmax abgetastet wird, kann man das Ursprungssignal ohne Informationsverlust aus dem abgetasteten Signal rekonstruieren.

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10
Q

Skizzieren Sie mit einer kurzen Grafik das Problem der Unterabtastung.

A

Kommt noch.

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11
Q

(aus Altklausur)

Was versteht man unter dem Begriff “Aliasing” und wie kommt dieser Effekt zustande?

A

a.i. Aliasing beschreibt eine zu niedrige Abtastrate, die eine fehlerhafte Rekonstruktion zufolge hat. (Audio: Hohe Töne->Tiefe Töne / Rastergrafiken: Treppeneffekt, Moire-Effekt / Video: Räder drehen rückwärts)

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12
Q

Zeigen Sie am Beispiel einer Linie, wie versucht wird, diesen Effekt abzuschwächen.

A

b. i. Nyquist-Bedingung sicherstellen

b. ii. Tiefpass-Filter, Weichzeichner

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13
Q

Wie unterscheiden sich analoge und digitale Signale?

A

analog: kontinuierlicher Verlauf (d.h. als stetige Funktion modellierbar)
digital: endlicher, abzählbarer Wertebereich -> festgelegte maximale Auflösung (Genauigkeit begrenzt)

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14
Q

Wo liegt der Nachteil von analogen Signalen gegenüber digitalen Signalen?

A

Anfälliger gegen Störungen -> Informationsverlust

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15
Q

Nennen Sie 3 Beispiele von analogen Signalen.

A 
Helligkeit / Lichtstärke
Luftdruck
Mechanische Kraft
Geschwindigkeit
Drehzahl
Elektrische Spannung
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16
Q

Auf welche beiden “Arten” können digitale Signale entstehen? Nennen Sie Beispiele.

A

Durch Abtastung analoger Signale. (Einscannen, Rippen von CD)
Durch Synthese. (Animationsfilme, Logogestaltung mit PS oder AI)

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17
Q

Was ist die sog. Abtastrate?

A

Die Dichte des Messrasters.

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18
Q

Was beschreibt das sog. “Sampling”?

A

Dass zu jedem Messpunkt auf dem Messraster das aktuelle Sample (der Wert des Signals) bestimmt wird.

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19
Q

Was ist die “Auflösung” bei der Digitalisierung?

A

Die Dichte des Werterasters

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20
Q

Wie viele Dimensionen welcher Art kann ein Medium höchstens enthalten?

A

3 räumliche, 1 zeitliche

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21
Q

Wie nennt man die Diskretisierung bei Audio/Rastergrafiken und wie wird sie gemessen?

A

…Audio: Abtastrate (in Hz)

…Rastergrafiken: relative Auflösung (in dpi)

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22
Q

Wie nennt man die Quantisierung bei Audio/Rastergrafiken und wie wird sie gemessen?

A

…Audio: Auflösung (in Bit)

…Rastergrafiken: Farbtiefe (in Bit)

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23
Q

Nennen Sie 2 Vorteile von digitalen Signalen gegenüber analogen Signalen.

A

Unempfindlichkeit gegen Störungen
Verlustfrei kopierbar
Fehler erst ab einem Schwellwert bemerkbar

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24
Q

Nennen Sie 2 Nachteile von digitalen Signalen gegenüber analogen Signalen.

A

Informationsverlust gegenüber einem analogen Original

Hoher Speicheraufwand, große benötigte Kanalkapazität

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25
Q

Wie kann es bei der Digitalisierung zu Digitalisierungsfehlern kommen und wie wirken diese sich in den jeweiligen Digitalisierungsschritten auf das Ergebnis aus?
Zeichnen Sie ggf. eine Skizze.

A

a. Zu grobe Raster bei Diskretisierung und/oder Quantisierung
a. i. Quantisierung: Schlechtere Darstellung von Abstufungen
a. ii. Diskretisierung: Relevante Messwerte können nicht rekonstruiert werden.

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26
Q

Wie ist die Wiederkehr/Periodendauer T definiert?

A

T = 1/f

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27
Q

Was ist die sog. Grundfrequenz?

A

Die Frequenz der Wiederholung des Gesamtsignals.

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28
Q

Was ist die Obere Grenzfrequenz?

A

Frequenz des Signalanteils mit maximaler Frequenz.

