MM_SS03

!
multimediatechnik ss’03
prof. dr. peter kneisel
inhalt
 Grundlagen




Was ist Multimedia
Datenkompression
Speichermedien
Transfersysteme
 Anwendungen
 -> Dr. Haas
 Praktische Anwendungen
 Audio/Video
 Graphik/Bild
 Text/Internet
überblick kapitel 1






kurze erläuterung
involvierte branchen
der medienbegriff
klassifikation
eigenschaften
daten
was ist multimedia
überblick kapitel 2
datenkompression
 bedarfsanalyse
 quellen-, entropie- kodierung
 grundlegende verfahren
 Lauflängenkodierung
Nullunterdrückung
Vektorquantisierung
Pattern Substitution
Huffmann
....
 angewandte verfahren
 Überblick Audiokompression
 näheres in Kapitel Audiotechnik
 Überblick Videokompression
 näheres in Kapitel Videotechnik
 übersicht
überblick kapitel 3
speichermedien
 Optische Speichermedien
 Elektronische Speichermedien
überblick kapitel 4
 …
transfersysteme
kapitel 1







was ist multimedia
was, warum, wer
der medienbegriff
definition multimedia
anforderungen multimedia
charakteristik kontinuierliche Medien
zusammenfassung kapitel 1
übung
1.1




was, warum und wer
was
• kurze erläuterung
warum • pädagogisches
wer
• involvierte branchen
zusammenfassung w3
1.1.1 was • kurze erläuterung
 MultiMedia bedeutet aus Benutzersicht:
Zur Darstellung von
Information wird nicht nur
Text oder Graphik oder Ton
sondern
Text und Graphik und Ton
eingesetzt
 Genauere Definition ...
 ... später
1.1.2 warum • pädagogisches
 Durch multimediale Darstellung lassen sich
Informationen natürlicher und einprägsamer
darstellen
Der Mensch behält von dem,
was er liest
was er hört
was er sieht
was er liest, hört und sieht
was er sagt
was er sagt und tut
10%
20%
30%
70%
80%
90%
1.1.3 wer • involvierte branchen
 Telekommunikation
 Breitbandkommunikation
 IP-Telephonie
 Unterhaltungsbranche
 "braune Ware": Videorekorder, CD-Player, DVD
 Computer/Consolen-Spiele
 Studiotechnik
 Fernseh- und Rundfunkanstalten
 professionelle Audio- und Videotechnik
 Verlage
 Elektronischen Publizieren
 enge Beziehungen zu Filmgesellschaften
1.1.4 zusammenfassung w3
 Zur Darstellung von Information wird Text, Bild
und Ton verwendet
 Dies erhöht en Aufmerksamkeits- und
Merkbarkeitsgrad entscheident
 Involviert in die Entwicklungen sind vor allem
Telekommunikations- und
Unterhaltungsbranche, die Studiotechnik und
Verlage.
!
1.2









der medienbegriff
perzeptionsmedium
repräsentationsmedium
präsentationsmedium
speichermedium
übertragungsmedium
informationsaustauschmedium
zusammenfassung
schlussfolgerung
kleine übung
1.2.1 perzeptionsmedium
 Abgeleitet von den menschlichen Sinnen:
Wie nimmt der Mensch Informationen auf ?
 Hören - auditive Medien:
 Musik
 Geräusch (Sound)
 Sprache
 Sehen - visuelle Medien
 Einzelbild
 Bild (Photo)
 Graphik
 Bewegtbild
 Video
 Animation
 Text
 Fühlen (Braille Schrift), Schmecken, Riechen
!
1.2.2 repräsentationsmedium
 Abgeleitet von der rechnerinternen Darstellung:
Wie wird die Information im Rechner kodiert ?
 Beispiele:





Text
Audio
Graphik:
Einzelbild
Video
ASCII, EBCDIC, UNICODE
PCM-linear 16bit, .wav, .voc, .raw, ...
Videotext (CEPT), GKS, PICT, Postscript, ...
Fax Gruppe 3, JPEG, GIF, TIFF, ...
PAL, SECAM, NTSC, CCIR-601, MPEG, ..
1.2.3 präsentationsmedium
 Abgeleitet vom Hilfsmittel/Gerät zur Ein- und
Ausgabe der Information:
Worauf/Womit wird die Information ein- bzw.
ausgegeben ?
 Eingabe:




Tastatur
Kamera
Miktofon
DataGlove
 Ausgabe




Papier
Bildschirm
Lautsprecher
Dual Shock Paddle
1.2.4 speichermedium
 Abgeleitet vom verwendeten Datenträger
Worauf/Womit werden Informationen
gespeichert ?
 Nichtelektronische Speichermedien
 Papier
 Mikrofilm
 ...
 Elektronische Speichermedien





Magnetband
Diskette
Festplatte
CD-ROM
...
1.2.5 übertragungsmedium
 Abgeleitet vom Träger der Information
kontinuierlich übertragen kann.
Worüber wird Information übertragen ?
 Kabelgebundene Übertragung





Koaxialkabel
Hohlwellenleiter
Twisted Pair
Glasfaser
...
 Funkübertragung
 Luft
 Gas
 Luftleerer Raum
1.2.6 informationsaustauschmedium
 Abgeleitet von den Datenträgern, die zur
Übertragung von information verwendet
werden.
Welcher Informationsträger wird zum
Austausch von Information zwischen Orten
verwendet ?
 Indirekte Übertragung mit Hilfe von (Zwischen)Speichermedien :
Papier, Mikrofilm, Diskette, ...
 Direkte Übertragung über eine
Übertragungsmedium
 Koaxialkabel, Glasfaser, Luft, ...
1.2.7 zusammenfassung medienbegriff
 Perzeptionsmedium
Wie nimmt der Mensch Informationen auf ?
 Repräsentationsmedium
Wie wird die Information im Rechner kodiert ?
 Präsentationsmedium
Worauf/Womit wird die Information ein-/ ausgegeben ?
 Speichermedium
Worauf/Womit werden Informationen gespeichert ?
 Übertragungsmedium
Worüber wird Information übertragen ?
 Informationsaustauschmedium
Welcher Informationsträger wird zum Austausch von
Information zwischen Orten verwendet ?
!
1.2.8 schlussfolgerung
Perzeptionsmedium
Das
(wie nimmt der Mensch die Information auf)
kommt dem Begriff Medium im Kontext
der Informationsverarbeitung am nächsten.
!
1.2.9 kleine übung
 Wo
und wie ist das Fernsehen einzuordnen ?
 Perzeptionmedium
auditiv, visuell: Musik, Sprache, Geräusch, Bild, Graphik,
Animation, Video
 Repräsentationsmedium
Video/Audio (PAL)
 Präsentationsmedium
Eingabe (Kamera, Mikrofon), Ausgabe (Bildschirm,
Lautsprecher)
 Speichermedium
Magnetband
 Übertragungsmedium
Koaxialkabel, Glasfaser, Luft, luftleerer Raum
 Informationsaustauschmedium
Speichermedium, Übertragungsmedien
1.3





definition multimediasystem
definition: kombination von medien
definition: unabhängigkeit
definition: kommunikationsfähigkeit
definition: rechnergestütze integration
zusammenfassung definition
1.3.3 definition: kombination von medien
 Qualitative Definition
 Ein System, das mehrere bzgl. der Zeitkontinuität
unterschiedliche Medien unterstützt
 Beispiel
 Lern-CDs
 Web-Auftritt
 Kombination aus Text, Video und Audio
 Kombination aus Text, Video
 Quantitativ Definition
 Ein System, welches mehr als ein Medium unterstützt
 Beispiel
 DTP
 Fernsehen
 Kombination von Text und Graphik
 Kombination aus Video und Audio
Der Begriff Multimedia ist eher qualitativ
als quantitativ zu definieren
1.3.5 definition: unabhängigkeit
 Die Medien müssen unabhängig voneinander
zu verarbeiten sein
 Gegenbeispiel: Film (Video) mit Untertitel (Text)
T
T
T
T
T
T
T
TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT
1.3.6 definition: kommunikationsfähigkeit
 Austausch von Informationen über
Rechnergrenzen hinweg
 Gegenbeispiel: Offline Lern-CDs
Kommunizierende
Multimediasysteme
 In einem (kommunizierenden) MultimediaSystem werden Informationen
 als Daten mit einem kontinuierlichen und diskreten
Medium,
 digitisiert und in einzelnen Einheiten (Pakete)
übertragen
1.3.4 definition: rechnergestütze integration
Das Multimediasystem muss in der Lage sein,
 Medien rechnergesteuert zu verarbeiten
 Gegenbeispiel: Videorekorder - Bloße
Aufnahme/Wiedergabe von unterschiedlichen Medien
ohne Möglichkeit der Verarbeitung
 Medien integriert zu verarbeiten
 Gegenbeispiel: Tabellenkalkulation setzt unterschiedliche
Medien Text, Graphik, Tabellen oft nicht in Bezug
 Medien gleichartig zu verarbeiten
 Gegenbeispiel: e-Mail Programm: Video, Audio läßt sich
oft nicht wie Text bearbeiten und/oder übertragen
1.3.5 zusammenfassung definition
Ein Multimediasystem ist durch die
rechnergestützte, integrierte Erzeugung,
Manipulation, Darstellung, Speicherung und
Kommunikation von unabhängigen Informationen
gekennzeichnet, die in mindestens einem
kontinuierlichen und einem diskreten Medium
kodiert sind.
!
1.4




