Grundlagen der Multimedia-Anwendungen, Bildverarbeitung, Computergraphik (1, 2)
08.04.1998

 

 

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.  Nennen Sie die wesentlichen Eigenschaften eines Multimediasystems (je 3 Punkte)
Kombination von diskreten und kontinuierlichen Medien
Unabhängigkeit
Rechnergestützte Integration
 

2.  Nennen Sie die verschiedenen Formen des diskreten Mediums "Text" und beschreiben Sie sie kurz. (je 4 Punkte)
  Linearer Text; lineare Rezeption, d.h. die Reihenfolge der Textaufnahme ist vom Autor festgelegt
  Hypertext; mit Hilfe von "Links" kann man zwischen Texten und Textteilen springen, die Reihenfolge bestimmt der Leser.
 
 

3.  Beschreiben Sie kurz das Funktionsprinzip eines Scanners für Aufsichtvorlagen. Wozu zählt dieses Gerät bezogen auf die beiden Grundformen von Multimedia-Elementen "diskret" und kontinuierlich? (8 Punkte)
Eine bewegliche Lichtquelle mit einem definierten Farbspektrum fährt über die Aufsichtsvorlage. Von dieser wird Licht reflektiert, durchläuft Farbfilter der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau und fällt dann auf einen oder mehrere CCD-Chips, die das Bild der Vorlage als digitales Bildsignal liefern.
Ein Scanner dient der Erfassung des diskreten Mediums "Bild".

4.  Multimedia beinhaltet, daß ein Bezug zwischen den Informationen verschiedener Medien besteht. Wie nennt man diesen Bezug und welcher Art kann er sein? (8 Punkte)
Der Bezug zwischen den Information verschiedener MM-Objekte nennt man "Synchronisation". Er kann zwischen Objekten örtlich, inhaltlich oder zeitlich bestehen.
 

5.  Welche der drei Aussagen ist richtig und warum? (6 Punkte)
 Postscript ist eine Seitenbeschreibungssprache
 Postscript ist eine Programmiersprache
 Postscript ist eine Interpretersprache
Alle drei Aussagen sind richtig. Mit PS werden grafische Objekte mittels mathematischer Modelle beschrieben (programmiert). Es kann auch als Programm zur Bildschirmausgabe verwendet werden (Display-PS). PS interpretiert den Code zeilenweise und erzeugt daraus ein Punktraster, das beim Druck einer Seite widergegeben wird.
 
 

6.  Erläutern Sie kurz das Funktionsprinzip eines virtuellen Studios (11 Punkte)
Das in einem Blauraum von einer mit einem Trackingsystem ausgestatteten Kamera aufgenommene Videosignal wird in einem Chromakeyer (Stanze) von seinen Blauanteilen befreit und eine Keymaske erzeugt, bei der dann der maskierte Bildteil durch die entsprechenden Bildteile eines zweiten Videosignals ersetzt wird. Beim virtuellen Studio ist das zweite Videosignal das von einem Grafikrechner erzeugte Bild der virtuellen Kamera, die auf die virtuelle Kulisse blickt. Die von dem Trackingsystem erfassten Positions- und Orientierungsdaten der Kamera dienen dem Grafikrechner dazu, das Bild der virtuellen Kamera den Bewegungen der realen Kamera in Echtzeit anzupassen.
 

7.  Welches Protokoll benutzt das Internet? (1 P.)
TCP/IP (od. UDP)
 
 

14. Unterscheiden Sie Internet und World-Wide Web. - Seit wann besteht das WWW? 6 P.
Internet: dezentrales [1P.] globales [1 P.] Computernetzwerk [1 P.] über TCP/IP mit verschiedenen Diensten.
WWW: der Multimedia-Dienst [2 P.] des Internet (seit 1993) [1 P.]
 
 

15.  Was ist ein URL und wie ist es aufgebaut? (5 P. - max.)
URL = Uniform Resource Locator = eindeutige Adresse eines MM-Dokuments im Internet  1 P.
<protocol>://<host>[.subdomain].<domain>[:port]/[path/]<file>.html
1 P.                      1 P.                       1 P.             1 P.        1 P.
 