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29
Q
  1. Aufgabe 6 Altklausur
A

Kommt noch

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30
Q

Was ist Kodierung? Nennen Sie ein Beispiel.

A

Abbildung von Nachrichten aus Zeichenvorrat A auf Nachrichten aus anderem Zeichenvorrat B. Beispiel: Text über ASCII-Tabelle in Binärcode.

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31
Q

Was ist pa einer Nachrichtenquelle?

A

Die Auftrittswahrscheinlichkeit der einzelnen Zeichen. (In Summe 1)

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32
Q

Wie berechnet sich der Entscheidungsgehalt xa eines Zeichens in einer Quelle?

A

xa = log2(1/pa)

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33
Q

Was ist die Entropie H und wie berechnet man sie?

A

a. Der durchschnittliche Entscheidungsgehalt eines Zeichens der Nachrichtenquelle A. Sie ist ein Maß für die Unordnung einer Nachrichtenquelle.
b. H =

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34
Q

Was sind A, A*, |w|, c und a?

A

a. A = Zeichenvorrat
b. A* = Menge der Wörter aus Zeichenvorrat A
c. |w| = Die Länge eines Wortes w
d. c = Kodierung
e. a = Zeichen aus Zeichenvorrat A

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35
Q

Wie berechnet sich die durchschnittliche Wortlänge L?

A

Kommt noch

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36
Q

Was ist die sog. “Redundanz” und wie berechnet man sie, wann ist sie optimal?

A

a. Ein Maß für die Existenz “überflüssiger” Nachrichtenteile, die entfernt werden könnten, ohne Informationsgehalt der Nachricht zu vermindern.
b. R = L - H
c. Wenn sie gleich null ist.

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37
Q

Es gibt je zwei Klassifikationen von Kompressionsverfahren in zwei Dimensionen. Beschreibe sie & Nenne Beispiele.

A

a. Speziell: Nur auf Daten einer bestimmten Art, üblicherweise auf Daten eines bestimmten Medientyps (Audio, Bild, Video, …) anwendbar, da sie sich spezieller Eigenschaften bedienen, um die Kompression zu optimieren. zB MP3
b. Universell: zB ZIP
c. Verlustfrei: Bei der Kompression gehen Informationen aus dem Original verloren, sodass das Original nicht mehr vollständig aus der komprimierten Fassung rekonstruiert werden kann. zB JPEG
d. Verlustbehaftet: Aus der komprimierten Datei kann die ursprüngliche Datei exakt reproduziert werden. zB ZIP, RLE

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38
Q

Warum sind verlustbehaftete, universelle Verfahren nicht sinnvoll?

A

a. Weil in universellen Verfahren auch ganze Dateibäume komprimiert werden können. Verlustbehaftete Verfahren nutzen die speziellen Eigenschaften eines Dateityps, um die Verluste kaum, bzw. nicht wahrnehmbar zu halten. Das ist bei gemischten Daten nicht möglich.

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39
Q

Wir haben vier universelle, verlustfreie Verfahren kennengelernt. Wie lauten sie?

A

a. Huffman-Kodierung
b. Arithmetische Kodierung
c. Lauflängenkodierung (RLE)
d. Lempel-Ziv-Welch-Kodierung

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40
Q

Was ist ein bekanntes Beispiel für eine Huffman-Kodierung?

A

Morse-Code

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41
Q

Was ist die Fano-Bedingung? Wann ist sie erfüllt?

A

Eine Kodierung c eines Zeichenvorrats A in einen Zeichenvorrat B erfüllt die Fano-Bedingung, wenn für alle Zeichen x und y aus A gilt, dass das Wort c(x) nicht Anfang des Wortes c(y) ist, also keiner der verwendeten Codes Anfang eines anderen ist (Präfixfreiheit).

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42
Q

Zeichnen Sie einen Codebaum für c1 und c2.

A

Zeichen A B C D
c1 00 01 10 11
c2 0 10 110 111

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43
Q

Wie ist die Lauflängenkodierung formatiert?

A

1 Byte Zeichen, 1 Byte Zähler, keine Trennzeichen

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44
Q

Wo wird die LZW-Kodierung genutzt?

A

a. GIF
b. TIFF
c. PDF

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45
Q
  1. Führe die LZW-Kodierung für das Wort blabedibladiblub aus. Verwende die ASCII-Tabelle. Dekodiere das kodierte Ergebnis.
A

Kommt noch.

