von Prof. Dr. Peter A. Henning - GBV
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Taschenbuch von Prof. Dr. Peter A. Henning Mit zahlreichen Abbildungen und Tabellen sowie einer CD-ROM ГЯ FACHBUCHVERLAG LEIPZIG im Carl Hanser Verlag
Transcript of von Prof. Dr. Peter A. Henning - GBV
Taschenbuch
von Prof. Dr. Peter A. Henning
Mit zahlreichen Abbildungen und Tabellen sowie einer CD-ROM
ГЯ FACHBUCHVERLAG LEIPZIG im Carl Hanser Verlag
6
Inhaltsverzeichnis 1 E i n f ü h r u n g 17
1.1 Multimedia als Begriff 17
1.2 Die ersten 50 Jahre Multimedia 19
1.3 Konventionen für dieses Buch 21
1.3.1 Disclaimer 21
1.3.2 Organisationen im Bereich Multimedia 21
1.3.3 Parameterkennzeichnung 21
1.3.4 Zahlen, Einheiten und Vorsätze 21
2 K o m m u n i k a t i o n in Bi ts u n d B y t e s 2 3
2.1 Nachrichtentechnische Grundlagen 23
2.1.1 Fourier-Transformation 24
2.1.2 Entwicklung nach anderen Funktionensystemen 28
2.1.3 Digitalisierung 29
2.1.4 Sampling-Theorem 31
2.1.5 Signal-Rausch-Abstand 32
2.2 Informationstheoretische Grundlagen 33
2.2.1 Codierung 33
2.2.2 Datenraten für Multimedia 33
2.2.3 Informationsgehalt und Entropie 34
2.3 Datenkompression 36
2.3.1 Lauflängencodierung 37
2.3.2 LZW-Codierung 38
2.3.3 Huffman-Codierung 39
2.3.4 Arithmetische Codierung 41
3 Z e i c h e n u n d Schr i f t 43
3.1 Typografie 43
3.1.1 Maßeinheiten 43
3.1.2 Typografische Maßangaben 45
3.1.3 Glossar der Druckersprache 46
3.1.4 Textdesign 49
3.2 Datenformate für Schriften 50
3.2.1 Bitmap Fonts 50
3.2.2 Outline Fonts und Stroke Fonts 51
3.2.3 TrueType 51
Inhaltsverzeichnis 7
3.2.4 Type-1 Fonts 56
3.2.5 OpenType 57
3.2.6 Metafont 60
3.2.7 Font-Auswahl 60
3.3 Zeichensätze 61
3.3.1 ASCII-Code ISO-646 61
3.3.2 Zeichensatztabelle ISO-8859 63
3.3.3 Unicode 68
3.3.4 Universal Character Set UCS 72
3.3.5 Universal Transformation Formats UTF 72
4 Licht und Farbe 74
4.1 Was ist Licht? 74
4.1.1 Lichteigenschaften 75
4.1.2 Schwarzkörperstrahlung und Farbtemperatur 76
4.2 Lichtwahrnehmung 78
4.2.1 Linse und Glaskörper 78
4.2.2 Retina 79
4.2.3 Gehirn 80
4.2.4 Richtlinien für die Verwendung von Farben 82
4.3 Farbstandards 83
4.3.1 CIE-Farbdiagramm 83
4.3.2 Farbmustertabellen 85
4.3.3 Farbmanagement 85
4.4 Farbmodelle 87
4.4.1 Hardware-orientierte Farbmodelle 87
4.4.2 Benutzerorientierte Farbmodelle 91
4.4.3 Umrechnungen zwischen Farbmodellen 94
4.5 Raster-Bilddatenformate 96 4.5.1 Farbe in Rasterbildern 97
4.5.2 Bitmap-Format BMP 100
4.5.3 (Resource) Interchange File Format (R)IFF 102
4.5.4 Public Bitmap Format 103
4.5.5 Graphics Interchange Format GIF 104
4.5.6 Grafikformate XBM und XPM _ 108
4.5.7 Tagged Image File Format TIFF 110
4.5.8 Verlustfreie JPEG-Kompression 112
4.5.9 Verlustbehaftete JPEG-Kompression 113
4.6 Vektor-Bilddatenformate 119
8 Inhaltsverzeichnis