anforderungen multimediasystem
synchronisation
datendurchsatz
echtzeit
zusammenfassung anforderungen
1.4.1 synchronisation
 Keine zeitliche Restriktion
 Anwendung: diskrete Medien (z.B. e-mail)
 Synchrone Übertragung
 Maximale Ende-zu-Ende Verzögerung
 Anwendung: Audioübertragung
 Isochrone Übertragung
 Maximale und Minimale Ende-zu-Ende Verzögerung
 Anwendung: Videoübertragung
 Plesichrone Übertragung
 Exakte Ende-zu-Ende Verzögerung
 Anwendung: Breitbandkommunikation
Zwischenspeicherbedarf
 Asynchrone Übertragung
1.4.2 datendurchsatz
 kleine Datendurchsätze (Transferraten)
 typisch: 2400bit/sec- 56kbit/sec
 Technik: Modem, Telephonnetz
 Anwendung: Text
 mittlere Datendurchsätze
 typisch: 64kbit/sec - 128kbit/sec
 Technik: ISDN, europäisches Telephonnetz, GPRS
 Anwendung: Text, komprimiertes Audio/Video
 Hohe Datendurchsätze
 typisch: 10Mbit/sec - 100Mbit/sec
 Technik: LAN, B-ISDN (ATM)
 Anwendung: Audio, Video
 Sehr hohe Datendurchsätze
 typisch: > 100Mbit/sec
 Technik: LAN, B-ISDN (ATM)
 Anwendung: HDTV, HD-Videokonferenzen, VOD
1.4.3 echtzeit
 weiche Echtzeit
 zur Übertragung/Verarbeitung von Informationen, auf die
nicht "so schnell" reagiert werden muss
 harte Echtzeit
 zur Übertragung/Verarbeitung von Informationen, auf die
innerhalb einer "sehr beschränkten Zeit" reagiert werden
muss
1.4.4 zusammenfassung anforderungen
Ein Multimediasystem stellt hohe
Anforderungen an
 Synchronisation
 zur korrekten Wiedergabe von Informationen ohne
übermäßigen Speicheraufwand der End- und
Zwischensysteme
 Datendurchsatz
 zur korrekten Wiedergabe von Informationen über die Zeit
ohne Datenverluste
 Echtzeit
 zur zeitnahen Wiedergabe von informationen
!
1.5





charakteristik kontinuierliche medien
zeitintervall
variation
zusammenhang
zusammenfassung charakteristik
kleine übung
!
1.5.1 zeitintervall
Charakterisierung nach Zeitintervalle zwischen
der vollständig abgeschlossenen Übertragung
aufeinander-folgender Informationseinheiten
(Paketen)
 Konstant / streng periodisch
 PCM-kodierte Sprache
 Gruppenweise konstant / schwach periodisch
 strukturierte Informationseinheiten
 Aperiodisch
 kooperative/dialogorientierte
Anwendungen
t
!
1.5.2 variation
Charakterisierung nach Variation der Datenmenge
aufeinanderfolgender Informationseinheiten
 Gleichbleibend / streng gleichmäßig
 unkomprimiertes Audio/Video
 Periodisch variierend / schwach gleichmäßig
 komprimiertes Video (z.B) MPEG
 Erstes Bild vollständig
 Nächsten Bilder Differenzen
 Danach wieder vollständig
 Variierend / Ungleichmäßig
 komprimiertes Video
 Erstes Bild vollständig
 danach nur Differenzen
t
!
1.5.3 zusammenhang
Charakterisierung nach Zusammenhang
aufeinanderfolgender Pakete
 Zusammenhängende Informationen
 bezieht sich auf Nutz- und Zusatzinformationen
 optimale Auslastung des Betriebsmittels
 z.B. 64kbit/s Audio bei ISDN-Gespräch
 Unzusammenhängende Informationen
 oft Bandbreite Übertragungsmedium höher als
Bandbreitenbedarf der information
 z.B. Audio über Ethernet
t
1.5.4 zusammenfassung charakteristik
 Charakterisierung nach Zeitintervalle zwischen
der vollständig abge-schlossenen Übertragung
aufeinander-folgender Informationseinheiten
(Paketen)
 Charakterisierung nach Variation der
Datenmenge aufeinanderfolgender
Informationseinheiten
 Charakterisierung nach Zusammenhang
aufeinanderfolgender Pakete
!
1.5.5 kleine übung
 Digitales Fernsehen
Videosignal, PAL-Verfahren aufgenommen, im
Rechner ohne Kompression digitisiert und über
die Luft digital übertragen.
 Streng periodisch
 streng gleichmäßig
 zusammenhängend
 Web-Fernsehen
MPEG kodiertes Videosignal, über 16Mbit/sec
Token-Ring übertragen:
 schwach periodisch
 schwach gleichmäßig
 unzusammenhängend
!
1.6






zusammenfassung kapitel 1
was, warum und wer
medienbegriff
schlussfolgerung medienbegriff
definition
anforderungen
charakteristik
1.6.1 was, warum und wer
 Zur Darstellung von Information wird Text, Bild
und Ton verwendet
 Dies erhöht en Aufmerksamkeits- und
Merkbarkeitsgrad entscheident
 Involviert in die Entwicklungen sind vor allem
Telekommunikations- und
Unterhaltungsbranche, die Studiotechnik und
Verlage.
!
1.6.2 medienbegriff
 Perzeptionsmedium
Wie nimmt der Mensch Informationen auf ?
 Repräsentationsmedium
Wie wird die Information im Rechner kodiert ?
 Präsentationsmedium
Worauf/Womit wird die Information ein-/ ausgegeben ?
 Speichermedium
Worauf/Womit werden Informationen gespeichert ?
 Übertragungsmedium
Worüber wird Information übertragen ?
 Informationsaustauschmedium
Welcher Informationsträger wird zum Austausch von
Information zwischen Orten verwendet ?
!
1.6.3 schlussfolgerung medienbegriff
Perzeptionsmedium
Das
(wie nimmt der Mensch die Information auf)
kommt dem Begriff Medium im Kontext
der Informationsverarbeitung am nächsten.
!
1.6.4 definition
Ein Multimediasystem ist durch die
rechnergestützte, integrierte Erzeugung,
Manipulation, Darstellung, Speicherung und
Kommunikation von unabhängigen Informationen
gekennzeichnet, die in mindestens einem
kontinuierlichen und einem diskreten Medium
kodiert sind.
!
1.6.5 anforderungen
Ein Multimediasystem stellt hohe
Anforderungen an
 Synchronisation
 zur korrekten Wiedergabe von Informationen ohne
übermäßigen Speicheraufwand der End- und
Zwischensysteme
 Datendurchsatz
 zur korrekten Wiedergabe von Informationen über die Zeit
ohne Datenverluste
 Echtzeit
 zur zeitnahen Wiedergabe von informationen
!
1.6.6 charakteristik
 Charakterisierung nach Zeitintervalle zwischen
der vollständig abge-schlossenen Übertragung
aufeinander-folgender Informationseinheiten
(Paketen)
 Charakterisierung nach Variation der
Datenmenge aufeinanderfolgender
Informationseinheiten
 Charakterisierung nach Zusammenhang
aufeinanderfolgender Pakete
!
1.7
übung
Überlegen Sie sich eine "typische" multimediale
Anwendung
 Versuchen Sie, die Komponenten
entsprechend der möglichen
Medienklassifikationen einzuordnen.
 Begründen Sie, weshalb Ihre Anwendung der
Definition eines Multimediasystems entspricht.
 Greifen Sie ein kontinuierliches
Perzeptionsmedium heraus und
charakterisieren Sie es.
!
kapitel 2





datenkompression
einleitung
kodierverfahren
grundlegende verfahren
angewandte verfahren
zusammenfassung
2.1




einleitung
motivation
speicherbedarf
einteilung
zusammenfassung einleitung
2.1.1 motivation
 Unkomprimierte Graphiken, Audio- und Videodaten
fordern eine beträchtliche Speicherplatzkapazität
 unkomprimierte Videodaten passen nicht auf CD oder DVD
 Der Datentransfer dieser Medien fordert beträchtliche
Bandbreiten
 unkomprimierter Transfer von Videodaten ist über Primärmultiplex
ISDN nicht möglich
 Bestimmte Medien müssen für Speicherung
und Transfer komprimiert werden
!
!
2.1.2 speicherbedarf
 Text
 Bild
 Vektorbild
 Pixelbild
(640 x 480) / (8 x 8)
= 4,8 Kbyte/Bildschirmseite
500 Geraden x 10 Byte/Gerade = 5,0 Kbyte/Bild
1024 x 768 x 24Bit
= 2,3 Mbyte/Bildschirmseite
 Audio
 Sprache Telefon: 8 KHz Abtastung x 8 bit/Abtastung
 CD-Musik: 44,1 KHz Abt. x 16 bit/Abt. x 2 (Stereo)
= 8 Kbyte/sec
= 172 Kbyte /sec
 Video
 PAL
25 Bilder/sec x 625 x 833 Punkte x 3 Byte/Punkt
 Digitales Video (CCIR 601)
13,5MHz Lumin. + 2 x 6,75MHz Chromin. x 1 B/Pkt
 HDTV
CCIR 601 x 5,33
= 37 Mbyte/sec
= 25 Mbyte/sec
= 133 Mbyte/sec
2.1.3 einteilung
 Anwendungen im Dialog-Modus
 Typisch für Bildübertragung und Videokonferenzen
 Anforderungen
 Ende-zu-Ende Verzögerung < 500 ms
 Kompression, Dekompression < 150 ms (opt. 50 ms)
 Anwendungen im Abfragemodus
 Typisch für audiovisuelle Auskunftsysteme
 Anforderungen
 Schneller Vor- und Rücklauf mit Anzeige
 Wahlfreier Zugriff auf Einzelbild < 500 ms (ohne Kontextinformation)
 Anwendungen in Dialog und Abfragemodus
 Anforderungen
 Format unabhängig vom Darstellungsgerät
 Adaptierbare Datenraten
 Hoher Grad an Synchronisation
2.1.4 zusammenfassung einleitung
 Übertragung und Speicherung
unkomprimierter Medien, insbesondere von
Video, ist zu aufwendig
 Die Datenmenge unkomprimierter Medien
beläuft sich auf bis zu 133 Mbyte/sec (HDTV)
 Anforderungen im Abfrage und
Dialogmodus erfordern maximale
Gesamtlaufzeiten (< 500 ms) und maximale
KoDek-Zeiten ( < 150 ms)
!
2.2





