Bild- und Toncodierung für die Multimedia-Kommunikation

Musmann, Hans G. GND

Das weltweite Internet ermöglicht in Zukunft nicht nur die Übertragung von Sprache, Texten und Textbildern, sondern auch von Bewegtbildern, Musik und sogar dreidimensionalen Informationen virtueller Objekte. Die elektrischen analogen Signale dieser Multimedia-Information müssen dazu in eine digitale Darstellung gewandelt werden. Bild 1 veranschaulicht den Vorgang der Digitalisierung eines analogen zeitveränderlichen Signals. Das analoge Signale einer Nachricht wird dazu in äquidistanten Zeitabschnitten abgetastet. Die Amplitude eines jeden Abtastwertes entspricht der Lautstärke bei einem Sprachsignal bzw. Helligkeit eines Bildpunktes beim Fernsehsignal. Die Amplitude wird in Stufen quantisiert und jeder Stufe eine Dualzahl zugeordnet. Die Ziffern der Dualzahlen werden durch Binärsymbole 1 und 0 codiert. Verschiedene Nachrichtensignale können auf diese Weise in eine Folge von Binärsymbolen (bit) umgewandelt und aus dieser Folge auch wieder zurückgewonnen werden. Diese digitale Darstellungsform einer Nachricht wird als Pulscodemodulation (PCM) bezeichnet. Der besondere Vorzug der digitalen Darstellungsform liegt zum einen in der größeren erreichbaren Genauigkeit der Signaldarstellung und der damit verbundenen höheren Ton- und Bildqualität, wie sie beispielsweise von der Compact Disc her bekannt ist. Zum anderen erlaubt die binäre Darstellungsform, dass in Zukunft alle Nachrichtensignale über ein und dasselbe Nachrichtennetz übertragen und ein derartiges Netz somit für die Multimedia-Kommunikation verwendet werden kann. Ein Problem bilden dabei Bewegtbildsignale wie das Fernsehsignal, da sie eine relativ große Übertragungsbitrate benötigen. Vergleichsweise erfordert die Übertragung eines Videosignals in TV-Auflösung mit 166 Mbit/s die Übertragungsrate von etwa 2500 Fernsprechsignalen von je 64 kbit/s und damit entsprechend hohe Übertragungskosten. Für eine breite Anwendung der Multimedia-Kommunikation mussten daher zunächst effiziente Verfahren der datenreduzierenden Bild- und Toncodierung entwickelt werden. In den vergangenen Jahren wurden die ersten Codierungsverfahren von der International Standardization Organization (ISO) standardisiert. Nachfolgend werden die Konzepte der standardisierten Audio- und Videocodierungen und die daraus hervorgegangenen neuen Kommunikationsdienste und Anwendungen kurz beschrieben. Abschließend wird ein Ausblick auf die laufenden Forschungsarbeiten und deren Anwendungen gegeben.

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Musmann, Hans: Bild- und Toncodierung für die Multimedia-Kommunikation. Braunschweig 2002. Cramer.

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