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46
Q

Nenne 3 dir bekannte Farbmodelle.

A

a. sRGB
b. CMYK
c. YCrCb
d. HSV

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47
Q

Über welche Eigenschaften werden Farben typischerweise kodiert, was beschreiben sie?

A

a. Farbtiefe
a. i. Die Menge an verschiedenen Farben die zur Verfügung stehen. Meist 24 Bit. (True Color)
b. Farbkanal
b. i. Meist 3 Parameter. R-G-B, C-M-Y, etc. 8 Bit pro Kanal.

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48
Q

Welche physikalischen Eigenschaften besitzt Licht?

A

a. Ausbreitungsrichtung
b. Amplitude (Helligkeit)
c. Polarisation
d. Frequenz f /Wellenlänge

49
Q

Was ist der sog. “Farbraum”?

A

Die Menge aller darstellbaren Farben in einem System.

50
Q

Worauf basieren RGB bzw. CMY jeweils, wo werden sie deshalb verwendet?

A 
RGB = Farbaddition -> Lichterzeuger (Displays, etc)
CMY = Farbsubtraktion -> Print
51
Q

Wie lässt sich RGB in CMY umrechnen?

A

Kommt noch.

52
Q

Wofür steht das K in CMYK?

A

Für Key, steht im Print für schwarze Tinte, für Tintenersparnis

53
Q

Weshalb gibt es Farbprofile?

A

Weil auf unterschiedlichen Ein-/Ausgabegeräten derselbe Farbwert anders dargestellt werden kann. Um auf unterschiedlichen Geräten eine einheitliche Ausgabe des Bildes zu gewährleisten werden Farbprofile verwendet.

54
Q

Bei manchen Dateiformaten gibt es zusätzlich zu den 3 Grundkanälen auch noch einen sogenannten “Alpha-Kanal”. Was bedeutet er? Wofür wird er genutzt?

A

Er beschreibt die Transparenz des jeweiligen Pixels. Er wird zur Überlagerung von mehreren Grafiken genutzt.

55
Q

Was sind sogenannte “Indizierte Farben”? Wofür werden sie genutzt?

A

Aus einem Bild mit 24 Bit Farbtiefe wird eines mit 8 Bit Farbtiefe gemacht, ohne dabei Information zu verlieren. Dabei wird eine Tabelle mit 256 (8 Bit) Indizes angelegt in der nur alle tatsächlich im Bild vorkommenden Farbwerte hinterlegt werden. So müssen für jedes Pixel trotz genauerer Farbunterscheidung nur 8 Bit für den Farbwert genutzt werden. (Kann in GIF und PNG verwendet werden)

56
Q

Was passiert wenn man bei einem Bild Indizierte Farben verwendet, obwohl mehr als 256 Farben im Bild sind?

A

Dann werden mehrere Originalfarben zusammengefasst werden und es kommt zu “Posterization”. Dann ist das Verfahren auch verlustbehaftet.

57
Q

Wie kann mit nur 256 verfügbaren Farben Posterization entgegengewirkt werden?

A

Bildbereiche die einen Farbwert haben, der nicht in der Farbtabelle vorhanden ist können mit sogenanntem “Dithering” gefüllt werden. Dabei werden vorhandene Farben in einem solchen Verhältnis gemischt, dass sie dem geforderten Farbwert am ehesten entsprechen.

58
Q

Nennen Sie je ein Format für unkomprimierte, verlustfreie und verlustbehaftete Rastergrafiken.

A

a. Unkomprimiert: TIFF, BMP
b. Verlustfrei: PNG, GIF
c. Verlustbehaftet: JPEG

59
Q

Welche Eigenschaften haben Rastergrafiken?

A

a. Pixeldichte (ppi)
b. Skalierung
c. Farbtiefe
d. Farbsequenz (Zeilenumbruch = Breite)

60
Q

Was ist der Standardwert der Pixeldichte auf PC-Displays?

A

72 ppi

61
Q

Wie groß ist ein Inch in cm?

A

1 inch = 2,54 cm

62
Q

Wie funktioniert die Abwärtsskalierung / Aufwärtsskalierung eines Bildes?