kodierungverfahren
überblick
grundsätzliche kodierungsarten
schritte bei der bildkompression
dekodierung
zusammenfassung
!
2.2.1 überblick
Kodierungsart
Ausprägung
Verfahren
Statistische Kodierung
Lauflängenkod.
Huffmann-Kod.
Arithmetische Kod.
Entropiekodierung
Quellenkodierung
Prädiktion
Transformation
Layered koding
Hybride Kodierung
DPCM
DM
FFT
DCT
Bitposition
Unterabtastung
Subband-Kodierung
Vektorquantisierung
JPEG
MPEG
H.263
...
2.2.2 grundsätzliche kodierungsarten
 Die Entropiekodierung
 kodiert ungeachtet der zugrundliegenden Information.
 betrachtet die zu komprimierten Daten als Bitsequenz.
 es werden nur Redundanzen eliminiert, es geht keine
Information verloren.
 unterschiedliche Kompressionsquoten bei unterschiedlichen zu komprimierenden Daten.
 Die Quellenkodierung





verwendet die Semantik der zu kodierenden Information.
ist oft verlustbehaftet.
ist abhängig vom zu kodierenden Medium.
Spezifika der Medien können gut genutzt werden.
wesentlich bessere Kompressionsraten bei "akzeptabler"
Qualität.
!
2.2.3 schritte bei der bildkompression
Datenkompression durchläuft typischerweise
vier Schritte:
1. Datenaufbereitung
 erzeugt eine geeignete digitale Darstellung der Information
 Bsp.: Zerlegung eines Bildes in Pixelblöcke
2. Datenverarbeitung
 erster Schritt der Kompression, z.B. Transformation aus
dem Zeitbereich in den Frequenzbereich
3. Quantisierung
 Gewichtung der Amplituden und Zuordnung zu
Quantisierungsstufen (nicht notwendigerweise linear)
4. Entropiekodierung
 verlustfreie Kompression
2.2.4 dekodierung
 Die Dekodierung erfolgt invers zur Kodierung
 zwei Vorgehensweisen
 Symetrische Kodierung
 Der Aufwand zur Komprimierung und Dekomprimierung ist
vergleichbar
 Eingesetzt bei häufig wechselnden Datenquellen
 Beispiel.: Life-CAMs
 Asymmetrische Kodierung
 Der Aufwand zur Komprimierung und Dekomprimierung ist
ungleich
 Meist ist der Aufwand bei der Dekomprimierung wesentlich
einfacher
 Oft Dekompression in Echtzeit
 Eingesetzt bei konstanten Datenquellen
 Bsp.: Audio-Visuelle Lern-CDs
2.2.5 zusammenfassung kodierungsverfahren
 Im wesentlichen unterscheidet man
zwischen
 Entropiekodierung
 Quellenkodierung
 hybride Kodierung
 Die Kodierung besteht typischerweise aus vier
Phasen:




Datenaufbereitung
Datenverarbeitung
Qualtisierung
Entropiekodierung
 Die Dekodierung erfolgt invers zur Kodierung
und kann symetrischn oder asymetrische
Aufwände haben
!
2.3







grundlegende verfahren
lauflängenkodierung
huffmann-kodierung
prädiktion / relative kodierung
transformations-kodierung
unterabtastung
vektorquantisierung
spezialformen
2.3.1 lauflängenkodierung
!
Beispiel:
ABCCCCCCCCDEFGGG
ABC!8DEFGGG
 Voraussetzung
 Datenfolge besteht aus vielen Unterfolgenden identischen
Inhalts
 Kodierung
 Die Folgen gleichen Inhalts werden mit einem
Markierungszeichen (oft M-Byte) markiert und mit dem
Inhalt und der Länge der Folge kodiert
 M-Byte als Markierung läßt sich durch Byte- /Bit-Stuffing
eindeutig kennzeichnen, z.B.:
 jedes Vorkommen des M-Bytes als Datum wird verdoppelt
 oft Kompression ab 4 identischen Zeichen
 Dekodierung
 beim Dekompromieren wird jedes doppelt vorkommende
M-Byte halbiert
 Einfache M-Bytes, werden als M-Byte interpretiert und
veranlassen eine Interpretation der folgenden Bytes
2.3.2 huffmann-kodierung
 Voraussetzung:
 Es gibt unterschiedliche Häufigkeiten von Bit-Mustern
(Bytes)
 Kodierung
 Die Häufigkeit des Auftretens der Bitmuster (Bytes) wird
bestimmt
 Die am häufigsten auftretenden Bytes werden mit kurzen
Bitfolgen (Huffmann-kode) kodiert
 Der Huffmann-code wird zur kodierung der Bitfolge
verwendet
 Dekodierung
 Dekodierer besitzt identischen Huffmann-kode
 Dekodierer setzt den Huffmann-code in Bytefolge um
!
!
2.3.2 huffmann-kodierung • beispiel
sei
P(A) = 0,16
P(B) = 0,51
P(C) = 0,09
P(D) = 0,13
P(E) = 0,11
P(C)=0,09
P(E)=0,11
1
0
P(D)=0,13
1
P(CE)=0,2
1
0
P(AD)=0,29
1
P(B)=0,51
P(A)=0,16
0
P(CEAD)=0,49
0
Kodierung
A = 000
B=1
C = 011
D = 001
E = 010
P(BCEAD)=1,0
Der Baum wird von oben nach unten mit den zwei
Buchstaben (oder Buchstabengruppen) mit den jeweils
kleinsten Wahrscheinlichkeiten schrittweise aufgebaut
2.3.3 prädiktion / relative kodierung
 Voraussetzung
 Aufeinanderfolgende Zeichen unterscheiden sich nicht
stark
 Kompression
 Speicherung nur der Differenzen
 Dekompression
 Rekonstruktion der Zeichen durch Ableitung ab dem ersten
Zeichen
 Anwendungen:
 Bild-kodierung: Kanten bei Bildern liefern große
Unterschiede, Flächen kleine (0).
 Aufeinanderfolgende Videobilder unterscheiden sich oft
nur in Details
 Differencial Pulse kodeModulation (DPCM) nur die
Amplitudendifferenzen werden, mit weniger Zeichen,
kodiert
!
2.3.4 transformations-kodierung
 Kodierung
 Transformation in einen anderen mathematischen Raum
 Dekodierung
 Rücktransformation
 Beispiele:
 Schnelle Fouriertransformation (FTT)
 Diskrete Kosinus-Transformation (DCT)
 Subband-Kodierung
 Transformation nur einzelner Anteile des Spektrums
 sehr gut geeignet für Sprachkodierung
!
2.3.5 unterabtastung
 Die Datenquelle wird nicht mit der zur
vollständigen Rekonstruktion notwendigen
Frequenz abgetastet
 Notwendige Frequenz
 2 x Grenzfrequenz (Shannonsches Abtasttheorem)
 Dabei werden Eigenschaften der menschlichen
Physiologie ausgenutzt
 Reduktion des Qualitätsverlustes
 Beispiel Videokompression:
Hohe Abtastfrequenz der Luminanz,
niedrige Abtastung der Chrominanz (YUV statt RGB),
da der Mensch Helligkeitsunterschiede wesentlich
deutlicher wahrnimmt als Farbunterschiede
!
2.3.6 vektorquantisierung
 Voraussetzung:
 Datenfolge besteht aus vielen Unterfolgen ähnlicher (Bit-)
Muster
 Kodierung
 Datenstrom wird in Blöcke zu n Bytes unterteilt
 Eine Tabelle enthält ein Menge von (Byte-)Mustern
 Ein Muster in einem Datenstrom-Block wird den Index
eines ähnlichen Musters in der Tabelle indiziert.
 Die Tabelle kann mehrdimensional sein, damit ist der Index
ein Index-Vektor.
 Dekodierung
 Dekodierer besitzt identische Muster-Tabelle
 Dekodierer übersetzt Index (-Vektor) in Byte-Muster und
fügt dies zu einer Datenfolge zusammen
!
2.3.7 spezialformen I
 Nullunterdrückung
 Spezialform der Lauflängenkodierung.
 Zusammenfassung nur der 0-Bytes
 Pattern Substitution




