Grundlagen der Multimedia-Anwendungen, Bildverarbeitung, Computergraphik (1, 2)

12.02.1998

 

 

Hinweise: Bitte tragen Sie auf jedem Blatt Namen und Matrikel-Nr. ein.

 

Die nach jeder Frage in Klammern angegebene Zahl ist die bei dieser Frage maximal erreichbare Punktzahl.

 

 

 

 

 

 

– Prüfungsfragen zum ersten Teil der Veranstaltung (SS 97) –

 

 

 

 

1. Zeigen Sie in der Struktur der Multimedia-Komponenten die Stellung der diskreten Medien. Beschreiben Sie kurz deren Merkmale und nennen Sie Beispiele. (10)

 

 

diskret – kontinuierlich

Text, Grafik, Fotos, Schaltflächen Audio, Video

Diskret = zeitunabhängige Medien

 

 

2. Erklären Sie den Unterschied zwischen Bitmap- (Pixel-)grafiken und Vektorgrafiken. Erläutern Sie kurz die jeweiligen Vor- und Nachteile. (7)

 

Pixelorientiert mathematische Beschreibung

Manipulation unumkehrbar Darstellung auflösungsunabhängig

Darstellungsgröße abh. von Auflösung in der Regel kleinere Dateien

Dateigröße abh. von Auflösg. und Anz. Farben beliebig manipulierbar

kein transparenter HG transparenter HG

Bildpunkt = n bit

bit/Bildpunkt => Anzahl Graustufen/Farben

 

 

 

3. Auf welche unterschiedliche Arten kann das diskrete Medium Bild erzeugt werden? Gehen Sie dabei auch auf die jeweilige Ausgangssituation ein. (6)

 

Scannen bei Aufsicht- oder Durchsichtvorlagen

Stillvideo bei digitalen Fotografien

Framegrabbing bei digitalen Bewegtbildern

Computergrafik

 

 

 

4. Erklären Sie den Vorgang der Abtastung und Digitalisierung von Audioquellen. (5)

 

Ziel: Wandlung von analogen Spannungen bzw. Signalen in digitale Daten, die gespeichert werden können; Vorgang: Abtastung > A/D-Wandlung > Speicherung

 

Abtastung = Abfrage der Analogspannung in zeitlich regelmäßigen Abständen (äquidistant)

=> Wandlung der stetigen Signalkurve in eine Treppenfunktion

 

Theorem von Shannon: bei der höchsten Signalfrequenz ist mindestens eine zweimalige Abtastung pro Schwingung nötig

 

Pulscode-Modulation (PCM) ordnet eine Analogspannung innerhalb eines vorgegebenen Intervallseinem Raster zu, bei dem jeder Rasterpunkt einem Digitalwert entspricht.

Parameter der Digitalisierung: Anzahl Quantisierungsstufen, Wandlungskennlinie, Abtastrate

 

5. Definieren Sie den Begriff "Echtzeitfähigkeit". (4)

 

Definition (DIN 44300):
"Echtzeitbetrieb ist ein Betrieb eines Rechensystems, bei dem Programme zur Verarbeitung anfallender Daten ständig derart betriebsbereit sind, daß die Verarbeitungsergebnisse innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verfügbar sind"

 

 

 

6. Welchen Anforderungen müssen Multimedia-Datenbanksysteme genügen? (6)

 

 

 

 

7. Nennen Sie Komponenten der Bildschirmgestaltung und zeigen Sie Probleme im Umgang mit diesen Komponenten auf. (7)

 

Layout Bildschirmlayout anders als Printlayout

Typografie Lesbarkeit

Farbe und Oberfläche Farbwiedergabe

Animationen Ausstattung des Zielrechners

Bilder Auflösung/Größe/Farbwiederg. d. Zielbildschirms

Abläufe Konsistenz, Nachvollziehbarkeit

Visuelles Gesamtbild einheitl. Erscheinen, Konsistenz

 

 

 

 