A

Abwärts: Pixel werden durch Mittelwertbildung zusammengefasst.
Aufwärts: Nearest Neighbor Methode (Interpolationsalgorithmen)

63
Q

Welche Kompressionsmethode nutzt das BMP Dateiformat?

A

RLE

64
Q

In welchem Format kann eine der 256 verfügbaren Farben als transparent markiert werden?

A

GIF

65
Q

Was ist das sog. “Interlacing”?

A

Die Bildzeichen werden nicht von oben nach unten gespeichert, sondern zuerst jede 8. dann jede 4. dann jede 2. dann der Rest. Dadurch kann bei geringer Bandbreite schonmal eine Voransicht des Gesamtbildes gezeigt werden. (DAS GANZE BEI GIF)

66
Q

Was ist ein Vorfilter?

A

Dabei werden Farbwerte durch die Differenz zum nebenstehenden oder zu umgebenden Farbwerten ersetzt. Das dient der Optimierung für LZ-artige Kompressions-Algorithmen.

67
Q

Wie lauten die Prozessschritte des JPEG-Verfahrens? Erkläre Sie wenn nötig.

A

a. Farbraumwechsel nach YCrCb
b. Farbunterabtastung (Chroma Sampling)
b.i. Die Farbkanäle Cr und Cb werden mit niedrigerer Abtastrate neu abgetastet, Y-Kanal bleibt unangetastet
-> Verlustbehaftete Kompression
c. Umkodierung in den Frequenzraum (Diskrete Cosinustransformation)
c.i. Das Bild wird in 8x( Pixel Blöcke unterteilt, deren Pixel jeweils durch einen Wert von 0 bis 255 repräsentiert werden. Je größer der Unterschied benachbarter Werte, desto größer ist die “Frequenz” an dieser Stelle der jeweiligen Achse. Jeder 8x8 Block kann als eine Zusammensetzung von Basismustern zusammengesetzt werden die nur aus horizontalen oder vertikalen Frequenzen bestehen. Diese Basismuster sind gegeben. Die Anteile der Basismuster am gegebenen Block werden nun statt diesem gespeichert.
d. Requantisierung der DCT-Koeffizienten
d.i. Aufgrund der typischen Werteverteilung der Basismuster (oben Links viel, unten rechts wenig), kann durch den folgenden Schritt große Speicherplatzersparnis gewonnen werden. Die Werte in unserer DCT-Koeffizienten (Basismuster)-Tabelle werden durch eine gegebene Quantisierungstabelle geteilt, um weniger wahrnehmbare Frequenzen zu filtern -> Das ist verlustbehaftet. Dadurch wird die untere rechte diagonale Hälfte des DCT-Koeffizienten fast ausschließlich zu 0-Werten.
e. Kodierung & Kompression
e.i. Bei den DC-Komponenten (Blockübergreifend) wird die prädiktive Kodierung verwendet. Es werden also die Differenzen zwischen angrenzenden Blöcken gebildet (vgl. PNG-Vorfilter).
Bei den AC-Komponenten (den einzelnen Werten eines Blocks) werden die Werte zunächst über eine Zick-Zack-Traversierung in eine solche Form gebracht, dass möglichst viele Nullen in einer Reihe gespeichert werden (über diagonales Ablaufen). Damit kann eine effizientere Lauflängenkodierung erfolgen.
e.ii. Anschließend wird separat eine entropiebasierte Huffman-Kodierung der DC- und AC-Komponenten vorgenommen. (mit Beispielverteilung aus JPEG-Spezifikation oder Vorberechnung)
Alternativ kann auch Arithmetische Kodierung verwendet werden

68
Q

Zeichne die Farbunterabtastung mit den Notationen 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0.

A

V5, S.31

69
Q

Was ist der Vorteil einer Vektorgrafik gegenüber einer Rastergrafik?

A

Vektorgrafiken sind eine Menge mathematisch definierter Objekte im zweidimensionalen Vektorraum. Daher ist die Darstellungsgröße unabhängig von der Datenmenge. -> Vektorgrafiken können in beliebigen Abmessungen ausgegeben werden.

70
Q

Wofür werden Vektorgrafiken typischerweise genutzt?

A

a. Technische Zeichnungen
b. Illustrationen
c. Logos
d. Icons

71
Q

Wo ist meist der Ursprung des Koordinatensystems in Vektorgrafiken?