Spezialform der Vektorquantisierung
Ermittlung des exakten Musters aus Tabelle
Markierung eines Treffers über Markierungs-Byte (M-Byte)
Verwendung auch bei Bild/Video mit Farbtabellen
 Diatonic Enkoding
 Spezialform des Pattern Substitution
 Muster sind Buchstaben-Paare und ergeben sich aus
semantischen Eigenschaften der zu kodierenden Sprache
2.3.7 spezialformen II
 Delta-Modulation
 Spezial form der Differential Pulse code Modulation
(DPCM)
 Kodierung der Differenzwerte 1 bit (steigend/fallend)
 Adaptiver DPCM
 Spezial form der Differential Pulse code Modulation
(DPCM)
 Kennzeichnung leiser und hochfrequenter Stellen und
entsprechende Quantisierung mit den Differenzwerten
 Adaptive Huffmann Kodierung
 Spezialfall der Huffmann kodierung
 kode-Tabelle wird dynamisch erstellt und geändert
2.3.7 zusammenfassung grundlegende verfahren
 Entropiekodierung
 Lauflängenkodierung
 huffmann-kodierung
 Quellenkodierung




prädiktion / relative kodierung
transformations-kodierungen
unterabtastung
vektorquantisierung
 Es gibt zu vielen "reinen" Kodierungsverfahren
Spezialformen
!
2.4




angewandte verfahren
JPEG
H.261 / H.263
MPEG
fraktale kompression
2.4.1 JPEG • übersicht
 Von der Joint Photographics Expert Group
(Joint CCITT and ISO) ab 1982 entwickelt
 Anforderungen
 Unabhängigkeit von der Bild- und Pixelgröße, von der
Farbvielfalt und der statistischen Farbverteilung.
 Durchführbarkeit der Kodierung/Dekodierung von in
akzeptabler Geschwindigkeit per Software mit
Standardprozessor.
 Sequenzielle (Zeile um Zeile) und progressive (immer
weiter verfeinernd) Dekodierung.
 Verlustfreie und hierarchische (unterschiedliche
Auflösungen) Kodierung.
 1992 als ISO-Norm verabschiedet
!
2.4.1 JPEG • modi und durchführung
 Verlustbehaftetet DCT-basierter Modus
 einziger Modus, der von jedem JPEG-Dekoder unterstützt
werden muß
 Erweiterter verlustbehafteter DCT-basierter
Modus erweitert den Basis Modus
 Verlustfreier Modus
 wesentlich geringerer Kompressionsfaktor
 Hierarchischer Modus
 beinhaltet Bilder verschiedener Auflösung, die jeweils
entsprechend einem der vorgenannten Modi kodiert
wurde.
Bildaufbereitung
Bildverarbeitung
FDCT
Quantisierung
Entropiekodierung
2.4.1 JPEG • vier schritte (modus 1)
1. Bildung von Ebenen (eventuell unterschiedlicher Auflösung)
 Beispiel: RGB - 3 Ebenen, YUV - 3 Ebenen, BMP - 1 Ebene
2. Transformation / Inverse Transformation der Bildpunkte mittels
Diskreter Kosinus-Transformation (DCT)
(2 x  1)u
(2 y  1)v
s
cucv  syx cos
cos
16
16
x 0 y 0
7
7
(2 x  1)u
(2 y  1)v
1
sxy  4  cucvsvu cos
cos
16
16
x 0 y 0
7
7
1
vu 
4
1
für u, v  0
2
bzw. sonst cu , cv  1
cu, cv 
3. Quantifizierung der einzelnen Pixel pro Ebene per Tabelle
 8/12 bit (verlustbehaftet) 2-12 bit pro Ebene (verlustfrei)
4. Entropiekodierung
 Lauflängen
 Huffman
 Arithmetisch
2.4.2 H.261 / H.263
 1990: CCITT Empfehlung H.261: Video kodec
for Audiovisual Services at p x 64 Kbit/s
 Speziell konzipiert für ISDN (auch Primärmultiplex)
 Auch als p x 64 bezeichnet
 max Verzögerung für (De)Kodierung < 150 ms
 1996: CCITT Empfehlung H.263:
 Verfeinerung der Kompressionsalgorithmen von H.261
 Konzipiert auch für kleinere Übertragungsraten (z.B. V.34)
 Unterschiede von H.263 bzgl H.261
 Kleinere Genauigkeit bei Bewegungen
 Aushandelbare optionale Teile bei H.263 erlauben CoDecOptimierung  oft Faktor 2 schneller bei gleicher Qualität
 neben QCIF und CIF 3 zusätzliche Auflösungen: SQCIF,
4CIF, 16CIF (Common Interface Format)
2.4.2 H.261 / H.263 • formate
 29,97 Pic/sec komprimiert auf min 15 Pic/sec
 Pixelkodierung nach CCIR 601
(Luminanz) Y : Cb : Cr (Chrominanz) = 2:1:1
 Seitenverhältnis 4:3
 Common Interface Format
 CIF 352 x 288 (Luminanz) 176 x 144 (Chrominanz)
 36,45 Mbit/sec
 (Quarter)QCIF 176 x 144 bzw. 88 * 72
 9,115 Mbit/sec
 Kompressionsrate für ISDN-B-Kanal bei 10 Bilder/sec 
1:47,5 (was heute gut machbar ist)
2.4.2 H.261 / H.263 • kodierung
 Intraframe (jedes Bild wird für sich kodiert)
 Kodierung nach DCT (wie JPEG)
 Interframe (es werden Deltas verwendet)
 Prädiktionsverfahren, als Mustertabelle wird
vorangegangenes Bild verwendet
 Muster sind als DPCM-kodierte und anschließend DCT
komprimierte Makroblöcke abgelegt
 Bewegungsvektor des Musters wird
entropiekodiert (z.B. Lauflängenkodierung)
?
Wer ist
gestorben
Bild n mit
Dynamic PCM
erfasst und mit
DCT kodiert, dient
als Muster für
Bild n+1
!
Bild n+1
unterscheidet
sich von Bild n
durch die um die
Vektoren
verschobenen
Teile
2.4.3 MPEG
 siehe Kapitel: Videotechnik
2.4.4 fraktale kompression
 Verfahren:Keine Übertragung von
Pixelinformation
 Übertragung von Transformationsfunktion, die auf
ähnliches Bild iterativ angewandt werden muss
 Ausnutzung der Selbstähnlichkeit von Bildern
 Transformationsfunktion besteht aus
 Skalierung, Verschiebung, Rotation,
 Kontrast/Helligkeitsänderung
 Eigenschaften
 Unabhängig von Bildgröße
 frei skalierbare Qualität (je nach Anzahl Iterationsschritte)
 Kompressionsfaktor 1:1000 erreichbar
 Nachteile
 sehr Rechenzeitintensiv
 schlechte Effizienz bei Graphiken
!
2.4.5 zusammenfassung angewandte verfahren
 JPEG ist der Standard für die
Einzelbildkodierung
 bis zu 255 Bildebenen
 bis zu 65535 x 65535 große Bilder
 unterschiedliche Qualitätsstufen




0,25 bit/Pixel - 0,5 bit/Pixel: mäßige Qualität
0,5 bit/Pixel - 0,75 bit/Pixel: gute Qualität
0,75 bit/Pixel - 1,5 bit/Pixel: sehr gute Qualität
1,5 bit/Pixel - 2 bit/Pixel: Vom Original nicht zu unterscheiden
 H.261 / H.263




Standard Verfahren für Videotelephonie
vorangetrieben durch Netzbetreiber
zugeschnitten auf ISDN
zufriedenstellend ab CIF
2.5




zusammenfassung
einleitung
kodierungsverfahren
grundlegende verfahren
angewandte verfahren
2.5.1 einleitung
 Übertragung und Speicherung
unkomprimierter Medien, insbesonder von
Video, ist zu aufwendig
 Die Datenmenge unkomprimierter Medien
beläuft sich auf bis zu 133 Mbyte/sec (HDTV)
 Anforderungen im Abfrage und
Dialogmodus erfordern maximale
Gesamtlaufzeiten (< 500 ms) und maximale
KoDek-Zeiten ( < 150 ms)
!
2.5.2 kodierungsverfahren
 Im wesentlichen unterscheidet man zwischen
 Entropiekodierung
 Quellenkodierung
 hybride Kodierung
 Die Kodierung besteht typischerweise aus vier
Phasen:




Datenaufbereitung
Datenverarbeitung
Qualtisierung
Entropiekodierung
 Die Dekodierung erfolgt invers zur Kodierung
und kann symetrischn oder asymetrische
Aufwände haben
2.5.3 grundlegende verfahren
 Entropiekodierung
 Lauflängenkodierung
 huffmann-kodierung
 Quellenkodierung




prädiktion / relative kodierung
transformations-kodierungen
unterabtastung
vektorquantisierung
 Es gibt zu vielen "reinen" Kodierungsverfahren
Spezialformen
2.5.4 angewandte verfahren
 JPEG ist der Standard für die
Einzelbildkodierung
 bis zu 255 Bildebenen
 bis zu 65535 x 65535 große Bilder
 unterschiedliche Qualitätsstufen




0,25 bit/Pixel - 0,5 bit/Pixel: mäßige Qualität
0,5 bit/Pixel - 0,75 bit/Pixel: gute Qualität
0,75 bit/Pixel - 1,5 bit/Pixel: sehr gute Qualität
1,5 bit/Pixel - 2 bit/Pixel: Vom Original nicht zu unterscheiden
 H.261 / H.263




Standard Verfahren für Videotelephonie
vorangetrieben durch Netzbetreiber
zugeschnitten auf ISDN
zufriedenstellend ab CIF
kapitel 3











speichermedien
überblick
basistechnologien (read only)
CD-DA
CD-ROM
CD-ROM/XA
CD-I
weitere Formate (read only)
CD-R/WO
CD-MO/RW
DVD
logische Formate
3.1





überblick
anforderungen
historie • bis zur CD-ROM
historie • erweiterungen
historie • beschreibbare CD
zusammenfassung überblick
!
3.1.1 anforderungen
 Speichermedien
 Magnetische
 Diskette
 Festplatte
 Magnetbänder (TK50, DAT, ...)



