Hochbandbreitige IP-Signale in virtualisierten Umgebungen. - 149 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Im Zuge der zukünftigen Einführung von Ultra High Definition Television (UHDTV) zeichnet sich im Broadcastbereich innerhalb der TV-Prozesskette ein Wandel in Bezug auf die Übertragungstechnologie ab. Die damit verbundene Übertragung mit hohen Datenraten soll anstatt mit dem etablierten Serial Digital Interface (SDI) mittels klassischer IT-Hardware über das Internet Protocol (IP) bewerkstelligt werden. Durch eine Verlagerung der bestehenden Infrastrukturen in ein Datenzentrum gewinnen Rundfunkanstalten eine höhere Flexibilität und erhalten zudem die Möglichkeit ihre Systeme zu virtualisieren und in eine Cloud zu verschieben. Diverse Forschungsgruppen zeigen jedoch, dass die derzeitig implementierte Strategie zur Paketverarbeitung im Standard-Betriebssystemkernel beim Empfang und Versand von Netzwerkdaten mit hohen Datenpaketraten eine schlechte Performance aufweist. Darüber hinaus kommt bei einer Virtualisierung ein zusätzlicher Overhead hinzu, der ebenfalls gehandhabt werden muss. Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich daher mit der Verwendung virtualisierter Commercial-off-the-shelf (COTS)-Hardware für den Empfang hochbandbreitiger IP-Signale, die Audio/Video (AV)-Daten transportieren. Hierfür wird nach einer Betrachtung von Virtualisierung und den Möglichkeiten für eine High-Speed-Verarbeitung von Netzwerkdatenverkehr ein Lösungsansatz für ein virtualisiertes Monitoringsystem ausgewählt, welcher jeweils auf einem Typ-1- und Typ-2-Hypervisor getestet und ausgewertet wird. Schließlich kann gezeigt werden, dass eine fehlerfreie AV-Datenübertragung mit einer Bandbreite von bis zu 20 Gbit/s auf virtualisierter COTS-Hardware zu erreichen ist.
IP-basierte Übertragungen von Audio- und Videodaten in Playoutumgebungen. - 110 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
In der Broadcastindustrie nimmt die Verwendung von IT-Komponenten zu. Mit den zur Verfügung stehenden Datenraten bei Ethernet sind Echtzeitübertragungen von unkomprimiertem Video und Audio über solche Netze und Infrastrukturen möglich. Verschiedene Bereiche im Broadcastumfeld stellen jedoch unterschiedliche Anforderungen an diese Übertragungstechnologien. Diese Arbeit befasst sich mit dem Einsatz von IP-Übertragungstechnologien in Playoutumgebungen. Dazu werden in einer Analyse die speziellen Anforderungen innerhalb einer Playoutumgebung untersucht. Die möglichen Übertragungstechnologien werden in Funktionsumfang und Funktionsweise betrachtet, wobei auch Komprimierungsmöglichkeiten und zukünftige Standards Berücksichtigung finden. Für die Untersuchung werden drei Playout-Modelle vorgestellt, an denen die Voraussetzungen, die grundsätzliche Funktionsweise, Veränderungen der Systemstruktur durch die neuen Übertragungsmöglichkeiten sowie die Wirtschaftlichkeit analysiert und bewertet werden.