4.6.1 Austauschformate für Vektorgrafiken 120
4.6.2 Grafikbibliotheken 121
5 Ton und Klang 124
5.1 Was ist ein Ton? 124 5.1.1 Datenraten für Audio 125
5.1.2 Dynamikkompression 125
5.1.3 Klangsynthese 127
5.1.4 Verfahren der akustischen Modellierung 128
5.2 Tonwahrnehmung 129
5.2.1 Außenohr 129
5.2.2 Mittelohr 131
5.2.3 Innenohr 131
5.2.4 Hörschwelle 132
5.2.5 Maskierung 133
5.2.6 Kritische Bänder 134
5.3 Sprache 135
5.3.1 Spracherkennung 135
5.3.2 Sprachsynthese 136
5.4 Musical Instrument Digital Interface MIDI 137
5.4.1 MIDI-Glossar 138
5.4.2 MIDI-Verkabelung 139
5.4.3 General MIDI 140
5.4.4 MIDI-Nachrichten 140
5.5 MPEG Audio Layer III - МРЗ 145 5.5.1 Kompressionsfaktoren von MPEG-Audio 145 5.5.2 MP3-Kompressionsverfahren 146
5.6 Audiodatenformate 149 5.6.1 Einfache Modulationsverfahren 149 5.6.2 Audio Interchange File Format AIFF 149 5.6.3 Wave-Format 151 5.6.4 NeXT/Sun Audio File Format 152 5.6.5 Proprietäre Audioformate und -verfahren 154
5.6.6 Sprachkompression 154
5.6.7 Kopierschutzformate und Container 155
6 Bewegung, Animation und Video 157
6.1 Was ist eine Animation? 157
6.1.1 Glossar Animation und Video 157
6.1.2 Animationsverfahren 158
Inhaltsverzeichnis 9
6.2 Wahrnehmung von Bewegungen 159
6.2.1 Physiologische Einflussfaktoren 159
6.2.2 Psychologische Einflussfaktoren 161
6.2.3 Kenngrößen der zeitlichen Auflösung 162
6.3 Klassische Videotechnik 162
6.3.1 BAS und FBAS (Composite Video) 164
6.3.2 Komponentenvideo (Component Video) 165
6.3.3 Y/C-Video (Separiertes Video) 165
6.3.4 PAL Video 165
6.3.5 NTSC Video 166
6.3.6 Secam Video 167
6.3.7 Analoge Aufzeichnungsformate 167
6.3.8 High Definition Television HDTV 168
6.4 Digitale Videotechnik 169
6.4.1 Timecode und Schnittsteuerung 169
6.4.2 VGA, S-VGA und XGA 170
6.4.3 CCIR Standards für Digital Video 171
6.4.4 Digitale Aufzeichnungsformate 171
6.4.5 Codecs 173
6.5 Videokompression nach H.261 und H.263 175
6.5.1 H.261-Kompression 176
6.5.2 H.261-Datenstrom 177
6.6 Videokompression nach MPEG 178
6.6.1 MPEG-Kompression 180
6.6.2 MPEG-Datenstrom 184
6.7 Audio-Video-Interleaved Format AVI 186
7 Multimedia-Hardware 192 7.1 Manuelle Eingabegeräte 192
7.1.1 Maus, Trackball und Touchpad 193
7.1.2 Joystick 195
7.1.3 Lichtgriffel und Touchscreen 195
7.1.4 Grafiktablett 197
7.1.5 Datenhandschuh 197
7.1.6 Manuelle 3D-Positionierung 198
7.1.7 Bewegungseingabe 199
7.2 Optische Eingabegeräte 201
7.2.1 Lichtsensoren 201
7.2.2 Digitalkameras 202
10 Inhaltsverzeichnis
7.2.3 2D-Scanner 204
7.2.4 Optische 3D-Eingabe 206
7.3 Bildschirme und Anzeigen 207
7.3.1 Kathodenstrahlröhren 207
7.3.2 Flüssigkristallanzeigen 209
7.3.3 Weitere Bildschirm-Techniken 211
7.3.4 3D-Displays 213
7.4 Drucker 215
7.4.1 Laserdrucker 216
7.4.2 Tintenstrahldrucker 217
8 Digitale Speichermedien 219
8.1 Übersicht 219
8.2 Magnetbänder 219