A

Oben links

72
Q

Was ist eine Polylinie? Was ist ein Polygon?

A

a. Polylinie: Ein offener Kantenzug, eine Folge von Linien, bei denen der Endpunkt einer Geraden gleichzeitig Startpunkt der nächsten Geraden ist.
b. Polygon: Ein geschlossener Kantenzug, der Endpunkt der letzten Linie ist gleichzeitig Startpunkt der ersten Gerade.

73
Q

Was ist ein Spline?

A

a. Ein Spline ist eine Linie, die aus mehreren Kurven-Segmenten besteht.

74
Q

Wie funktioniert der De Casteljau-Algorithmus? Wo wird er in Vektorgrafiken verwendet?

A

a. Bezier-Kurven werden mit Geraden gekennzeichnet. Eine Kurve n-ten Grades wird durch n+1 Kontrollpunkte beschrieben. Zunächst wird festgelegt wieviele Durchläufe k gemacht werden sollen (Genauigkeit des Ergebnisses). Dann wird auf den Verbindungslinien der Kontrollpunkte pro Schritt x ein Punkt auf x/k Länge der Verbindungslinie gesetzt. Auf diesen wird der Schritt wiederholt, bis man nur noch eine Verbindungslinie hat und auf dieser bei x/k Länge einen Punkt setzt. Das ist ein Punkt der “fertigen” Bezier-Kurve.

75
Q

Welche beiden Arten von Transformationen gibt es? Beschreibe sie.

A

a. Lineare Transformation: Erlaubt Modifikation von Objekten. Die neuen Koordinaten ergeben sich durch Anwendung linearer Funktionen auf alte Koordinaten.
b. Affine Transformation: Ist die Hintereinanderausführung linearer Transformationen. Da sich lineare Transformationen als Matrixmultiplikation ausdrücke lassen und diese assoziativ sind [A(Bp) = (AB)p], kann eine beliebig lange affine Transformation mit einer einzigen Matrix ausgedrückt werden.

76
Q

Welche Transformationen gibt es?

A

a. Translation (Verschiebung)
b. Rotation (um Ursprung)
c. Skalierung (uniform/nichtuniform)
d. Scherung

77
Q

Die Translation wird nicht durch eine Matrixmultiplikation ausgedrückt. Wie wird dieses Problem umgangen?

A

a. Alle Transformationsmatrizen werden um eine dritte Spalte und eine dritte Zeile mit den Werten (0,0,1) erweitert und so in sogenannte “Homogene Transformationsmatrizen” gewandelt. Punktkoordinaten werden um eine dritte Koordinate mit dem Wert 1 erweitert.

78
Q

Was ist ein Szenegraph? Was sind die inneren Knoten?

A

a. Die hierarchische Organisation der Objekte in einem gerichteten, azyklischen Graph. Die inneren Knoten sind Gruppen, über die dann gemeinsam Transformationen vorgenommen werden können ohne dabei ihre relativen Positionen und Ausrichtungen zueinander zu verlieren.

79
Q

Welche Schritte beinhaltet die 2D Rendering Pipeline? Beschreibe die einzelnen Schritte.

A

a. Transformation von Objekt- nach Weltkoordinaten
a. i. Die Objektkoordinaten werden relativ zur übergeordneten Gruppe spezifiziert. Daher muss zunächst jedes Objekt durch globale Koordinaten beschrieben werden.
b. Clipping
b. i. Beim Clipping werden die Objekte und Objektteile, die in einer gewählten Darstellung nicht sichtbar sind abgeschnitten, damit diese nicht unnötigerweise verarbeitet werden müssen.
c. Transformation von Welt- nach Bildkoordinaten
c. i. Die Weltkoordinaten werden auf die Bildkoordinaten des Ausgabegerätes umgerechnet.
d. Rasterisierung
d. i. Das Sichtfenster wird abgetastet und in ein Pixelraster umgewandelt. Dazu wird vorher eine Tiefensortierung der Objekte durchgeführt.

80
Q

Erklären sie den Cohen-Sutherland-Algorithmus.

A

a. Bei jedem Start und Endpunkt einer Linie wird durch logische Operationen überprüft, ob sie im Darstellungsbereich liegen, bzw. ob der Start bzw. Endpunkt darin liegt. Anhand dessen kann entschieden werden welche Linien ignoriert oder abgeschnitten werden.