8. Beschreiben Sie die Vorgänge zwischen Client, Provider und Server bei Abruf und Darstellung einer WWW-Seite von einem WWW-Browser aus. (5)

 

  1. Client fordert URL von Provider
  2. Provider stellt Verbindung zum Server her
  3. Server schickt Daten an Client
  4. Client rendert
  5. Bildschirmausgabe

 

(je 1 Punkt)

 

 

 

 

9. Erläutern Sie Gemeinsamkeiten und Unterschiede von JavaScript, Java-Applets und Java-Anwendungen (ggf. Einbindung in WWW-Seiten, Art und Ort der Ausführung). (9)

 

JavaScript:

• In HTML-Code eingebettet

• Interpretiert

• Wird vom Client ausgeführt

 

Java-Applet:

• Verweis auf executable im HTML-Code

• Vor-kompilierter Byte-Code

• Wird vom Client ausgeführt

 

Java-Applikation:

• Unabhängig, ggf. CGI möglich

• Vor-kompilierter Byte-Code

• Wird von speziellem Programm auf dem Server ausgeführt

• Erlaubt Lese- und Schreibzugriff auf Dateien

 

(je 1 Punkt, jeweils max. 3)

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Unterscheiden Sie drei verschiedene Typen von WWW-Referenzen (bzw. Links/ Anker) hinsichtlich der Positionsbeschreibung der referenzierten Ankerpunkte. Verwenden Sie dabei Beispiele im HTML-Code (nur relevante Zeilen). (6)

 

Typ A. absolut (vollständige URL):

<A HREF="http://www.beispiel.de/index.html">Beispiel</A>

 

Typ B. relativ (aktuelles URL-Verzeichnis wird ergänzt):

<A HREF="beispiel.html">Beispiel</A>

 

Typ C. Dokument-intern (Verweis auf Markierung innerhalb eines HTML-Dokuments):

<A HREF="beispiel.html#marke">Marke</A>
<A NAME="marke">hierhin</A>

 

(je 1 Punkt für Referenzart und richtigen HTML-code)

 

 

 

 

11. Welche Parameter des menschlichen Sehvermögens sollten in der Computergraphik (insbesondere auch im Hinblick auf VR) berücksichtigt werden? Wo liegen die Schwellenwerte? (5)

 

Farbspektrum (16 Mio. Farben, 400 - 800 nm)

zeitliche Auflösung = Flimmerfusion (ca. 60 Hz)

räumliche Auflösung = Bildschärfe (ca. 50’’)

Bildausschnitt (16:9)

räumliches Sehen durch Stereoeffekt (ca. 5∞)

 

(je 1 Punkt)

 

 

 

 

 

12. Beschreiben Sie die drei Modelle zur Farbdarstellung (RGB, CMY/K, HSV) und deren Beziehung zueinander. Nennen Sie jeweils ein typisches Anwendungsbeispiel für RGB und CMY/K und erläutern Sie die diesen zwei verschiedenen Bildausgabesystemen zugrundeliegenden unterschiedlichen Methoden der Farbmischung. (7)

 

RGB: Mischung von rotem (R), grünem (G) und blauem (B) Farbanteil

CMY: Mischung von blaugrünem (Cyan), blaurotem (Magenta) und gelbem
(Yellow=rot+grün) Farbanteil + ggf. schwarz/grau-Anteil (K- CMYK)

HSV: Farbqualität (Hue - Wellenlänge), Farbsättigung (Saturation;
Grauanteil), Helligkeit (Value - Lichtquantität)

 

RGB: additive Farbmischung, Beispiel: Monitor

CMY/K: subtraktive Farbmischung, Beispiel: Drucker

 

(je 1 Punkt für Beschreibung, Methode, Beispiel)

 

 

 

13. Nennen und beschreiben Sie kurz zwei verschiedene VR-Interfacesysteme (VR = Virtuelle Realität). (4)

 

Responsive Workbench:
Stereoprojektion auf horizontale Arbeitsfläche; Tracking von Blickposition und
-richtung; Interaktion über Datenhandschuh oder Stylus

 

CyberStage / CAVE:
Stereoprojektion auf 4-5 Wände eines Raums; Tracking und Interaktion vgl. Resp. Workbench

 

Head Mounted Display:
getrennte Monitore und Kopfhörer für Raumeindruck; Tracking durch Datenhelm, Interaktion z.B. durch Datenhandschuh u.a.