 

16. In welche drei Teilgebiete kann man die Computergraphik gliedern? (3 P.)

oder (wegen häufig mißverstandener Frage):  

17. Wie unterscheiden sich grundsätzlich orthogonale und perspektivische Darstellung dreidimensionaler Objekte? (1 P.)
orthogonal: Erhaltung von Größenverhältnissen und Winkeln (Parallelprojektion)
perspektivisch: Verzerrung in Abhängigkeit vom Abstand zum Betrachter
 
 

18. Nennen und beschreiben Sie drei Typen virtueller Realität, die sich bezüglich des Immersionsgrades grundsätzlich unterscheiden. (6 P.)

oder (wegen häufig mißverstandener Frage):  

19. Stellen Sie Vor- und Nachteile von HTML-"Frames" einander gegenüber.  (6 P. - max.)
Vorteile: Flexibilität, Navigationshilfe immer präsent, kürzere Ladezeiten, erleichterte Wartung, ...
Nachteile: Orientierungsprobleme (Bookmarks, Back/Forward-Inkonsistenz), Gefahr der Schachtelung, erfordert Frame-fähige Browser, Ästhetik der Bildschirmdarstellung, mögl. Verlust der Prioritäten bei Größenverhältnissen, ...

 

20. Unterscheiden Sie HTTP, JAVA-Applets und CGI-Aufrufe bzgl. der Client-Server-Beziehung. (3 P.)
HTTP: Datentransfer von Server an Client zur Darstellung (Rendern) auf Client
JAVA-Applet: Byte-code zur Ausführung von Server an Client
CGI: Aufruf einer Programmausführung auf dem Server von Client aus
 
 

21. Erläutern Sie das Prinzip der Zeitfilter (Shutter-Glasses) bei der Darstellung räumlicher Bilder. Gehen Sie dabei auf kritische Punkte ein (Mindestfrequenz, technische Grenzen). (7 P. )
Stereo-Bildpaare (1 P.) zeitlich versetzt (1 P.); Trennung der Stereo-Paare durch abwechselndes Verschließen beider Augen (1 P.) mittels Flüssigkristallschicht (1 P.) in Brillengläsern, synchronisiert (1 P.)  mit Projektion über Infrarotsignal.
Frequenz: je Auge mindestens 50 Hz (1 P.)
Grenzen der Auflösung durch Projektionssystem (1 P.)

 

22 a) Nennen Sie professionelle Anwendungsgebiete für Multi- bzw. Hypermedia. Spezifizieren Sie jeweils die Art des MM/HM-Einsatzes bei der betreffenden Anwendung. (je 2 P. - 8 P. max)
Beispiele:
 

 

22 b) Greifen Sie eines Ihrer Beispiele heraus und entwerfen Sie ein detailliertes Szenario, das die Funktion der verschiedenen beteiligten Medien bzw. die Umsetzung des Konzeptes beschreibt. (4 P.)
Beispiel:
Publizistik - Enzyklopädien:

 

________________________
Zwischensumme Teil 1: 100 P.
 
 
 
 

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

Hinweis: Die folgenden Fragen sollen ausführlich beantwortet werden. Zusätzliche Zeichnungen und Beispiele können dabei hilfreich sein. Benutzen Sie zusätzliche Seiten, falls der Platz nicht ausreichen sollte.

Bewertung:
* erwartete Antworten (wie hier vorgegeben): 2 Punkte
* Außnahme: Kodierstandards: je 1 Punkt, maximal 3 Audio, 3 Video/Bild
* andere (richtige und sinnvolle) Antworten: 1 Punkt
* Maximale Punktzahl je Frage in [eckigen Klammern]
 

23.  Wie unterscheiden sich verteilte multimediale Anwendungen von
traditionellen Anwendungen bezüglich ihrer Anforderungen an die
unterliegende Kommunikations-Infrastruktur? [20]

Verteilaspekte:
* Unicast
* Multicast
* Broadcast

* oft hohes Datenvolumen,
* daher Kompression

Anforderungen an:
* Datendurchsatz,
* Verzögerung,
* Jitter,
* Verlustrate
* Synchronisation von Datenströmen
* Gruppierung von Datenpaketen ("Bursts")