81
Q

Wie funktioniert der Bresenham-Algorithmus?

A

a. Es werden solange in die “schnelle” Richtung Pixel gefüllt, bis die Abweichung vom Sollwert einen Schwellwert überschreitet. Das in einer Schleife.

82
Q

Wie funktioniert der Wu-Algorithmus?

A

Alle Pixel, die von der Ideallinie geschnitten werden werden abhängig vom Abstand zu dieser in Graustufen gefärbt. (je näher, desto dunkler)

83
Q

Wie funktioniert die Even Odd Rule eines Scanline-Algorithmus?

A

Eine Scanline erhöht immer dann ihren Wert, wenn sie eine Grenze des Polygons überschreitet. Alle Pixel mit ungerader Parität werden anschließend gefärbt.

84
Q

Was bildet die Grundlage für alle Videofilme?

A

Vermeintliche Wahrnehmung von Bewegung bei Betrachtung rascher Folgen von Einzelbildern.

85
Q

Nennen Sie die psychologischen und physiologischen Faktoren der Bewegungswahrnehmung.

A

a. Psychologisch:
a. i. Bewertungsleistung des Gehirns
a. ii. Auswertung der Bildelemente über die Zeit hinweg
b. Physiologisch
b. i. Gegenseitige Beeinflussung benachbarter Lichtsinneszellen auf der Netzhaut
b. ii. Foveale Objektverfolgung (Gelber Fleck)
b. iii. Anpassung an veränderliche Entfernung des Objekts

86
Q

Was sind Vergenz und Akkommodation?

A

Grafik V7, S.7

87
Q

Wie hoch ist die zeitliche Auflösung der menschlichen Wahrnehmung? Wo liegt die psychologische Untergrenze und die physiologische Obergrenze?

A

a. 50ms
b. 20-30 fps
c. 100 fps

88
Q

Welche Kodierungs-/Dekodierungsvarianten gibt es? Wo liegen ihre Stärken bzw. Schwächen?

A

a. Asymmetrische Kodierung:
a. i. - Kodierung sehr aufwändig, langsam
a. ii. +Dekodierung nicht aufwändig, schnell
a. iii. +Kodierung sehr stark

b. Symmetrische Kodierung:
b. i. o Aufwand Kodierung/Dekodierung etwa gleich
b. ii. + schnelle Kompression, direkt während Aufzeichnung möglich
b. iii. - geringe Kompression

89
Q

Wieviele Dimensionen haben Videodaten? Wie lauten sie?

A

a. Zwei Bilddimensionen (Breite / Höhe)
b. Zeitliche Dimension
c. Wertedimension (Farbe pro Pixel)

90
Q

In der Vorlesung haben wir zwei Arten von Kompressionsverfahren kennengelernt wie lauten sie? Wie funktionieren sie?

A

a. Intraframe-Kompression (räumliche Kompression)
a. i. Eliminierung der Redundanz in Einzelbildern
a. ii. Bei MPEG ähnlich wie JPEG (Farbunterabtastung, DCT, Requantisierung, RLE, Entropiekodierung)
b. Interframe-Kodierung (zeitliche Kompression)
b. i. Eliminierung der Redundanz zwischen Einzelbildern

91
Q

Erklären sie Differenzkodierung. Welcher Vorteil wird hier ausgenutzt?

A

Es werden nur regelmäßig Keyframes intraframe-kodiert. Dazwischenliegende Bilder enthalten statt eines Vollbildes nur die Wertdifferenzen zum jeweils vorhergehenden Bild. Dadurch haben viele Pixel den Wert 0 und die übrigen haben tendenziell kleine Werte. Das lässt sich z.B. für Lauflängenkodierung, Entropiekodierung und Requantisierung nutzen.

92
Q

Wie lassen sich beispielsweise Kameraschwenke und bewegte Objekte komprimieren? Wie funktioniert dieses Verfahren?

A

a. Durch Bewegungskompensation.
b. 1. Block Matching (V7, S. 19)
b. i. Einteilung in Makroblöcke fixer Größe
b. ii. Suche nach entsprechenden (auch ähnlichen) Makroblöcken in zwei aufeinanderfolgenden Frames
b. iii. je gefundenem Makroblock nur ursprüngliche Koordinaten und Verschiebungsvektor (motion vector) kodieren.

