Unsere Generation lebt in einer technisierten Umwelt. Mittlerweile findet man an jedem erdenklichen Platz Monitore oder Videotafeln. Neben Qualitätssteigerungen in der Auflösung, das beim aktuell eingeführten High Definition Television der Fall ist, werden zukünftige Entwicklungen der Fernseh- und Videotechnik in eine andere Richtung gelenkt. Der Benutzer soll im Mittelpunkt stehen…
Während sich die standardisierten Formate MPEG-1 und MPEG-2 seit geraumer Zeit gro¬ßer Beliebtheit im Bereich der Video-CD sowie der SuperVideo-CD, DVD und des DigitalVideoBroadcasting bei den Nutzern erfreuen, steuert die Industrie neue Ziele an. Neben noch effizienterer Kodierung soll eine Lösung für das interaktive Eingreifen in eine Szene, das Wiederverwenden von erstellten Inhalten sowie die Nutzung dieser Inhalte zwischen plattformübergreifenden Systemen gefunden werden. Alle gewünschten Eigenschaften werden in dem 1999 festgelegten Standard MPEG-4 vereint. Bei der Erstellung einer MPEG-4-Szene werden die Vorteile der Objektorientiertheit genutzt, indem die einzelnen enthaltenen Ele¬mente je nach Inhalt getrennt komprimiert und beim Empfänger in einen großen Datenstrom integriert werden. Während der Wiedergabe existiert die Möglichkeit, diese Elementardatenströme zu starten, zu wechseln und zu ändern. Diese Änderungen können vom Benutzer, vom Verteiler oder automatisch vorgenommen werden. Über die Integration von diversen Programmiersprachen sowie Sensoren entstehen auf einem Standard basierende interaktive Szenarien. Dieser Eingriff erstellt völlig neue Anwendungsbereiche, die in dieser Form noch nie möglich waren.
Gleichzeitig kann diese interaktive Szene ohne Neukomposition auf verschiedene Plattformen übertragen werden, so dass multimediale Präsentationen auf dem Handy sowie auf der Projektionsfläche mit anderer Sprache dargestellt werden können.
Die Anwendungsgebiete sind wegen der Profile, die im Standard spezifiziert sind, überaus vielfältig. Damit es zu einem geregelten Ablauf in der Produktion einer interaktiven audiovisuellen Szene kommt, ist noch viel Forschungsarbeit im Bereich der benutzerfreundlichen Tools nötig. Einen Schritt in diese Richtung soll der Produktionsweg im Rahmen dieser Diplomarbeit von der Konzepterstellung bis zur fertigen interaktiven MPEG-4-Szene mit den heute verfügbaren Tools aufzeigen. Die TU Ilmenau leistet mit ihrem IAVAS-Projekt große Unterstützung im Bereich der MPEG-4-Produktion.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Zielsetzung
2 Konzepte und Technische Grundlagen
2.1 VRML – Virtual Reality Modeling Language
2.1.1 Geschichte, Definition und Zukunft
2.1.2 Dateistruktur
2.1.3 Knotentypen
2.1.4 Interaktion
2.1.5 Audio-Elemente
2.1.6 Visuelle Eigenschaften
2.1.7 Instanzierung von Knoten
2.1.8 Prototypen und Inlines
2.1.9 Scripte und Programme
2.1.10 Darstellung von VRML-Szenen
2.1.11 Erstellung von VRML-Welten
2.2 MPEG-4 – Moving Picture Experts Group Part 4
2.2.1 Geschichte, Definition und Zukunft
2.2.2 Einführung in den Standard MPEG-4
2.2.3 Architektur des MPEG-4-Standards
2.2.4 Objekte, Objektdeskriptoren, Elementardatenströme
2.2.5 Übertragungsweg einer MPEG-4-Szene
2.2.6 Integrierte Multimedia-Formate
2.2.7 Binary Format for Scenes (BIFS)
2.2.8 Erstellung von MPEG-4-Szenen
2.2.9 Darstellung von MPEG-4-Szenen
2.2.10 Anwendung
3 Realisierung und technische Umsetzung
3.1 Modellierung der Szene mit einem 3D-Programm
3.1.1 Konzeption der Szene
3.1.2 Wahl eines 3D-Programms und Umsetzung der Szene
3.2 VRML – Informationen im Raum
3.2.1 Dateistruktur und generelle Einstellungen für eine Szene
3.2.2 Gruppenknoten
3.2.3 Shape-Gestaltungsknoten
3.2.4 Geometrische Knoten
3.2.5 Aussehen von geometrischen Objekten
3.2.6 Lichtquellen - Licht ins Dunkel bringen
3.2.7 Tonquellen
3.2.8 Interaktion durch Sensoren
3.2.9 Übertragung von Ereignissen
3.2.10 Interpolatoren
3.2.11 Scripts und Prototypen
3.3 MPEG-4 – Finaler Schritt
3.3.1 Wandlung der erstellten VRML-Datei in das BIFSText-Format
3.3.2 Konvertierung der ES in ein MPEG-4-konformes Format
3.3.3 Von BIFSText zum finalen mp4-Format
4 Problematik und Zukunft
4.1 Derzeitige Problemfelder
4.1.1 Authoring-Tools
4.1.2 MPEG-4-Player
4.2 Zukunft und momentane Entwicklung
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Erläuterung eines produktiven Weges von der Konzepterstellung über die Modellierung einer 3D-Szene bis zur fertigen interaktiven audiovisuellen MPEG-4-basierten Anwendung, wobei der Schwerpunkt auf der Vielfalt der interaktiven Möglichkeiten liegt.