8.3 Magnetische Festplatten 220 8.3.1 Glossar magnetische Festplatten 221
8.3.2 RAID-Technologie 223
8.4 Compact Disk CD 227
8.4.1 Compact Disk physikalisch 228
8.4.2 Compact Disk logisch 229
8.4.3 CD-Formate 230
8.5 Digital Versatile Disk DVD 237
8.5.1 DVD physikalisch und logisch 237
8.5.2 Datenfluss im DVD-Player 239
9 Software und Mediendesign 241
9.1 Vier-Phasen-Modell für Multimedia-Design 241
9.1.1 Phase 1: Integrationsplanung 242
9.1.2 Phase 2: Objekterzeugung 243
9.1.3 Phase 3: Integration oder Composing 243
9.1.4 Phase 4: Generierung 243
9.2 Bildbearbeitung und Bildsynthese 244
9.2.1 Arbeitsschritte bei der Bildbearbeitung 244
9.2.2 Kommerzielle Software zur Bildbearbeitung 248
9.2.3 PBM+ und NetPBM 248
9.2.4 The Gimp 250
9.2.5 Persistence of Vision Raytracer 253
9.3 Erstellung von Audio-Objekten 255
9.3.1 Arbeitsschritte bei der Audiobearbeitung 255
9.3.2 Kommerzielle Software zur Audiobearbeitung 258
Inhaltsverzeichnis 11
9.3.3 Freie Software zur Audiobearbeitung 259
9.4 Erstellung und Bearbeitung von Videoclips 261 9.4.1 Vorbereitende Arbeiten 261
9.4.2 Virtueller Schneidetisch 262
9.4.3 Arbeitsschritte beim digitalen Videoschnitt 264
9.4.4 Kommerzielle Software zur Videobearbeitung 268
9.5 Medienintegration 269
9.5.1 Timeline-basierte Medienintegration 270
9.5.2 Frame-basierte Medienintegration 271
9.5.3 Flowchart-basierte Medienintegration 272
9.6 Java und Multimedia 272
9.6.1 Übersicht 272
9.6.2 Java2D 273
9.6.3 Java3D 274
9.6.4 Java Advanced Imaging API 275
9.6.5 Java Media Framework 275
9.6.6 Java Sound API 276
9.6.7 Java TV API 277
9.6.8 Java Telephony 278
9.6.9 Java Speech 278
10 Internet 281 10.1 Geschichte des Internet seit 1961 282
10.2 Internet-Technologie 284
10.2.1 Routing 285
10.2.2 Domain Name Service DNS 287
10.2.3 Physikalische Netzwerktechniken 288
10.2.4 Vermittlungsschicht 292
10.2.5 Netzwerkschicht 294
10.2.6 Transportschicht 297
10.2.7 Sitzungsschicht und Darstellungsschicht 298
10.3 Anwendungen im Internet 299
10.3.1 telnet 300
10.3.2 Simple Mail Transfer Protocol SMTP 300
10.3.3 File Transfer Protocol ftp 301
10.3.4 Multipurpose Internet Mail Extension MIME 302
10.3.5 Weitere Anwendungen 305
10.3.6 Internet-Sicherheit 307
10.3.7 Telekommunikation und Internet 307
10.3.8 Radio und Fernsehen im Internet 308
Inhaltsverzeichnis
10.4 Standardisierung im Internet 309
10.4.1 IAB und untergeordnete Gremien 309
10.4.2 Request for Comments RFC 310
11 W o r l d W i d e W e b W W W 3 1 3
11.1 Organisation des WWW 314
11.2 Hypertext Transfer Protocol http 314
11.2.1 Übersicht 314
11.2.2 Common Gateway Interface CGI 318
11.2.3 Cookies 323
11.3 Hypertext Markup Language HTML 323
11.3.1 Übersicht und Struktur 323
11.3.2 Geschichte von HTML 325
11.3.3 Tags und Attribute 326
11.3.4 Sonderzeichen 327