 Optische
 Compact Disc (CD, DVD)

3.1.2 historie • bis zur CD-ROM
 1973 Video Long Play (VLP) Bildplatte
 analoge (wertdiskret, zeitkontinuierlich) Technik
 wenig Erfolg
 1982 Compact Disc Digital Audio (CD-DA)
 digitale Technik.
 Spezifiziert von Philips/Sony (Red Book)
 30 Mio CD-DA-Player, 450 Mio CDs in ersten 5 Jahren
 1985 CD read only Memory (CD-ROM)
 spezifiziert von Philips/Sony (Yellow Book)
 1988 Spezifikation der physikalischen Struktur (ECMA-119)
 Konsortium High-Sierra Proposal: Spezifikation der logischen
Struktur (ISO 9660,)
3.1.3 historie • erweiterungen
 1986 CD interactive (CD-I)
 spezifiziert von Philips/Sony (Green Book)
 1987 Digital Video Interactive (DVI)
 spezifiziert von Philips/Sony
 (De-)Kompression von Video-/Audiodaten auf CD-ROM
 1989 CD-ROM extended Architecture (CDROM/XA)
 spezifiziert von Philips/Sony
 Spezifikation für mehrere Medien auf optischen
Datenträgern
3.1.4 historie • beschreibbare CD
 1991 CD write once (CD-WO / CD-R)
 Spezifiziert im Orange Book
 einmal beschreibbar
 1991 CD magneto optical (CD-MO)
 Spezifiziert im Orange Book
 mehrmals beschreibbar
 1995 CD read write (CD-RW)
 Spezifiziert (1991) im Orange Book
 löschbare und mehrmals beschreibbare CD
 1997 Digital Video Disc (DVD)
 Spezifikation vom DVD-Konsortium
3.1.5 zusammenfassung überblick
 Die Anforderungen von Multimediasystemen an
eine Speichermedium sind z.Z. nur mit
optischen Speichermedien realisierbar
 Die Entwicklung vollzog sich bislang in drei
Etappen
 Bis zur CD-ROM
 Erweiterung, insbesondere der logischen Struktur auf CDROM
 Erweiterung der physikalischen Fähigkeit um die
Beschreibbarkeit
 Die "Krone" der aktuellen Entwicklung stellt die
DVD dar
 Die Entwicklung wird weiter rasant verlaufen
!
3.2





basistechnologie (read only)
aufbau
ausprägungen
digitale informationsdarstellung
problem: zugriffsgeschwindigkeit
zusammenfassung basistechnologie
!
3.2.1 aufbau
Schutzschicht
pit
Reflexionsschicht
1,2 m
land
0,6 m
Substratschicht
(Polykarbonat)
1,6 m
 Abtastung durch Laserstrahl ca. 780 nm, 1 m Fokus in
1 mm Abstand
 Eine Spur (nicht wie bei HD), von innen nach außen
 1,66 bit / m, 1 Mio bit/mm2
 Keine Verschleiß, keine magnetischen Effekte
3.2.2 ausprägungen
 analoge aufzeichnung
 wertdiskret (0, 1)
 zeitkontinuierlich
 Übergang zwischen 0 / 1 / 0 kann zu jedem Zeitpunkt
erfolgen
 Bsp.Video Long Play (VLP)
 Digitale Aufzeichnung
 wert- und zeitdiskret
3.2.3 digitale informationsdarstellung
 Kodierung
 pits und lands kodieren logische Nullen
 Flanken zwischen pit/land bzw. land/pit kodiereb logische
Einsen
 Zwei aufeinander folgende Einsen sind nicht
darstellbar
 Einfügen von Füllbits zwischen die bits eines Bytes und
zwischen Bytes (sog. Verbindungsbits)
 Synchronisation
 Synchronisation der CD in der Zeit über SynchronisationsBitmuster
 Fehlererkennung
 Redundante Bits zur Fehlererkennung und -korrektur
!
3.2.4 problem: zugriffsgeschwindigkeit
 Zugriffszeiten von ca. 400 bis ca. 100 msec
akzeptabel für Audio, für Daten im Vergleich zur
HD (6 ms) schlecht.
 Gründe:
 Synchronisationszeiten
Einstellung der internen Taktfrequenz auf CD-Signal
mehrere ms
 Rotationsverzögerung
bei 1 x Geschwindigkeit ca. 300ms
bei 40 x Geschwindigkeit ca. 6,3 ms
 Seek-Zeit
Einstellung des exakten Radiuses
ca. 100ms
 Mögliche Zeiten: unter 100ms
3.2.5 zusammenfassung basistechnologie
 Eine Compact Disk besteht aus
 einem Substrat
 auf das eine reflektierende Schicht aufgebracht ist.
 Die Reflexionsschicht wird durch eine transparente
Schutzschicht vor Beschädigung geschützt
 Nach den wenig erfolgreichen analogen
Aufzeichnungsverfahren wird heute nur noch
digital aufgezeichnet.
 Die physikalische Informationsdarstellung ist
extrem redundant
 Die Zugriffsgeschwindigkeit mit nicht viel
weniger als 100ms gilt als grundsätzliches
Problem
!
3.3






CD-DA
technische daten
physikalische grenzen
fehlerkorrektur
frames
aufbau einer CD
zusammenfassung CD-DA
3.3.1 technische daten
 Durchmesser: 12 cm
 konstante Bahngeschwindigkeit
 Constant linear Velocity, CLV
 Umdrehungszahl abhängig vom Radius der Bahn
 Spiralförmige Spur mit ca. 20000 Windungen (LP: 850
Windungen)
 Länge der Pits: n x 0,3 m
 44,1 KHz Abtastrate (PulseCodeModulation) à
16 bit Stereo (172,3 Kbyte/sec)
 Dynamik 96dB (LP: 50-60dB)
 Laufzeit: mindestens 74 min
 Nutzdaten (ohne Fehlerkorrektur) 747 Mbyte
3.3.2 physikalische grenzen
 Probleme
 Jeder Wechsel Pit/Land bzw. Land/pit entspricht einer Eins.
Eins-Folgen lassen sich aufgrund der Laserauflösung nicht
korrekt lesen.
 Der minimale Abstand ist 2 bit (also 1001)
 Lange Null-Folgen (Pit-Plateaus oder Land-Täler)
erschweren die Synchronisation
 Nicht nur innerhalb eines Bytes, sondern auch zwischen
benachbarten Bytes können Eins-Folgen entstehen
 Eight-to-Fourteen Modulation (EFM) fügt Bits ein
 Ein Byte wird mit 14 bit kodiert
 z.B. 00000000  01001000100000
 3 Füllbits verhindern Eins-Folgen zwischen
Bytes
!
3.3.3 fehlerkorrektur
 Fehler resultieren meist aus Kratzer und
Verschmutzung und sind burst-artig
 Fehlerbehandlung in zwei Ebenen
(Cross Interleaved Reed Solomon)
 1. Ebene Verfahren nach Reed-Solomon
 Aus 24 Audiobytes werden 2 Gruppen von je 4 Korrekturbytes
gebildet
 Erste Gruppe korrigiert Einzelbytefehler
 Zweite korrigiert Doppelbytefehler und erkennt weitere Fehler
 2. Ebene: Framekonzept
 hintereinanderliegende Datenbytes auf mehrere Frames (588
Kanalbitblöcke / 24 Audiobytes) verteilt
 so betrifft ein burst-artiger Fehler nur wenige Bytes
 Fehlerrate 10 -8 : Kratzer von 7.7 mm, Löcher
von 2mm können erkannt werden
!
3.3.4 frames
 Audiodaten
EFM
 Je zwei Gruppen à 12 Audiobytes, Jede Gruppe enthält
Low- bzw. High-Byte des linken und rechten Kanals.
 Fehlerkorrektur: wie oben beschrieben
 Control- und Display Byte
 8-bit (sog. P,Q,R,S,T,U,V,W-Subchannels)
 Die Subchannels von 98 Frames werden zu Blöcken
(Subchannel-frames) zusammengefasst
davon sind 72 bit Nutzinformation
Füllbits
2 x 12 x 14 + 3
2 x 4 x 14 + 3
14 + 3
 P-Subchannel: Unterscheidung CD-DA / CD mit Daten
 Q-Subchannel: Inhaltsverzeichnisses, Zeiten
 Synchronisationsmuster
 Kennzeichnung des Framestarts mit 12 Einsen, 12 Nullen
und 3 Füllbits
24 + 3
588 bits
3.3.5 aufbau einer CD
 3 Bereiche
 Lead-in: Inhaltsverzeichnis mit Beginn aller Tracks
 Tracks zur Speicherung der Daten
 Lead-out: Zur Begrenzung der Tracks
 Tracks
 max. 99 Tracks pro CD-DA
 Jeder Track kann mehrere positionierbare Index-Points
besitzen
 Meist nur zwei Index-Points:
 IP0: Anfang des Tracks
 IP1: Anfang der Audiodaten
 IP1 - IP0 wird als Track-Pregap bezeichnet (2 - 3 Sec)
 Blöcke
 98 Frames werden logisch zu Blöcken zusammengefasst
 In Blöcken sind nur Subchannels von Bedeutung
3.3.6 zusammenfassung CD-DA
 CD-DAs speichern Musik in einer, vergleichbar
zur LP, herausragenden Qualität.
 Aufgrund physikalischer Grenzen müssen EinsEins-Sequenzen durch die Eight-FourteenModulation (EFM) und Füllbits vermieden
werden.
 Die CD-DA besitzt ausgereifte Mechanismen
zur Korrektur von burst-artigen Fehlern.
 Audiodaten werden in Frames mit
Fehlerredundanz-, Informations- und
Synchronisationsdaten logisch
zusammengefasst.
 Eine CD-DA besteht, neben einem ein- und
ausführenden Teil, aus bis zu 99 Tracks.
!
3.4





