Meine Damen und Herren, ich möchte Ihnen heute etwas erzählen über die Möglichkeiten der digitalen

Signalverarbeitung speziell bezogen auf das Anwendungsgebiet Bild- und Videokommunikation

und werde auf einige typische Fälle eingehen und deswegen heißt der Obertitel auch bewegte

Bilder und blinder Flick. Lassen Sie uns zunächst einmal hineinschauen in die heute verfügbaren

Anwendungsbeispiele, wo Bild- und Videokommunikation eine Rolle spielt. Da haben wir zunächst einmal das

Fernsehen, den Videorekorder oder den DVD-Spieler, den einige sicherlich schon zu Hause haben. Das

Ganze ist heute in weiten Bereichen auch in Digitaltechnik verfügbar und sicher eines

der klassischen Anwendungsgebiete für Bild- und Videokommunikation. Darüber hinaus muss man heute

immer mehr auch Video im Internet erwähnen im Bereich der Anwendungsbeispiele sowie auch die

zum Teil klassische Bildtelefonie oder das Videokonferenzsystem, das ich Ihnen hier einmal

in einer etwas moderneren Fassung im Rahmen einer virtuellen Umgebung gezeigt habe. Sie sehen also

hier ein Videokonferenzsystem eingebaut in einen virtuellen Raum. Den virtuellen Raum kann man dann

noch bevölkern zum Beispiel mit weiteren Personen oder weiteren dargestellten Videosequenzen und

dadurch ein virtuelles Erlebnis generieren. Daneben kann man noch die Kameras nennen,

die heute auch immer mehr in digitaler Form angeboten werden als kleine Digitalkameras,

die sowohl Standbilder als auch bewegte Bilder in kurzen Sequenzen allerdings typischerweise

nur aufzeichnen können. Also einige Sekunden Bewegtbild sind hier möglich. Das sind Möglichkeiten,

in denen Videodienste im Wesentlichen heute schon zur Verfügung stehen und zum Teil wie hier unten

links in Zukunft sicher zur Verfügung stehen werden. Und wie ein modernes System zur

Bildübertragung aussieht, das zeige ich Ihnen an dieser Folie. Sie sehen hier eine Verarbeitungskette,

die links bei der Kamera anfängt, sich hier über diese Schleife bis zum Monitor zieht. Das

Kamerasignal typischerweise analog wird zunächst digitalisiert und danach einer Datenkompression

zugeführt. Die Datenkompression hat die Aufgabe des Volumen des Quellsignales auf ein geeignetes

Maß zu komprimieren, so dass es übertragen werden kann. Hier sind Standards wie MPEG 1 oder MPEG 2

zu nennen. In diesem Format wird ja auch die heutige Vorlesung komprimiert und übertragen.

Im Anschluss an die Datenkompression folgt eine Kanalkodierung und eine Modulation. Die

Kanalkodierung sorgt für die Anpassung dieses datenkomprimierten Signals an den Kanal und

bewirkt, dass möglichst wenig Fehler auf der Übertragungsstrecke bis zum Empfänger kommen.

Die Modulation wiederum passt dann das physikalische Signal an den physikalisch

vorhandenen Kanal an. Der Kanal selbst, den sehen Sie hier rechts, der wird im einfachsten Fall

repräsentiert als einen solchen Adirer, bei dem das übertragende Signal mit einem Störsignal

übertragen und dann gestört wird. Auf der Empfängerseite muss das empfangene Signal

zunächst demoduliert werden und dann müssen die noch vorhandenen Fehler, die fehlertypischerweise

die auf der Übertragungsstrecke aufgetreten sind, entfernt werden. Das macht die Kanaldekodierung.

Dann haben wir ein Signal vorliegen, was im Idealfall dem Ausgangssignal des Datenkompressors im Sender

gleicht. Wir müssen dann also nur noch Quellen dekodieren, um unser ursprüngliches Quellsignal

wieder zu erhalten. Dann befinden wir uns an dieser Stelle und das wird dann zur Anzeige gebracht,

nachdem es von der digitalen Form wieder in die analoge Form zurückgewandelt wurde.

Wir wollen nun durch diese einzelnen Elemente der Übertragungskette, die wir vorhin gesehen haben,

einmal durchgehen und schauen uns dazu zunächst die Digitalisierung an. Die Digitalisierung besteht

aus zwei Schritten. Der erste Schritt ist die Abtastung eines zunächst analogen kontinuierlichen

Signals. Das ist dieses Signal S von T, was wir hier oben sehen. Zeit kontinuierlich und Werte

kontinuierlich. Dieses Signal wird nun an diskreten Zeitpunkten hier abgetastet und nur dieser Wert wird

beibehalten. Alle anderen Werte dazwischen werden verworfen. Es war jetzt zunächst der russische

Wissenschaftler Vladimir Kotelnikov, der 1933 postuliert hat, dass es möglich ist, nur mit Hilfe

dieser abgetasteten Signalwerte das gesamte ursprüngliche Signal in seiner vollen Schönheit

wieder zu rekonstruieren. Und zwar genau dann, wenn man eine Bedienung einhält, dass nämlich die

Abtastrate doppelt so hoch ist wie die höchste Grenzfrequenz. Dieses Abtasttheorien haben auch

andere Wissenschaftler zum Teil unabhängig gefunden wie Whitaker oder Shannon, aber Kotelnikov darf

man es glaube ich als erstes zuschreiben im Zusammenhang mit der Abtastung. Hier können wir