11.3.5 Links und URL 330
11.3.6 Cascading Style Sheets 331
11.3.7 Event-Handling 337
11.3.8 Referenzliste der HTML 4.01-Tags 337
11.3.9 Formulare in HTML 352
11.4 JavaScript und ECMAScript 357
11.4.1 Übersicht 357
11.4.2 Datentypen 358
11.4.3 Kommentare, Namen und Literale 359
11.4.4 Ausdrücke und Operatoren 359
11.4.5 Anweisungen 360
11.4.6 Funktionen und neue Objekte 361
11.4.7 Eingebaute Objekte 363
11.4.8 Browser-Objekte 366
11.4.9 Event-Handling 371
11.5 Web-Design 372
11.5.1 Textgestaltung für das WWW 372
11.5.2 Grafikdesign für das WWW 374
11.5.3 Seitengestaltung und Formulardesign 374
11.5.4 Gestaltung von Web-Sites 376
12 extensible Markup Language XML 381 12.1 Übersicht 381
12.2 Struktur und Syntax von XML 382
12.2.1 Document Type Definition DTD 383
l
Inhaltsverzeichnis 13
12.2.2 Literale und Datentypen in XML 387
12.2.3 Weitere XML-Bestandteile 388
12.2.4 Stildetinitionen in XML 390
12.2.5 Linking 391
12.3 Neue Entwicklungen in HTML und XML 391
12.3.1 XHTML und WML 391
12.3.2 XML Schema 392
12.3.3 SVG und X3D 392
12.3.4 Weitere emergente XML-Anwendungen 393
12.3.5 Document Object Model und DHTML 394
12.3.6 Namespaces 395
12.3.7 RDF und Metadaten 396
12.4 Synchronized Multimedia Integration Language 396
12.4.1 Übersicht 396
12.4.2 Geschichte 397
12.4.3 Referenzliste der SMIL-Tags 398
12.4.4 Layout-Beschreibung in SMIL 403
12.4.5 Synchronisation in SMIL 404
12.4.6 Software für SMIL 405
13 Virtual Reality und VRML 407 13.1 Erstellung virtueller Welten 408
13.1.1 Werkzeuggestützte 3D-Modellierung 409
13.1.2 Arbeitsschritte bei der 3D-Modellierung 410
13.1.3 Software für die 3D-Modellierung 411
13.2 Übersicht VRML 411
13.2.1 Geschichte 412
13.2.2 Weitere Entwicklung von VRML und X3D 413
13.3 VRML-Dateistruktur 414
13.3.1 VRML-Knoten 415
13.3.2 VRML-Felder, Einheiten und Elementarknoten 416
13.4 VRML-Knoten im Detail 418
13.4.1 Grafische Primitive und Punktmengen 418
13.4.2 Materialeigenschaften und Texturen 425
13.4.3 Umgebungs- und Viewingknoten 427
13.4.4 Gruppenknoten .• 432
13.5 Ereignisverarbeitung in VRML 435
13.5.1 Sensoren 437
13.5.2 Interpolatoren 440
14 Inhaltsverzeichnis
13.5.3 Scriptknoten 442
13.5.4 External Authoring Interface EAI 443
14 Sicherheit digitaler Daten 447 14.1 Paradigmen der Kommunikationssicherheit 447
14.2 Symmetrische Verschlüsselungsverfahren 448
14.2.1 Data Encryption Standard DES 449
14.2.2 International Data Encryption Algorithm IDEA 451
14.2.3 RC5 452
14.3 Public Key Systeme PKS 452
14.3.1 Geschichte von PKS und Faktorisierung 454
14.3.2 Vergleich PKS mit symmetrischen Verfahren 455
14.3.3 RSA-Verfahren 455
14.3.4 EIGamal 457
14.3.5 Algorithmen auf der Basis elliptischer Kurven 457
14.4 Hybride Kryptosysteme 458
14.5 Digitale Signatur 459
14.5.1 Übersicht 459
14.5.2 Kryptografische Hash-Funktionen 461