CD-ROM
anforderungen
ansatz
modi
überblick datenhierarchie
zusammenfassung
3.4.1 anforderungen
 CD-ROM sollen neben Audiodaten auch
Rechnerdaten und weitere Medien speichern
können.
 Die CD-ROM soll den wahlfreien Zugriff auf die
Daten ermöglichen
 die CD-DA besitzt als Positionspunkte nur die Tracks mit
ihren (meist 2) Index-Points
 die Auflösung der Positionierung bei CD-ROM soll höher
sein
 Die CD-ROM soll eine gegenüber der CD-DA
verbesserte Fehlerkorrektur besitzen
3.4.2 ansatz
 die CD-ROM kennt zwei Typen von Tracks
 Audio-Tracks
 entsprechen der CD-DA
 Daten-Tracks
 Innerhalb der Tracks darf nur ein Medium
gespeichert sein
 Eine CD-ROM kann aber unterschiedliche
Medien beinhalten
 gemischte CD-ROMS werden als Mixed Mode Disc
bezeichnet
 im Mixed Mode werden zunächst die Datentracks und
anschließend die Audio-tracks angeordnet
3.4.3 modi
 Mode 0
 dient zur Abgrenzung von Speicherblöcken
 alle Nutzdaten sind auf Null gesetzt
 Mode 1
 zur Fehleredundanten Speicherung von Daten
 Aufteilung des Blocks:
 Verwaltungsinformation (16 Bytes: Sync, Header)
 Daten (2048 Bytes)
 Fehlerredundanz (280 Bytes, damit Fehlerrate < 10-12)
 650 Mbyte pro CD-ROM
 Mode 2
 für weitere Medien
 Aufteilung der Blöcke
 Verwaltungsinformation (16 Bytes: Sync, Header)
 Daten (2336 Bytes)
 741,85 Mbyte pro CD
!
3.4.4 überblick datenhierarchie
CD
Block
330000 Blöcke
2352 Nutzbytes / 7203 Kanalbytes,
Vier Arten von Blöcken
Audio
73,5 (frame) 73,5 (frame)
Mode 0
12 4 2336 Nullen
Mode 1
12 4 2048 Daten
Mode 2
12 4 2336 Daten
... 98 x ...
73,5 (frame)
4 CRC 8 276 CRC
3.4.5 zusammenfassung CD-ROM
 Die CD-ROM soll wahlfrei und
fehlerunanfällig multimediale Daten
zugänglich machen
 Neben Audio-Blöcken gibt es Modi für
Rechnerdaten und sonstige Medien
 Die Datenhierarchie unterteilt eine CDROM in Blöcke (entweder Audio, Daten oder
sonstiges Medium) die wiederum entsprechend
ihres Verwendungszweckes unterstrukturiert
sind
!
3.5




CD-ROM/XA
ansatz
forms
daten innerhalb der forms
zusammenfassung CD-ROM/XA
3.5.1 ansatz
 Gleichzeitige Wiedergabe von Medien soll
ermöglicht werden
 die ist bei CD-ROM nicht vorgesehen
 "historische" Vorgänger: CD-I, DVI
 Ansatz
 Erweiterung der CD-ROM Spezifikation
 Verwendung von Mode-2 Blöcken
 die Verzahnung unterschiedlicher Medien innerhalb eines
Tracks ist möglich
 Definition von zwei Untermodi, sog. Forms
3.5.2 forms
 Form 1
 verbesserte Fehlererkennung und -korrektur
 Definition eines Sub-Headers
Sync
12
Head SubHead
4
8
Data
2048
EDC
4
ECC
276
 Form 2
 auf Kosten der Fehlerbehandlung eine um 13% höhere
Datenausnutzung
Sync
12
Head SubHead
4
8
Data
2324
EDC
4
3.5.3 daten innerhalb der forms
 Audiodaten mit ADPCM (adaptive Difference
Pulse Modulation) komprimiert
 Differenz wird jeweil mit 4 bit kodiert
 19 Stunden Musik theoretisch möglich
 dadurch Kombination mit anderen Medien möglich
 4 Audio-Qualitätssstufen
 Level B Stereo
 Abtastfrequenz 37,8 KHz (CD-DA 41,1 KHz)
 Kompressionsrate zu CD-DA 4:1 (4 Stunden, 48 min Musik)
 Level B Mono
 Kompressionsrate 8:1 (8 Stunden, 36 min Musik)
 Level C Stereo
 Abtastfrequenz 18,9 KHz
 Kompressionsrate 8:1
 Level C Mono
 19 Stunden, 12 min Musik
3.5.4 zusammenfassung CD-ROM/XA
 Gleichzeitige Wiedergabe verschiedener
Medien möglich
 Nutzt Mode-2 der CD-ROM Spezifikation für
Erweiterungen
 form 1: sehr fehlerredundante Daten
 form 2: 13% mehr Daten
 Für das Audio-Format sind 4
Qualitätsstufen bis zum
Kompressionsfaktor 1:16 (bzgl. CD-DA)
spezifiziert.
 MPEG verwendet kein adPCM und ist zu CDROM/XA nicht komatibel
!
3.6
CD-I
 ansatz
 medien
 zusammenfassung CD-I
3.6.1 ansatz
 CD-I soll(te) multimediale Anwendungen in der
Unterhaltungselektronik verfügbar machen
 CD-I ist nicht nur ein Speichermedium sondern
ein System, bestehend aus
 optisches Speichermedium
 Abspielgerät
 basierend auf MC-68K Prozessor-Familie
 Betriebssystem
 RTOS basierend auf OS/9
 In-/Output Geräte
 Joystick, Maus
 RGB-Monitor, Fernseher
 Kompatibel zu CD-DA
3.6.2 medien
 Audio
 Level A: 37,8 KHz Abtastung, 8 bit ADPCM, 2,4 Stunden
Stereo
 Level B: 37,8 KHz Abtastung, 4 bit ADPCM, 4,8 Stunden
Stereo
 Level C: 18,9 KHz Abtastung, 4 bit ADPCM, 9,6 Stunden
Stereo
 Bild
 YUV-Modus
 360 x 240 Pixel bei 18 bit = 194 Kbyte
 Color Look Up Table (CLUT - ähnlich GIF)
 720 x 240 Pixel bei 4 bit/Pixel (3,7 oder 8) = 86 KByte
 RGB-Modus
 360 x 240 Pixel bei 15+1 bit/Pixel = 172 Kbyte
 Video
 Lauflängenkodierung (20000 Byte/Bild)
3.6.3 zusammenfassung CD-I
 CD-I ist eine Systembeschreibung, konzipiert
für multimediale Anwendungen in der
Unterhaltungselektronik
 Speziell: Verknüpfung Audio-Daten mit weiteren Medien
 CD-i verknüpft Audio mit Standbildern und
Bewegtbildern
 z.B. Bilder der Interpreten
 Cover
 Video-Clips
 CD-I ist seit 1997 vom Markt verschwunden
!
3.7





weitere formate (read only)
CD-I ready format
CD bridge disc
photo CD
digital video interactive (DVI)
zusammenfassung weitere formate
3.7.1 CD-I ready format
 CD-I Speichermedien, d.h. die Audioteile,
sollen auch auf CD-DA Abspielgeräten
abspielbar sein.
 Ablage der zusätzlichen (nicht Video-)
Information in Track-Pregap
 zwischen IP0 und IP1
 Erweiterung des Pregaps von 2-3 Sekunden auf 182
Sekunden
 Abspielen einer CD-I Ready Format
 Mit CD-DA: Ignorieren des Pregaps
 Abspielen mit CD-I: Auslesen und Interpretieren des
Pregaps
 Mixed Mode Abspielen auf CD-I: Gleichzeitiges
Interpretieren des Pregaps und Abspielen der zugehörigen
Audiodaten.
3.7.2 CD bridge disc
 Ansatz wie CD-I Ready Format:
Schaffung der Abwärtskompatibilität
 Allerdings hier: Schaffung der Kompatibilität zu
CD-ROM/XA und CD-I statt CD-DA
 Beziehungen:
CD-DA
CD-I
CD-I
Ready
Disc
CD-XA
CD
Bridge
Disc
3.7.3 photo CD
 Entwickelt von Eastman Kodak und Philips
 Basiert auf CD-WO-Technik
 ein Teil ist schon beschrieben
 ein zweiter Teil einmal beschreibbar
 Anwendung einer CD Bridge Disc
 alos kompatibel zu CD-I und CD-ROM/XA
 Zur Speicherung von Bildern
 Speicherung erfolgt durch entwickelndes Photolabor
 Qualitäten
 Luminanz und 2 x Chrominanz mit je 8 bit
 6 Auflösungen
128x192, 256x384, 512x768, 1024x1536,
2048x3072,4096x6144
 Kompression mit JPEG
3.7.4 digital video interactive (DVI)
 Beschreibt, wie DV-I, ein System
 Kompressions- und Dekompressionsalgorithmen für
Bewegtbilder in Echtzeit
 Benutzerschnittstelle (Audiovisual Kernel, AVK)
 Datenformate
 DVI ist weniger Speiche-r, als vielmehr
Kompressionstechnologie
 verwendet CD-ROM Mode 1 zur Speicherung
 ähnliche Entwicklungen auch bei Commodore:
Commodore Dynamic Total Vision - CDTV)
3.7.5 zusammenfassung weitere formate
 CD-I ready format versucht, wahrscheinlich aus
Marketing-Gründen, die Abwärtskompatibilität
zu CD-DA herzustellen
 CD bridge disc versucht dassselbe mit CD-I
und CD-XA
 Kodaks Photo-CD ist eine Anwendung der CD
Bridge Disc Technologie und hat im
Nischensektor einigen Erfolg
 DVI ist eine (De-)Kompressionstechnologie und
wird wahrscheinlich von den MPEGEntwicklungen überrollt.
!
3.8
CD recordable (CD-R / CD-WO)
 physikalischer aufbau CD-R
 logischer aufbau CD-R
 zusammenfassung CD-R
!
3.8.1 physikalischer aufbau CD-R
Schutzschicht
Reflexionsschicht
Absorptionschicht
Substratschicht
(Polykarbonat)
 Zusätzliche Absorptionschicht zwischen
Reflexionsschicht und Substratschicht
 Vorab eingravierte Spur
 Irreversible Änderung der Reflexionseigenschaften
 Durch Erhitzung auf 2500C durch Laser
 CD-Rs sind in "normalem" Gerät lesbar
 CD-R werden manchmal auch als CD-WO (Write
Once) bezeichnet
3.8.2 logischer aufbau CD-R
Regular CD-R
Lead In
Data
Lead Out
Hybrid CD-R
Lead
In
Data
Lead Lead
Out
In
Data
Lead
Out
... Lead
In
Data
Lead
Out
 Abspeichern des Inhaltsverzeichnisses im
Lead-IN
 Vor 1992 konnten Geräte nur einen Lead-In
(eine Session) erkennen  regular CD-R
 Nach 1992 waren multi-session-fähige Geräte
auf dem Markt  hybrid CD-R
3.8.3 zusammenfassung CD-R
 Die CD-R ist ein WORM (Write Once, Read
Multiple)
 Die Information wird durch Erhitzen mit einem
Laser in speziellen CD-Schreibgeräten
gebrannt
 der Brennvorgang ist kontinuierlich, bedarf also einer
konstanten Zuführung von Daten durch den Rechner
 Neuere CD-R Geräte sind multi-session-fähig
 Die CD-R könnte die CD-DA ablösen ist in der
Produktion allerdings teurer
!
3.9