- Grundlagen und Konzepte der Standards VRML und MPEG-4.
- Methodik zur Transformation von VRML-Dateien in das MPEG-4-Format.
- Integration und Synchronisation von verschiedenen Medientypen wie Video, Audio und 3D-Objekten.
- Praktische Umsetzung eines interaktiven Planetariums als Fallbeispiel.
- Diskussion aktueller Problemfelder und zukünftiger Entwicklungspotenziale bei MPEG-4.
Auszug aus dem Buch
3.2.1 Dateistruktur und generelle Einstellungen für eine Szene
Allgemeine Informationen über die Szene sind als Dokumentation zulässig. Dazu zählt der WorldInfo-Knoten, der keinen visuellen Einfluss hat. Zusätzlich existieren Kommentare, die Informationen für den Autor beinhalten. Nach dem Kommentar einleitenden Zeichen # können beliebige Zeichen folgen, die vom VRML-Browser nicht interpretiert werden.
Die generellen Einstellungen für eine Szene enthalten Komponenten, die für jeden Knotentyp nur einmal zu einer Zeit verwendet werden können. So kann zum Beispiel für eine Szene von mehreren möglichen Hintergründen immer nur einer wiedergegeben werden. Diese Art von Knotentypen werden bindbare Knotentypen genannt, da sie mit der Szene aktiv oder inaktiv verbunden sind. Anhand eines Stapels (eng.: Stack) können verschiedene Knoten vereinbart werden, aber immer nur der oberste Knoten auf diesem Stack wird aktiviert. Zu den bindbaren Knotentypen gehören Background, Fog, NavigationInfo und Viewpoint.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Motivation und Zielsetzung für die Entwicklung interaktiver audiovisueller Anwendungen auf Basis von MPEG-4.
2 Konzepte und Technische Grundlagen: Detaillierte Erläuterung der theoretischen Hintergründe zu VRML und den verschiedenen Parts des MPEG-4-Standards.
3 Realisierung und technische Umsetzung: Beschreibung des konkreten Produktionsweges von der Modellierung einer 3D-Szene bis zur fertigen MPEG-4-Datei.
4 Problematik und Zukunft: Analyse aktueller Herausforderungen bei der Erstellung und Wiedergabe sowie ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungen im Bereich interaktiver 3D-Umgebungen.
Schlüsselwörter
MPEG-4, VRML, BIFS, 3D-Modellierung, interaktive audiovisuelle Anwendungen, Szenengraph, Elementardatenströme, Objektdeskriptoren, Authoring-Tools, IAVAS-Projekt, Animation, Streaming, digitale Medien, Knoten, Synchronisation.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und Implementierung interaktiver audiovisueller Szenen auf der Basis des objektorientierten MPEG-4-Standards.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Nutzung von VRML als Teilstandard von MPEG-4, der Modellierung von 3D-Objekten und der technischen Konvertierung in finale MPEG-4-kompatible Formate.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Aufzeichnung eines praxisnahen Produktionsweges, der den gesamten Prozess von der Konzeption bis zur fertigen interaktiven Anwendung an einem Fallbeispiel (Planetarium) veranschaulicht.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurde eine theoretische Analyse der Standards sowie eine praktische methodische Umsetzung (Implementierung) durchgeführt, unterstützt durch Tools zur Konvertierung und Erstellung von MPEG-4-Inhalten.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden die technischen Grundlagen, der Produktionsweg der 3D-Modellierung, die manuelle Bearbeitung von Knotenstrukturen und die detaillierte Konvertierung von Elementardatenströmen dargelegt.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit ist durch Begriffe wie MPEG-4, VRML, BIFS, Szenengraph, Interaktivität und digitale Multimedia-Formate definiert.
Welche Rolle spielt das IAVAS-Projekt in dieser Arbeit?
Das IAVAS-Projekt der TU Ilmenau lieferte die notwendige Infrastruktur und Tools, wie den IAVAS-Player, um die entwickelten komplexen MPEG-4-Szenen überhaupt wiedergeben zu können.
Warum ist die Konvertierung von VRML nach BIFSText notwendig?
Da es an direkten Autorentools für MPEG-4 mangelt, dient die Konvertierung als notwendiger Zwischenschritt, um die von 3D-Programmen exportierten VRML-Daten in eine strukturierte BIFS-Form zu überführen, die MPEG-4-konform ist.
- Quote paper
- Henrik Hofmeister (Author), 2004, Entwicklung und Teilimplementierung eines Szenarios für interaktive audiovisuelle Anwendungen auf Basis des Objekt- und Szenenkonzeptes MPEG-4, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/30810