 

(je 1 Punkt für Nennung und Beschreibung, maximal 2 Systeme = 4 Punkte; auch andere Beispiele möglich)

 

 

 

 

14. Beschreiben Sie kurz das Grundprinzip der stereoskopischen Bilddarstellung sowie zwei verschiedene Ansätze zu dessen Umsetzung. Erörtern Sie Vor- und Nachteile dieser Methoden. (7)

 

Verschobene Bilder für beide Augen werden im Gehirn zu 3D-Bild zusammengesetzt. (1 Punkt)

 

(je 3 Punkte pro Beispiel; für Nennung, Beschreibung, Vor-/Nachteil; max. 2 Beispiele)

 

 

 

15. Sie bewerben sich um den Auftrag, eine WWW-Seite zur Vorstellung eines neuen Autos zu erstellen. Die Präsentation soll knapp sein und 3 getrennte HTML-Dokumente (+ ggf. zusätzliche Medienobjekte!) nicht überschreiten. Auflagen vom Corporate-Design betreffen nur Schrifttyp und Logo des Herstellers, der Multimedia-Dokumente verschiedener Art nach Bedarf zur Verfügung stellt. Skizzieren Sie Ihr Konzept. (12)

 

Tip: Es empfiehlt sich, diese Aufgabe zuletzt zu bearbeiten. Es geht hierbei nicht darum, ein ausgefeiltes Dokument zu entwerfen, sondern zu zeigen, dafl Sie in der Lage sind, Medienobjekte zielgerichtet sinnvoll einzusetzen und ein entsprechendes Konzept verständlich darzustellen.
Falls der Platz nicht ausreicht, verwenden Sie bitte die Rückseite des Aufgabenblattes.

 

(bewertet wird sinnvoller Einsatz der Medien, z. B. Text, Grafik, Audio, Video, 3D; Kontaktadresse mit e-mail, Firmenlogo, ggf. Verweis auf Homepage, wesentliche Informationen, z.B. techn. Daten, Preis, Ausstattung; Gesamtkonzept; Verständlichkeit, Originalität, Angemessenheit, Konsistenz; - max. 12 Punkte)

 

– Prüfungsfragen zum zweiten Teil der Veranstaltung (WS 97/98) –

Hinweis: Fassen Sie sich kurz! Fast alle Fragen lassen sich mit einem Stichwort oder Satz je Punkt beantworten. Halten Sie sich an einzelnen Fragen nicht zu lange auf.

 

 

16. Welche drei Kommunikationsbeziehungen kennen Sie bei verteilten multimedialen Anwendungen bzgl. der Datenverteilung? Nennen Sie typische Beispiele. (6)

 

Unicast bzw. Punkt-zu-Punkt (1 Punkt), unidirektionales Multicast bzw. Punkt zu Mehrpunkt (auch: Broadcast) (1), (bidirektionales) Multicast (1)

 

On-Demand Dienste / Video-on-Demand(1), Verteildienste / Radio im Internet (1), Konferenzdienste / Videokonferenz (1)

 

 

 

17. Nennen Sie den wesentlichen Vorteil von Echtzeit-Datenübertragung gegenüber Downloading! (2)

 

Sofortige Darstellung beim Empfänger / keine Wartezeiten (2)

 

 

 

 

 

18. Nennen Sie die wesentlichen Nachteile von Echtzeit-Datenübertragung gegenüber Downloading! (4)

 

Anforderungen an Datendurchsatz, Verzögerung, Varianz (Jitter) (3)

Kaum Möglichkeiten zur Fehlerkorrektur durch wiederholte Übertragung (1)

 

 

 

19. Welche Klassen von Dienstqualitäten kennen Sie und welche Klasse herrscht im Internet vor? (5)

 

zwingend (1), unverbindlich (1), deterministisch (1) statistisch (1), best effort (1), insgesamt maximal 3 Punkte,

vorherrschend ist Best Effort (2)

 

 

 

 

 

20. Gibt es Datennetze, die für die ‹bertragung multimedialer Daten grundsätzlich nicht geeignet sind? Falls ja: welche? (2)

 

Nein (2).