93
Q

Nennen Sie 4 Videoformate die sie kennengelernt haben.

A

a. MPEG-2
b. MPEG-4
c. H.265
d. WebM
e. WMV

94
Q

Welche Frametypen werden beim MPEG-Format verwendet? Was wird jeweils gespeichert/komprimiert? Teilen Sie sie auch von 1(kein)-3(groß) nach Höhe der Kompression ein.

A

a. Intra coded frames (I-frames) (1)
a. i. Vollbild, (key frame)
a. ii. nur räumliche komprimiert
b. Predictive coded frames (P-frames) (2)
b. i. Differenzbild zu vorhergehendem I- oder P-frame
b. ii. zusätzliche zeitliche Kompression
c. Bidirectional predictive coded frames (B-frames) (3)
c. i. Differenzbild zu vorhergehendem und folgendem I- oder P-frame
c. ii. Ermöglicht mehr Bildanteile durch Verschiebungsvektoren zu kodieren

95
Q

Was ist eine Group of Pictures? Wie groß ist ihre typische Länge?

A

a. Gleichbleibende, sich wiederholende Sequenz der Frametypen in einem MPEG-Video.
b. MPEG-2: 0.5 Sekunden
c. MPEG-4: 10 Sekunden

96
Q

Beschreiben Sie den Ablauf der Kodierung der Frametypen.

A

a. I-Frames: JPEG-Kompression
a. i. Farbunterabtastung
a. ii. DCT
a. iii. Requantisierung
a. iv. RLE
a. v. Entropiekodierung

b. B- und P-Frames:
b. i. Verschiebungsvektoren
b. ii. Diffrenezen werden wie normale Frames behandelt und somit nach dem gleichen Schema komprimiert.

97
Q

Was sind Schallwellen? Wie breiten sie sich aus?

A

a. Ortsfeste Schwingung eines physikalischen Mediums (z.B. Luft)
b. Ausbreitung als Druckwelle konzentrisch ausgehend von der Quelle (Kugelwelle)

98
Q

Was ist der Unterschied zwischen Longitudinalwellen und Transversalwellen?

A

a. Longitudinalwelle: Schwingung in Ausbreitungsrichtung

b. Transversalwelle: Schwingung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung

99
Q

Welche Eigenschaften haben Schallwellen?

A

a. Amplitude
b. Phase
c. Wellenlänge
d. Frequenz
e. Reflektion, Absorption
f. Brechung, Beugung

100
Q

Womit kann durch Kopfhörer Raumklang erzeugt werden?

A

a. Durch HRTF (Head-related Transfer Function)

101
Q

Welche Digitalisierungsmöglichkeiten gibt es für Audio-Signale?

A

a. Erfassung der Luftdruckschwankungen und Umwandlung in ein elektrisches Signal ( z.B. mit Mikrofon)
b. Direkte Ableitung elektrischer Signale aus mechanischer Schwingung ( z.B. E-Gitarre, E-Piano)
c. Anschließend Digitalisierung der elektrischen Signale

102
Q

Wie hoch ist die übliche Abtastrate für Audio? Warum?

A

a. 40kHz, z.B. Audio-CD: 44,1 kHz

103
Q

Wie wird Audio bei DECT kodiert?

A

a. Adaptive Differential Pulse Code Modulation (ADPCM)

104
Q

Wofür steht RIFF? Was ist in diesem Format enthalten?

A

a. Resource Interchange Format
b. Header gibt enthaltenen Medientyp an
c. Rohdaten werden in einer Folge von medientyp-spezifischen chunks abgelegt

105
Q

Was steht im RIFF-Header?

A

a. RIFF
b. Dateigröße
c. RIFF-Typ (FourCC)

106
Q

Was steht im Format-Chunk?

A

a. Signatur (Chunk-Typ) (z.B. fmt)
b. Länge des Chunks
c. Datenformat
d. Kanalanzahl
e. Abtastrate
f. Byterate
g. Auflösung
h. Frame-Größe

107
Q

Was steht im Data-Chunk?

A

a. Länge des Chunks

b. Abtastwerte

108
Q

Nennen Sie 3 FourCCs.