CD magneto-optical (CD-MO/CD-RW)
ansatz
struktur
CD read-write (CD-RW)
zusammenfassung
3.9.1 ansatz
 Spezifiziert im Orange book (erster Teil) 1991
 Ermöglicht mehrmaliges Schreiben der CD
 Physikalischer Ansatz
 Bei hohen Temperaturen lassen sich in bestimmten
Materialien Dipole durch ein Magnetfeld ausrichten
 Bei der CD-MO erhitzt ein Laser die Oberfläche auf 1500C.
In einem Magnetfeld von 10facher Erdmagnetfeldstärke
werden Dipole nach unten oder oben ausgerichtet. Diese
Ausrichtung ändert die Lichtreflexion.
 Beim Löschen wird ein konstanten Magnetfeld angelegt
 Das Verfahren ist also ein magnetisches
Aufzeichnungsverfahren kombiniert mit einem optischen
Abtastverfahren
3.9.2 struktur
 Die CD-MO ist (optional) zweigeteilt
 Premastered Area (optional)
Nur lesbarer Bereich, der initial auf die CD-MO aufgebracht
wurde.
 Rocordable Area
CD-MO
Recordable Premastered
Area
Area
CD-DA
 Die Technik ist inkompatibel: CD-MO (oder
CD-RW) ist nicht mit CD-DA, CD-ROM, CDROM/XA oder CD-WO Gerät lesbar.
3.9.3 CD read-write (CD-RW)
 Die CD-RW ist eine Weiterentwicklung der CDMO
 Physikalisches Prinzip wie bei der CD-MO
 Erhitzung durch impulsartige Energiezufuhr
durch den Laser
 CD-RW können auf alten CD-ROM
Lesegeräten oft nicht gelesen werden.
 Der Reflexionsgrad liegt bei 15-20%
Zum Vergleich
 Reflexionsgrad CD-DA:
70%
 Reflexionsgrad CD-R/WO: 65 %
 Neuere Geräte besitzen eine
Signalverstärkungsanpassung und können CD-RW lesen
3.9.4 zusammenfassung CD-MO/RW
 Die CD-MO/RW ermöglicht das mehrmalige
Beschreiben von CDs
 Die CD-MO/RW ist strukturell optional
zweigeteilt
 Die CD-RW ist eine technische Fortentwicklung
der CD-MO
 Die CD-MO kann auf keinem CD-ROM
Lesegerät gelesen werden.
Die CD-RW kann nur auf neueren Geräten
gelesen werden
!
3.10 Digital Versatile Disc (DVD)







standards
versionen
technik
aufbau
dekoder
vergleich CD  DVD
zusammenfassung DVD
3.10.1
standards
 Die DVD-Standards wurden 1996 vom DVDKonsortium im "Buch A" bis "Buch E" spezifiziert
 Folgende Standards sind in diesen Büchern
beschrieben:
 DVD-ROM (Buch A: DVD Read Only Specification)
Speichermedium hoher Kapazität. Nachfolger der CD-ROM
 DVD-Video (Buch B: DVD Video Specification)
Speichermdeium für lineare Videodatenströme
 DVD-Audio (Buch C: DVD Audio Specifivcation)
Speichermedium für lineare Audiodatenströme, Nachfolger
der CD-DA
 DVD-R (Buch D: DVD Recordable Specification)
Einmalig beschreibbare DVD, Nachfolger der CD-R
 DVD-RW/RAM (Buch E: DVD Rewritable Specification)
Wiederbeschreibbare DVD, Nachfolger der CD-RW
3.10.2
Bezeichnung
DVD-5
DVD-9
DVD-10
DVD-18
DVD-R
DVD-R
DVD-R
DVD-R
DVD-RAM
DVD-RAM
versionen
Ø Seiten Schichten
12 SS
SL
12 SS
DL
12 DS
SL
12 DS
DL
8
SS
SL
8
SS
DL
8
DS
SL
8
DS
DL
12 SS
SL
12 DS
SL
8
SS
SL
8
DS
SL
12 SS
SL
12 DS
SL
Kapazität
4,38 GB
7,95 GB
8,75 GB
15,9 GB
1,36 GB
2,48 GB
2,72 GB
4,95 GB
3,68 GB
7,38 GB
1,15 GB
2,3 GB
2,4 GB
4,8 GB
Anmerkung
> 2 Std. Video
ca. 4 Std. Video
ca. 4,5 Std Video
> 8 Std Video
ca. 0,5 Std Video
ca. 1,3 Std Video
ca. 1,4 Std Video
ca. 2,5 Std Video
SS
DS
SL
DL
Single Side
Double Side
Single Layer
Double Layer
3.10.3
technik
 Die technischen Grundlagen der DVD
entsprechen denen der CD
 Die Vergrößerung der Speicherkapazität wurde
bei der DVD durch folgende Maßnahmen
erreicht:
 Verkleinerung der Pits (von 0,6 m auf 0,24 m) und damit
auch der Abstände zwischen aufeinanderfolgenden und
nebeneinanderliegender Pits (von 1,6 m auf 0,74 m).
 Vergrößerter Datenbereich
 Effizientere Bikodierung: (EFM+ - Eight to fourteen+)
8/16 Modulation, dadurch Einsparung der Füllbits.
 Effizientere Fehlerkorrektur
 Geringerer Sektor-Overhead
 Benutzung beider Seiten
 Verwendung von zwei Fokusierungsebenen
!
3.10.4
aufbau
Blöcke
37856 Bytes
...
37856 Bytes
... 16 x ... 2064 Bytes
4832 Bytes
37856 Bytes
37856 Bytes
Sektoren (16 pro Block + Fehlererkennung)
2064 Bytes
2064 Bytes
Zeilen (12 pro Sektor)
12 Byte Sektor Header
160 Byte Nutzdaten
172 Byte Nutzdaten
... 10 x ...
172 Byte Nutzdaten
168 Byte Nutzdaten
4 Byte
Fehlererkennung
33024 Bytes
von 37856 Bytes
Nutzinformation
( 87%)
3.10.5
dekoder
 Die Dekodierung erfolgt beim Durchlauf von 6 Ebenen
 Ebene 1: Synchronisation, 8/16 Demodulation, Sektorerkennung
Eingehende Kanalbitrate 26,16 Mbit/s, danach 13 Mbit/s.
 Ebene 2: Fehlererkennung (EDC) und -beseitigung (ECC)
Nutzdatenrate sinkt auf 11,08 Mbit/s.
 Ebene 3: Discrambling und Descryption
Entfernung von Permutationen und Verschlüsselungen (als
Kopierschutz)
 Ebene 4: EDC-Prüfung
Erneute Fehlererkennung
 Ebene 5: Track Zwischenspeicher
Eventuell Umwandlung der festen Datenrate in variable Datenrate.
Nutzdaten hier noch 10,08 Mbit/s
 Ebene 6: Datentransfer zum MPEG-Dekoder
Verteilung der Daten (Demultiplexing) auf Anwendungen (z.B.
MPEG-Dekoder)
3.10.6
vergleich CD  DVD
Durchmesser
Stärke
Laser-Wellenlänge
Track-Abstand
Min. Pit-Länge
Daten-Layer
Seiten
Kapazität
Video-Standard
Videokapazität
Sound-Tracks
Untertitel
CD
ca. 120 mm
ca. 1,2 mm
780 nm (Infrarot)
1,6 m
0,83 m
1
1
ca. 650 MB
MPEG-1
ca. 1 Std
2-Kanal MPEG
DVD
80mm / 120mm
1,2 mm
650/635 nm (rot)
0,74 m
0,4 m
1/2
1/2
bis 15,9 GB
MPEG-3
bis 8 Std
2-Kanal PCM
(optional 8 Ströme)
bis zu 32 Sprachen
3.10.7
zusammenfassung DVD
 DVD deckt die Funktionalitäten aller CDStandards ab
 Unterschiedlicher Versionen unterscheiden sich
im Durchmesser sowie der Anzahl der Seiten
und Schichten
 Die Speicherkapazität beträgt zwischen 1,3 GB
und 15,9 GB haben
 Die DVD-Technik optimiert der CD-Technik
 Die DVD ist in Blöcke, Sektoren und Zeilen
strukturiert
 Der DVD Dekoder durchläuft 6 Ebenen
 Die DVD stellt in (fast) allen Bereichen einen
Fortschritt gegenüber der CD dar
!
3.11 logische formate