 

 

 

 

 

21. Welche Übertragungstechnik unterstützt - zumindest prinzipiell - Prioritäten? Welches Medium sollte bei der Übertragung eines multimedialen Audio/Video-Datenstroms durch eine höhere Priorität bevorzugt werden und warum? (4)

 

ATM (1), Audio (1), wegen der hohen Empfindlichkeit des menschl. Ohres (2)

 

 

 

 

 

22. Was ist RSVP und warum kann sein Einsatz bei der Übertragung multimedialer Daten sinnvoll sein? (3)

 

RSVP ist ein Protokoll für die Anforderung von Netzwerkressourcen (1). Es kann verwendet werden, um vor einer Übertragung die benötigten Ressourcen anzufordern (1) und damit die Reservierung zuveranlassen (1).

 

 

 

 

 

 

 

23. Was ist RTP, auf welchen Protokollen setzt es üblicherweise auf (1) und wo wird es eingesetzt? (2)

 

RTP ist ein Transportprotokoll (1) oberhalb UDP/IP (1). Es wird für die Übertragung von Echtzeitdaten eingesetzt (1).

 

 

 

 

 

24. Was ist RTCP und wo wird es eingesetzt? (3)

 

RTCP ist ein Kontrollprotokoll (1). Es wird zusammen mit RTP eingesetzt (1) um (u.a.) die Qualität der Übertragung zu überwachen (1).

 

 

 

 

 

25. Aus welchen Gründen verwendet man für Audio- und Videodaten Datenkompression? (3)

 

Hohe Datenrate (2), hoher Kompressionsfaktor möglich (1)

 

 

 

 

 

26. Welche Faktoren bestimmen die Datenrate für unkomprimierte (digitale) Audiosignale? (3)

 

Abtastrate / Samplingrate (1), Genauigkeit / Tiefe (1), Anzahl der Kanäle (1)

 

 

 

 

 

 

27. Welches Phänomen tritt auf, wenn analoge Audiosignale mit (im Vergleich zur höchsten Frequenz des Audiosignals) niedriger Frequenz abgetastet werden? Wie verhindert man dies? Welche Auswirkungen hat das auf den Frequenzgang des Audiosignals? (3)

 

Aliasing-Effekt (1), Bandbegrenzung (1), der Frequenzgang ist auf die halbe Abtastrate begrenzt. (1)

 

 

 

 

 

28. Was ist das Charakteristikum der Entropiekodierung? (2)

 

Entropiekodierung erfolgt ohne Berücksichtigung der Semantik des Datenstroms. (2)

 

 

 

 

 

29. Welche Audio-Kompressionsstandards kennen Sie? (4)

 

1 Punkt je Standard, maximal 4 Punkte.

 

 

 

 

 

30. Welche Video-Kompressionsstandards kennen Sie? (4)

 

1 Punkt je Standard, maximal 4 Punkte

 

 

 

 

 

31. Welche Faktoren bestimmen die Datenrate für unkomprimierte (digitale) Videosignale? (3)

 

Abtastrate / Samplingrate / Bildpunkte je cm/inch (1), Genauigkeit / (Farb-)Tiefe (1), Anzahl der Bilder je Sekunde (1)

 

32. Beschreiben Sie kurz die wesentlichen Schritte bei der Komprimierung eines Bildes! (12)

 

DCT (1): Anwendung der Diskreten Cosinustransformation zur Transformation der Bilddaten in den Frequenzbereich. (2)

 

Quantisierung (1): Gewichtung der DCT-Koeffizienten entsprechend ihrer Relevanz.