Entwicklung eines Frameworks zur automatisierten Bildanalyse von Videoclips. - 91 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Neben der Anwendung in der Postproduktion für Film und Fernsehen, gewinnt die automatisierte und dateibasierte Qualitätskontrolle von Video- und Audiodaten auch im Testprozess bei der Kameraentwicklung in der Firma ARRI zunehmend an Bedeutung. Das Ziel dieser Arbeit ist es ein grundlegendes Framework für eine solche automatisierte Bildanalyse zu entwickeln, welches in ein Clipanalyse-Framework integriert werden soll. Dabei werden Schnittstellen implementiert, über die es möglich ist, die Essenz von Videodaten zu analysieren. Zunächst werden gängige Werkzeuge und Metriken vorgestellt, die eine objektive Aussage über die Qualität und Komplexität von einem komprimiertem Videoclip bzw. dessen Bilddaten ermöglichen. Anschließend werden Videocodecs vorgestellt, die zur Komprimierung von Bildsequenzen in den ARRI-Kamerasystemen verwendet werden. Weiter werden verschiedene Decoder-Softwares in Bezug auf bestimmte Anforderungen und Kriterien analysiert und ausgewertet. Mithilfe einer Nutzwertanalyse wird eine Decoder-Software ausgewählt, die in das Framework integriert wird. Das Konzept und Design des implementieren Bildanalyse-Frameworks wird im Anschluss beschrieben. Danach wird das implementierte Framework anhand einer Freeze-Frame Detektion als beispielhafte Bildanalysefunktion validiert. Die Analyse der Decoder-Softwares ergibt, dass sich das Multimedia-Framework mpeg in diesem Kontext am besten für das Bildanalyse-Framework und für die Decodierung von Videoclips eignet. Die Validierung zeigt, dass mit dem Bildanalyse-Framework zuverlässig Freeze-Frame Artefakte detektiert werden können. Mit dem Konzept eines Ringbuers wird eine Struktur geschaffen, mit der es möglich ist, das Framework um weitere Module zur automatisierten Bildanalyse zu erweitern.
Detection of dynamic pixel defects in digital images. - 91 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Modern digital high-end cameras use CMOS sensors to capture images on a pixel array. Besides thermal and shot noise, impulsive noise, in the form of pixel defects, degrade the image quality to a large degree. Single pixels or clusters of pixels that behave significantly different than their surroundings are especially annoying in video sequences. They can attract the viewers attention and distract them from the important image content. Thus they need to be detected and removed during the recording process. The challenge of a detection method is to find a way of separating defective pixels from real image structure. This problem is addressed in this thesis. The author presents two different noise models for dynamic pixel defects that are used for evaluations. The first model is based on the standard Salt & Pepper noise, the second one uses more realistic data about noise distributions in real cameras. A selection of algorithms from the literature is chosen and compared. Optimized methods, developed by the author, are introduced and evaluated as well. Objective results and visual inspection show that the methods achieve a good performance in finding the defects for both noise types. The improvements introduced by the author can help to further enhance the performance while at the same time keeping the complexity low. Depending on the type of pixel defects, the detection can be a very challenging task. The author shows that different methods are suitable for different types of defects. The approaches presented in the thesis can be used for further refinements and evaluations.
Crowdsourced eye tracking based on WebRTC. - 54 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
The goal of the thesis is measuring visual attention for users watching videos in a crowdsourcing context. For this purpose an existing eyetracking platform is improved upon and a new video quality test introduced. It is used to show video samples to participants and measure their visual attention using the framework. The method employed is used in a crowdsourcing test on the microworkers site. The fixations from the eyetracking are transformed to saliency maps and compared to a ground truth from a previous experiment using KL-divergence. The results from the video quality test do not match those from the ground truth due to low fixation prediction accuracy. However general trends such as visual attention on the center/top/right/bottom/left parts of the screen can be derived from the data. The calibration approach with artificial calibration points does not have a high enough accuracy to improve the overall prediction quality, but has the main benefit of working without conscious user action in parts of the experiment where this might interrupt the user.