der ISO 9660 standard
die ISO 9660 struktur
erweiterungen der ISO 9660
verwendung
zusammenfassung logische formate
3.11.1
der ISO 9660 standard
 1990 wurde im Del Webb's High Siera Hotel &
Casino der High Sierra Proposal erarbeitet.
Dieser Proposal war Vorlage für den ISO 9660Standard
 Die ISO 9660 definiert ein File-System,
bestehend aus:
 Definition eines Directory Baumes
 Zusätzlich Liste aller Direktories (Path Table)
 Path Table kann bei erstem Zugriff auf CD lokal
gespeichert werden
 Probleme
 Dateiattribute
 Lange Filenamen
 Bootfähigkeit
!
3.11.2
die ISO 9660 struktur
 Das File-System wird im ersten Track abgelegt:
16 Blöcke (à 2352 Byte, 2048 Byte Nutzinformation)
System Area
herstellerspezifischer
Bereich
Primary Volume Descriptor
Länge des Dateisystems
Länge und Adresse der Path Table
Supplementory Volume Descriptors
eventuell weitere Dateisysteme
Volume Descriptor Terminator
kennzeichnet das Ende der Dateisysteme
...
3.11.3
erweiterungen der ISO 9660
 Rockbridge Erweiterung




Anpassung an UNIX-Filesystem
lange Dateinamen
Links
Zugriffsrechte
 Joliet Filesystem
 Anpassungen an Windows 95 / NT
 insb. lange Dateinamen
 El Torito
 Erweiterung um boot-Fähigkeit
 ISO 13490
 Bessere Unterstützung der Multisession-Fähigkeiten
!
3.11.4
verwendung
 keine Dateisystem
 CD/DA
 CD-ROM/XA
 ISO 9660




DVI
CD-ROM
CD-R/WO
CD-RW/MO
 Rockbridge, Joliet, El Torito
 CD-ROM
 CD-R/WO
 CD-RW/MO
 ISO13490
 DVD
3.11.5
zusammenfassung
 Dateisysteme können nach der ISO9660
Spezifikation auf einer CD angelegt werden
 Nach ISO 9660 sind Informationen über das
Dateisystem ab dem 16. Sektor im 1. Track
untergebracht
 Erweiterungen der ISO 9660 erlauben u.A.
längere Dateinamen, Dateiattribute und Links
 Die bedeutenden Erweiterungen sind die
Rockbridge Erweiterung, das Joliet Filesystem,
die El Torino Erweiterung und die ISO 13490
 Die meisten CD-Formate unterstützen alle
Dateisysteme bis auf die ISO13490. Letztere
wird bei der DVD eingesetzt.
!
kapitel 4








transfersysteme
Entwicklung der Telekommunikation
Dienste
Netze
Vermittlungsknoten
Kommunikationsmodelle
Signalisierung
Breitbandkommunikation
zusammenfassung
4.1
entwicklung der telekommunikation
 Zeitliches
 Technisches
 Zusammenfassung
4.1.1 zeitliches
 Die ersten 100 Jahre
 Der Übergang zur Digitaltechnik
 Die neuesten Generationen
4.1.1.1
die ersten 100 jahre











1833
1861
1876
1877
1881
1889
1892
1901
1908
1927
1933
Telegraf (Digital: Gauß, Weber)
Telefon (Phillip Reis)
Brauchbares Telefon (Gray, Bell)
Handvermittlungssystem (USA)
Handvermittlungssystem (Berlin)
Hebdrehwähler (Undertaker)
Automatische Vermittlung (USA)
Drahtlose Telegraphie (Eng)
Automatische Vermittlung (D)
Transatalatische KW-Übertragung
Fernschreibnetz, Telex (D)
4.1.1.2
der übergang zur digitaltechnik











1938
1948
1955
1956
1960
1962
1965
1965
1965
1968
1969
PCM (A. Reeves)
Transistor
Edelmetalmotordrehwähler (EMD)
Transatlantisches Kabel
Vollelektonische VSt (USA)
Fernsehsatellit "Telstar 1"
Rechnergesteuerte Ovst (ESS)
Geostationärer Satellit "Intelsat 1"
Elektronische VSt im Zeitmultiplex
ARPANET-Vertrag
Bildübertragung Mondlandung
4.1.1.3
die neuesten generationen











1970
1970
1975
1976
1979
1980
1984
1989
1992
1997
1998
Vollautomatisierung
Elektronisches Wähl System
Start des IDN
EWS1 im Wirkbetrieb
LWL-Betrieb Frankfurt - Oberursel
Bildübertragung Jupiter und Saturn
ATM-Strecke Prototypen
Start ISDN
WWW
Volldigitales Netz
Fall des Telekom-Monopols
4.1.2 technisches
 Analog zu digital
 Analoge Technik
 Digitale Technik
4.1.2.1
überblick • analog zu digital
Direkte analoge Leitung zwischen Teilnehmern
Analoge Vermittlung, analoge Übertragung
Analoge zur VST, Digitale Vermittlung, digit zwischen VSt
ISDN: Digital zur VST, Digitale Vermittlung, digit zwischen VSt
!
4.1.2.2
analoge technik
 Analoge Verbindung
 Verbindung zwischen Teilnehmern
 Analoge Vermittlung
 Kontakt zwischen Ein- und Ausgängen der
Vermittlungsstellen
 Prinzip der Vermittlung
4.1.2.2.1
analoge verbindung
 Niederfrequenzleitungen (NF) auf dem Basisband
(begrenzung aug ca. 4KHz) zu den Teilnehmern
 Niederfrequenzleitungen auf dem Basisband zwischen
Orts/End-Vermittlungsstellen (O/EVSt) und
Knotenvermittlungsstellen (KVSt)
 Trägerfrequenzübertragung zwischen VStn höherer
Ordnung (Frequenzmultiplex - Rasterabstand 4 KHz)
4.1.2.2.2
analoge vermittlung
 Prinzip eines Koppelpunktes
Eingang
Steuerung
Ausgang
 Koppeleinrichtung
Drehen
Heben
Heb-/Drehwähler
EMD
4.1.2.2.3
prinzip der vermittlung
 Anrufsuch-Wähler (AS)
 Konzentriert Anzahl von Endstellen auf geringere Anzahl von
gleichzeitigen Verbindungsmöglichkeiten (100:8-50)
 Gruppenwähler (GW)
 Zur Bestimmung der Ausgangsrichtung
 Leitungswähler (LW)
 Selektion des Endteilnehmers
4.1.2.3




digitale technik
Erste Stufe
Zweite Stufe
Dritte Stufe
Vierte Stufe
Digitale Übertragung zwischen VStn
Digitalisierung der VStn
Digitalisierung des Teilnehmerzugangs
Gesamtdigitalisierung
4.1.2.3.1
digitale übertragung zwischen
VStn
 Zeitmultiplextechnik
 PCM30 (2,048 Mbps) zwischen O/EVSt und KVSt
 PCM480 bzw. PCM 7680 (565 Mbps) zwischen KVSTn
 A/D-D/A-Wandlung zwischen den VStn
notwendig
 Analog/Diagital-Wandler sehr schnell und teuer
4.1.2.3.2
digitalisierung der VStn
 1984: Digitale Fermvermittlungsstellen (DIVF)
 1985: Digitale Ortsvermittlungsstellen (DIVO)
 Ersatz der EMD durch rechnergesteuerte Raum- und
Zeitmultiplexkoppelfelöder
 Lieferanten in Deutschland: SEL (System 12),
Siemens (EWSD)
 Erste LWL Multi-/Monomodefasern (statt Koax):
Übertragungsraten bis 2,488 Gbps (PCM 30720 )
4.1.2.3.3
digitalisierung des
teilnehmerzugangs
 Seit 1989
ISDN (Integrated Services Digital Network)
 2 x 64 Kbps Sprachkanal, 1 x 16 Kbps Steuerkanal
 Anschlussmöglichkeit auch für analoge Teilnehmer
über AD/DA-Wandler
 Anschlussmöglichkeit für digitale nicht-ISDN-Gerate
("Schmallband"-ISDN, S-ISDN)
 Seit 1995
S-ISDN auch in den neuen Bundesländern
4.1.2.3.4
gesamtdigitalisierung
 B-ISDN (Breitband-ISDN) auf ATM-Technik
(Asynchronous Transfer Mode)
 Dynamsische Zuweisung von Bandbreiten
 Integration aller digitalen Endgeräte
4.1.3 zusammenfassung
 Die Telefonie entwickelte sich seit 1833 in drei
Stufen
1. Entwicklung und Automatisierung des Fernsprechnetzes
2. Digitalisierung des Fernsprechnetzes
3. Integration der Sprach- und Datendiensten
 Die analoge Telefonie gipfelte ca. 1975 in
vollautomatischen Vermittlungssystemen mit
 4KHz-Teilnehmerbandbreiten
 EMD-Wählern.
 Die digitale Telefonie ist seit 1997 vollständig
im Netz eingeführt.
 Die vierte digitale Generation steht an
 ATM-Technik
!