 

Dies erfolgt durch Division der Koeffizienten durch Werte aus einer Quantisierungsmatrix, und Rundung des Resultats (2)

 

Lauflängenkodierung (1): Sich wiederholende Werte werden nicht als identische Werte, sondern mit der Anzahl der Wiederholung codiert. (2)

 

Statistische Kodierung / Huffmanncodierung (1): Häufig vorkommende Werte werden auf kürzere Codes abgebildet als selten vorkommende Werte. (2)

 

 

 

 

 

33. Welche Schritte reduzieren die Datenmenge? Wo entstehen Informationsverluste? (3)

 

Lauflängenkodierunge (1) und die statistische Kodierunge / Huffmankodierung (1). Bei der Rundung in der Quantisierung (je 1)

 

 

 

 

 

34. Welche drei Eigenschaften nutzt MPEG zur Reduzierung der Bilddatenelemente? (4)

 

Die Charakteristika des menschlichen Auges (2)

Räumliche Redundanz (1)

Zeitliche Redundanz (1)

 

 

 

 

 

35. Welche Typen von Bildern ("Frames") definiert MPEG und wie unterscheiden sich diese? (6)

 

I-Frames (Intra-Frames) (1): Kodierung eines kompletten Bildes (1)

 

P-Frames (Predicted Frames)(1): Kodierung relativ zu einem vorausgegangenen I-Frame (1)

 

B-Frame (Bidirectional Frame)(1): Kodierung relativ zu einem vorausgegangenen und zu einem nachfolgenden I- oder P-Frame. (1)

 

 

 

 

 

36. Welches Ziel hat das DVB-Projekt? (2)

 

Die Standardisierung des digitalen Fernsehens (2).

 

 

 

 

 

37. Was sind Set-Top-Boxen und welche drei Aufgaben kann eine STB wahrnehmen? (4)

 

Eine STB ist das Consumer-Endgerät für den Empfang des digitalen Fernsehens (1). Seine Aufgaben können sein: die Dekodierung der digitalen Programme (1), die Ausführung einfacher interaktiver Anwendungen (1), sowie die Entschlüsselung von Pay-TV-Diensten (1).

 

 

 

 

 

38. Welche grofle Veränderung ("Paradigmenwechsel") erfährt das Internet derzeit? (2)

 

Übergang vom (nicht-kommerziellen) Forschungsnetz zum (kommerziellen) Marktplatz (2)

 

 

 

39. Welche drei wesentlichen Komponenten zeichnen ein Streamingsystem aus? (3)

 

Encoder (1), Server (1), Client (1)

 

 

 

 

 

40. Welche Vor- und Nachteile kann eine verteilte virtuelle Studioproduktion haben? (6)

 

Teure Datenverbindung (1), Fernsteuerung aller Systeme ist nur eingeschränkt möglich (1), verteiltes Risiko (1), oft langweilig wg. Kontrolljobs (1), verteilte Konfiguration kann die Auslastung teurer Systeme erhöhen / ökonomischer Vorteil (1), hohe Flexibilität (1), schnelle Installation / Konfiguration bei externen Produktionen (1), maximal 6

 

 

 

 

 

41. Welche Daten (d.h. von welchen beteiligten Endsystemen erzeugt) können bei einem verteilten virtuellen Studio über ein IP-Datennetz übertragen werden? (5)

 

Kamerasignal aus dem Blauraum (1), Trackingdaten der Kamera (1), Daten der Benutzerschnittstellen (1), Vordergrund-Graphik (1), Hintergrund-Graphik (1), Vordergrund-Maske (1), Bild-Synchronisation (1), gemischtes Bildsignal (1), maximal 5


Teil 1 100 Punkte
Teil 2 100 Punkte
Summe 200 Punkte (max.)
> 175 P.   1   bestanden
> 150 P.   2  
> 125 P.   3  
> 100 P.   4  
< 100 P.   5   nicht bestanden