Integration von adaptiven Funktionen in ein Fahrzeug-Infotainment-System. - 83 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Moderne Fahrzeug-Infotainment-Systeme (FIS) bieten dem Nutzer in den Bereichen Radio, Medien, Navigation oder Telefonie eine große Menge an Funktionen und Einstellungen. Weiterhin kann der Fahrer auf Online-Informationen wie Nachrichten,Wetterdaten oder Online-Musikquellen zugreifen. Die Vielzahl an Funktionen und Einstellungsmöglichkeiten darf den Fahrer jedoch nicht überfordern und vom Verkehrsgeschehen ablenken. Besonders in Fahrsituationen, die eine hohe Konzentration erfordern, ist höchste Aufmerksamkeit auf die Fahrsituation geboten. Die Adaption der Benutzerschnittstelle im FIS stellt einen Ansatz zur Reduzierung der Fahrerablenkung dar. Hierbei wird die Darstellung von Funktionen und Informationen an Eigenschaften des Nutzers oder die entsprechende Fahrsituation angepasst. Zur Realisierung werden Bedienmuster und Präferenzen des Fahrers in einem persönlichen Profil hinterlegt, welches das System durch Analyse seines Nutzerverhaltens ständig aktualisiert. Nutzereigenschaften wie Interessen oder die Expertise werden dabei mittels Algorithmen aus vergangenen Interaktionen des Nutzers abgeleitet. Diese Arbeit befasst sich mit der Integration von adaptiven Funktionen in ein Fahrzeug-Infotainment-System zur Reduktion der Fahrerablenkung. Dafür werden die Grundlagen der Adaption interaktiver Systeme sowie der Prozess der Benutzermodellierung und Adaptionsausführung erläutert. Weiterhin werden bekannte Adaptionsmodelle und Anwendungsgebiete vorgestellt. Anschließend werden geeignete Anpassungsmöglichkeiten und Verfahren für eine Adaption an die individuellen Nutzereigenschaften sowie die aktuelle Fahrsituation ermittelt. Dabei liegt ein Schwerpunkt auf der Suche nach adaptierbaren Elementen und Funktionen sowie potentiellen Ablenkungsproblemen. Neben der Analyse von Anpassungsmöglichkeiten spielt auch die Frage nach einer praktikablen Integration von adaptiven Funktionen in ein FIS mit angemessenem Aufwand eine Rolle. Dafür wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Framework entwickelt, das sich aus Komponenten der Benutzermodellierung und Adaptionsausführung zusammensetzt. Mit Hilfe des Frameworks ist es möglich, die Benutzerschnittstelle eines FIS an beliebige Nutzereigenschaften und unterschiedlichste Fahrsituationen anzupassen. Die Umsetzbarkeit des Frameworks wird durch verschiedenen Anwendungsfällen an einer prototypischen FIS-Benutzerschnittstelle, welche auf Web-Technologien basiert, nachgewiesen.
Implementierung einer Gitarrensteuerung auf Basis des Audio-Video-Bridging-Netzwerkstandards. - 75 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Die IEEE Audio-/Video-Bridging (AVB) Protokollfamilie beschreibt die synchronisierte und priorisierte Übertragung von Audio-/Videodatenströmen und Steuerdaten in lokalen Netzwerken. Diese Arbeit beleuchtet den Einsatz eines AVB Netzwerkes für elektrische Gitarren und deren Steuerung. Eine beispielhafte Implementierung zur Umschaltung von Tonabnehmern demonstriert eine Anwendung des P1722.1 Standards (AVDECC) zur Gerätesteuerung. Es wird zunächst eine Übersicht über die Gitarrentechnik und die verwendeten Netzwerkprotokolle zur Übertragung der Audiodatenströme und Steuerdaten gegeben. Das Konzept der Umschaltung wird aus den dargestellten Gegebenheiten heraus abgeleitet. Auf diesen Kentnissen aufbauend erfolgt die Beschreibung der Umsetzung. Die Funktionalität der Umschaltung wird ausgewertet und der Weg der Implementierung aufgezeigt. Abschließend wird die implementierte Lösung evaluiert und ein Ausblick auf weitere Anwendungsmöglichkeiten gegeben.
Implementierung eines AVDECC Controllers in die graphische Entwicklungsumgebung Max. - 104 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Systeme nach den Audio Video Bridging Standards erlangen im professionellen AV Markt zunehmend an Bedeutung, da sie die zeitsensitive Übertragung und Verteilung von Audio- und Videosignalen über Ethernet-Strecken erlauben. Da die Apple Macintosh Computer diese Standards auch unterstützen, können sie in Kombination mit einer geeigneten Software, wie der graphischen Entwicklungsumgebung Max von Cycling '74, als flexible und leistungsstarke Audiosignalverarbeitungssysteme im AVB Netzwerk eingesetzt werden. Allerdings fehlt der Kombination die Unterstützung des Audio Video Discovery, Enumeration, Connection Management and Control Protocol Standards. Dieser Standard definiert Datenstrukturen, Mechanismen und Nachrichtenformate zur Beschreibung, Konfiguration und Steuerung von AVB Geräten und Strömen. Es wird die Erstellung mehrerer Erweiterungen für Max beschrieben, die den Zugriff auf Bestandteile des AVB Netzwerkes über das AVDECC Protokoll erlauben. Die Implementierung eines AVDECC Controllers dient der Erkennung von AVB Geräten und die Sammlung und Bereitstellung von Informationen über deren Aufbau. Dies ermöglicht die Erstellung von Oberflächen zur Steuerung und Verbindungsverwaltung in Max. Die Implementierung eines AVDECC Entitys erlaubt die Bereitstellung ausgewählter Parameter und Elemente in Max zur Steuerung durch andere Controller.