24.  Erläutern Sie den Begriff "Dienstqualität" (Quality of Service) im
Zusammenhang mit verteilten multimedialen Anwendungen! Welche Probleme
können auftreten, und welche Lösungsansätze kennen Sie? [15]

* QoS: von der Infrastruktur erbrachte Dienstqualität
* Bekanntgabe vor oder während der Übertragung
* Durchsatz
* Verzögerung
* Varianz (kontinuierlicher Datenstrom)
* Verlustrate

Problem:
* Formulierung der Anforderung,
* Mapping auf Ressourcen,
* Anpassungsfähige Anwendungen
* Feedback Mechanismus

* Ressourcenreservierung:
* komplex,
* nicht vorhanden

Interpretation der Anforderungen:
* zwingend,
* unverbindlich,
* statistische Garantieen,
* Best-effort

25.  Beschreiben Sie Funktion und Einsatz des "Realtime Transport
Protocols" (RTP)! [15]

* RFC
* Transportprotokoll für Echtzeit-Daten
* Einbindung in UDP/IP
* Protokollfeld beschreibt Präsentationsdaten
* Zeitstempel ermöglicht Synchronisation von Datenströmen
* Paketnummer läßt Paketverluste erkennen (10)

* synchronisierender Sender wird identifiziert
* Profiles legen Bedeutung einzelner Protokollfelder fest
* Feedback über RTCP,
* Senderreports
* Empfängerreports
* Translator setzt unterliegende Protokolle um
* Mixer kombiniert Datenströme

26.  Welche Relevanz hat Datenkompression bei der Übertragung
multimedialer Daten, und welche Verfahren bzw. Standards kennen Sie? [10]

* Notwendig wegen hoher Datenraten

Möglich wegen:
* Datenredundanz,
* Effizienter Codierung,
* Eigenschaften von Auge und Ohr

* Audiostandards: G.721, GSM, CELP, LPC, MPEG
* Videostandards: MPEG, JPEG, H.261, H.263

27.  Erläutern Sie die Digitalisierung analoger Audiodaten, sowie deren
Komprimierung! [15]

* Abtastfrequenz,
* Abtastgenauigkeit
* Digitale Abtastung des analogen Signals
* Abtastrate doppelt so hoch wie höchste Frequenz, sonst Aliasing Effekte
* Entropiekodierung: keine Berücksichtigung der Semantik, Verlustfrei
* z.B. Lauflängenkodierung,
* z.B. statistische Kodierung (Huffman))
* Quellkodierung: berücksichtigt Semantik, verlustfrei oder verlustbehaftet
* Prädiktive Codierung,
* Vektorquantisierung

28.  Erläutern Sie die Digitalisierung analoger Bilddaten, sowie deren
Komprimierung! [15]

* Farbzerlegung, z.B. rot/grün/blau
* Abtastung, Zerlegung in Bildpunkte
* DCT, Bestimmung der Koeffizientenmatrix
* Quantisierung: Gewichtung und Rundung der Koeffizienten
* Entropiekodierung
* Tiefe/Wertebereich,
* Genauigkeit/Samplerate/Auflösung
* Unterabtastung,
* Filterung
* Huffmankodierung
 
 

29.  Welche Probleme sind beim Einsatz eines verteilten virtuellen
Studios zu beachten? [10]

* niedrige Verzögerungszeiten / Feedbackzeiten
* hohe Datenrate
* Synchronisation der Datenströme
* verteiltes Risiko
* geringe Varianz beim Datentransfer
* Fehlerfreie Übertragung der Trackingdaten
* teure Datenverbindungen
* Fernsteuerung der Systeme nur eingeschränkt möglich
* oft langweilige Kontrolljobs
 
 


Teil 1 100 Punkte
Teil 2 100 Punkte
Summe 200 Punkte (max.)
 
> 190 P.   1.0  bestanden
> 180 P.   1.3 
> 170 P.   1.7 
> 160 P.   2.0 
> 150 P.   2.3 
> 140 P.   2.7 
> 130 P.   3.0 
> 120 P.   3.3 
> 110 P.   3.7 
> 100 P.   4.0 
< 100 P.   5  nicht bestanden