14.6 Zertifikate 462
14.6.1 Hierarchische Zertifizierung 463
14.6.2 Web of Trust und PGP 465
14.7 Secure Socket Layer SSL 465
14.7.1 SSL Handshake 467
14.7.2 Verstärkung von SSL-Clients 468
14.8 Digitale Wasserzeichen 468
14.8.1 Lowest Bit Coding 469
14.8.2 Texture Block Coding 470
14.8.3 Patchwork Coding 470
14.9 Rechtliche Fragen 472
14.9.1 Schlüsselhinterlegung (Key Escrow) 473
14.9.2 Teledienste-Gesetzgebung 474
14.9.3 Signaturgesetz 475
15 Electronic Publishing 477 15.1 Textverarbeitung und Präsentation im Überblick 477 15.1.1 Kommerzielle Software 478
15.1.2 Sprachliche Gestaltung 479
15.1.3 Design von elektronischen Dokumenten 479
15.2 Hypertext 481
Inhaltsverzeichnis 15
15.2.1 Geschichte der Hypertextsysteme 482
15.2.2 Kommerzielle Software 483
15.2.3 Design von Hypertextdokumenten 484
15.3 Computer Based Teaching CBT 487
15.3.1 Tutorielles CBT 488
15.3.2 Nicht-tutorielles CBT 488
15.3.3 Hypertext-Lernsysteme 489
15.3.4 Erstellung von CBT-Lehrmaterial 489
15.4 TeX und verwandte Programme 489
15.4.1 LaTeX 491
15.4.2 Schriften in TeX 493
15.4.3 LyX 493
15.5 PostScript 494
15.5.1 Übersicht. 495
15.5.2 Datentypen und Kommentare 496
15.5.3 Variablen und Funktionen 496
15.5.4 Kontrollstrukturen 499
15.5.5 Liniengrafik in PostScript 500
15.5.6 Schrift in PostScript 503
15.5.7 Rastergrafik und Farbdarstellung 504
15.5.8 Dateioperationen 507
15.5.9 Portable Document Format PDF 508
15.6 Rieh Text Format RTF 508
15.6.1 Übersicht 509
15.6.2 Kopfteil von RTF-Dateien 512
15.6.3 Dokumentenformatierung 515
15.6.4 Abschnittsformatierung 517
15.6.5 Absatzformatierung 519
15.6.6 Zeichenformatierung 521
15.6.7 Weitere Formatierungsbefehle im RTF-Format 522
16 Electronic Commerce 525 16.1 Entwicklung und Bedeutung 526
16.2 Business-to-Consumer B2C 528
16.2.1 Internet Power Shopping 529
16.2.2 Internet-Auktionen 529
16.2.3 Web-Umfragen 530
16.2.4 Kiosk-Systeme 530
16.2.5 Portale 531
16.2.6 Wertpapierhandel im Internet 532
16 Inhaltsverzeichnis
16.3 Business-to-Business B2B 533
16.3.1 E-Procurement 534
16.3.2 Electronic Data Interchange EDI 534
16.3.3 Application Service Provider ASP 535
16.3.4 Virtual Private Networks VPN 536
16.3.5 Telearbeit 537
16.3.6 Weitere E-Commerce-Anwendungen 537
16.4 Guideline für E-Commerce-Strategie 538
16.4.1 Auswirkung auf Geschäftsprozesse 538
16.4.2 Kundenbindung 539
16.4.3 Aufwand für einen E-Commerce-Auftritt 539
16.5 Multimedia-Datenbanken 540
17 V i s i o n e n 5 4 3
17.1 Prototypen von Multimedia-Hardware 543
17.2 Multimedia in der Medizin 545
17.3 Science Fiction? 547
17.3.1 Omnipräsenz der Computer 548
17.3.2 Globales Netzwerk 548
17.3.3 Multimedia in der Zukunft 549
17.4 Cyberspace oder Gaia? 549
18 A n h a n g 5 5 2
18.1 Organisationen 552
18.2 Dateiendungen und Datenformate 555
Sachwortverzeichnis 561