Entwicklung eines Konzepts zur Bewertung der Softwarequalität bei agiler Softwareentwicklung. - 34 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
In dieser Arbeit wurde ein Konzept vorgestellt, das die Bewertung von Softwarequalität nach der ISO-25000 (SQuaRE) Normensammlung bei agiler Softwareentwicklung, im Rahmen der Entwicklungsmethode "Scrum", ermöglicht. Grundlage des Konzepts sind zum Einen Die ISO-Normensammlung selbst, sowie darin referenzierte Normen der ISO. Zum Anderen werden die Ergebnisse bisheriger Arbeiten auf dem Gebiet der Softwarequalität in agilen Entwicklungsumgebungen bei der Anforderungsdefinition an das Konzept benannt und erläutert. Die Arbeit zeigt auf, dass die Integration eines ISO-basierten Qualitätsmesssystems innerhalb agiler Entwicklungsumgebungen möglich ist, wenn die Prinzipien der agilen Entwicklung beachtet werden und Metriken mit bedacht und in Zusammenarbeit mit dem Entwicklerteam ermittelt und angewendet werden.
Vergleichende Untersuchung zu einem software- und hardwarebasierten Konzept der SDI-embedded Audioübertragung. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
In vielen Bereichen kommen heutzutage Systeme aus dedizierter Hardware und Software zum Einsatz. Dabei wird die Partitionierung zwischen den zwei Plattformen häufig durch Abschätzungen und Erfahrungswerten der an den Projekten beteiligten Ingenieure bestimmt. Dies kann zu schlecht ausgenutzter oder überdimensionierter Hardware und dadurch zu unnötigen Mehrkosten führen. In der vorliegenden Masterarbeit wird ein Ansatz zur Partitionierung gesucht, der im Vergleich zu einer Abschätzung ohne erhöhten Aufwand bei der Ermittlung der Partitionierung auskommt. Dabei soll mit dem Partitionierungsansatz gleichzeitig ein besseres Ergebnis erzielt werden. Aus verschiedenen Modellen und Algorithmen zur Partitionierung wird ein Ansatz basierend auf einem Problem der kombinatorischen Optimierung gewählt: Das Rucksack- bzw. Kofferproblem. Dieser Ansatz wird am Beispiel eines SDI Audio Deembedders exemplarisch durchgeführt. Hierzu muss der Algorithmus zunächst an bestehende Vorgaben angepasst werden. Verschiedene Methoden werden untersucht um auf Basis einer gemeinsamen Codebasis für Hard- und Software die notwendigen Metriken zu ermitteln. Als geeignet zeigt sich hier die Ermittlung der Metriken mittels High-Level Synthesis. Eine Implementierung auf Basis der ermittelten Partitionierung bestätigt, dass die Hardwareressourcen im Vergleich zur bestehenden Lösung deutlich reduziert werden konnten. Der SD SDI Standard bietet bei der Audioübertragung keinen Fehlerschutz. Bei den HD Standards werden die Audiodaten über einen BCH-Code geschützt, mit dem bis zu acht einzelne Bitfehler oder Burstfehler mit einer maximalen Länge von 8 bit korrigiert werden können. Treten darüber hinaus Fehler auf, sind diese nicht korrigierbar. Aufgrund dessen wird im Anschluss an die Partitionierung als Zusatz ein Fehlererkennungs- und Korrekturverfahren auf Basis eines Least Square Autoregressive Algorithmus vorgestellt.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/848718186wein.txt