A

a. WAVE
b. AVI
c. RMI
d. FLAC
e. ALAC

109
Q

Warum sind universelle Kompressionsverfahren für Audiodaten kaum geeignet?

A

a. Wegen stetig stark wechselnder Abtastwerte der Wellenform.

110
Q

Womit können Audiodaten dennoch komprimiert werden? Erklären Sie.

A

a. Prädiktion
a. i. Vorhersagung zukünftiger Werte abhängig vom bisherigen Signalverlauf. Dann Kodierung der Differenz zur Prädiktion. Verlustfrei.
b. Kanalkopplung
b. i. Kodierung beider Kanäle als Differenz zu einem künstlich erzeugten Mittenkanal, da sich Kanäle häufig nur wenig unterscheiden. Differenzkanal enthält kleine Werte, kann also kompakter kodiert werden. Verlustfrei.
c. Psychoakustik
c. i. Maskierung bestimmter Frequenzanteile (Wahrnehmbarkeit) eines Signals. Diese werden nicht kodiert. Verlustbehaftet.
c. ii. Hörschwellenmaskierung (V8, S.29)
c. iii. Frequenzmaskierung (V8, S. 30-31)
c. iv. Zeitliche Maskierung (V8, S. 32)

111
Q

Welche der folgenden Kompressionsverfahren sind verlustbehaftet, welche verlustfrei? MP3, MPEG-2 AAC, WMA, ATRAC, MPEG-4 ALS

A

a. Verlustbehaftet: Alle außer MPEG-4 ALS

112
Q

Aus welchen Schritten besteht das MP3-Kompressionsverfahren?

A

a. Häufig: Kanalkopplung
b. Aufteilung in kritische Bänder
c. Requantisierung der Bänder in Abhängigkeit von der Hörkurve und Maskierungseffekten
d. Huffman-Kodierung

113
Q

Definieren Sie: Zeichen, Zeichenvorrat, Zeichensatz, Text, Symbol

A

a. Zeichen: Repräsentation von Information zur “Speicherung” und Übertragung
b. Zeichenvorrat: Menge aller zur Verfügung stehenden Zeichen
c. Zeichensatz: Geordneter Zeichenvorrat (z.B. ASCII)
d. Text: Folge von Zeichen aus einem Zeichenvorrat
e. Symbol: Abstahierte, bildliche Repräsentation eines Begriffes oder Sachverhalts

114
Q

Welche linguistischen Beschreibungsebenen gibt es? Beschreiben Sie sie.

A

a. Syntax
a. i. Vokabulat/Lexik: Legale Wörter einer Sprache
a. ii. Orthografie: Korrekte Konstruktion der Wörter aus Zeichen
a. iii. Grammatik: Regeln der Konstruktion legaler Sätze aus Folgen von Wörtern

b. Semantik
b. i. Bedeutungsgehalt der Sprache in einer anderen Domäne (z.B. der realen Welt)
b. ii. Vollständigkeit und korrekte Angabe einer Semantik bei formalen Sprachen
b. iii. Natürliche Sprachen: Oft mehrdeutig und kontextabhängig

c. Pragmatik
c. i. Verwendung der Sprache zur Erzielung bestimmter Wirkungen
c. ii. Beispiel: Einordnung in funktionale Kategorien wie “Behauptung” oder “Frage” (sog. Sprechakte)

115
Q

Was sind Typografie, Makrotypografie und Mikrotypografie?

A

a. Typografie: Lehre der grafischen Darstellung von Text
b. Makrotypografie: Anordnung des Textes auf einem Ausgabemedium
c. Mikrotypografie: Gestaltung der Glyphen für alle Zeichen des Zeichenvorrats

116
Q

Was lässt sich im Schriftschnitt unterscheiden?

A

a. Linienstärke
a. i. mager
a. ii. halbfett
a. iii. fett

b. Schriftbreite
b. i. schmal
b. ii. breit

c. Schriftlage
c. i. normal
c. ii. kursiv

d. Serifen

117
Q

Wie nennt man den Abstand zwischen Zeichen?

A

Laufweite

118
Q

Nennen Sie drei Ihnen bekannte Zeichensätze.

A

a. ISO 8859
b. ASCII
c. Unicode

119
Q

Nennen Sie drei Ihnen bekannte Textformate.

A

a. CSV
b. JSON
c. XML
d. SVG
e. HTTP

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