1. a) Nimi Algoritmi Esitelty GIF Variable-Length-Code LZW (häviötön) 1985 [2] JPEG DCT (myös väriavaruuden vaihto, Kvantisointi ja Huffman) (haviöllinen) 1992 [2] JPEG-2000 DWT (-''-) (häviöllinen) 2000 [1, 3] PNG LZ77-johdannainnen DEFLATE (häviötön) 1996 [4] 1. Tik-61 Erikoistyö - Kuvanpakkausalgoritmit http://www.niksula.cs.hut.fi/~owl/kuvanpakkaus/ 2. Wikipedian englanninkieliset artikkelit kyseisistä formaateista 3. http://fi.wikipedia.org/wiki/Tiedonpakkaus#Sovelluksia 4. http://tools.ietf.org/html/rfc1951 b) Ensimmäisenä ilmestyneen GIF-formaatin pakkausalgoritmia (LZW) kehutaan nimenomaan nopeaksi suorittaa. Pakkausmenetelmässä esitetään vain toistuvia koodisarjoja lyhyemmin. Laskennallisesti se on siis huomattavasti vaatimattomampi kuin sen seuraajat. JPEG:n pakkausalgoritmi on huomattavasti monimutkaisempi. Pakkaukses tehdään neljässä eri vaiheessa, joista yksin viimeinen (Huffmanin koodaus) vastaa jo laskennalliselta vaativuudeltaan GIF-formaatin pakkausmenetelmää. GIF:n parannus PNG on laskennallisesti edeltäjäänsä laskennallisesti vaativampi, sillä siinä käytetään väriavaruutena jopa 48-bittistä RGB:tä. Lisäksi PNG-pakkauksessa voidaan käyttää suotimia, joilla voidaan ennestään tehostaa pakkaussuhdetta. Suotimien käyttö vaatii taas lisää laskentatehoa. JPEG2000:ssa hyödynnetään yhä kehittynyttä laskentatehoa. Kuvalohkojen kvantisoinnit tehdään useammassa eri vaiheessa. Kaikenkaikkiaan huomataan, miten tietokoneiden jatkuvasti kasvava laskentateho on mahdollistanut käytettävien pakkausalgoritmien paremman tehokkuuden. Tehokkaamat pakkaustulokset ollaan saavutettu monimutkaisimmilla ja laskennallisesti haastavimmilla algoritmeilla. http://en.wikipedia.org/wiki/Lempel-Ziv-Welch Tik-61 Erikoistyö - Kuvanpakkausalgoritmit http://www.niksula.cs.hut.fi/~owl/kuvanpakkaus c) Piirretyissä kuvissa on ehdottoman tärkeää pitää värit sellaisena kun ne ovat. Värejä käytetään rajoitetusti jo piirroksia tehtäessä, joten pakkaussuhteesta voidaan saada erittäin hyvä. Luonnossa taas esintyy ääretön määrä erilaisia valoisuuksia ja värejä, jotka täytyy digitalisoida. Valokuvassa voidaan hyvin hävittää ihmissilmälle merkityksetöntä dataa. Lääkärilläni on varmastikin rajoituksia sähköpostilaatikkonsa koossa. Häviöttömät, suuret röntgenkuvat saisivat varmasti lääkärin postilaatikot tukoon. Toisaalta häviöttömästi pakattu röntgenkuva on paljon varmempi tapa tutkailla mahdollisia terveysongelmia jopa zoomattuina. Uskoisin, että myöntyisin kuitenkin häviölliseen kuvan tutkailuun kunhan hävitetty data on turhaa. 2. a) Ihmisten näkö- ja kuuloaisti ovat rajalliset. Ihmiset pystyvät havainnoimaan vain tiettyjä valon ja äänen aallonpituuksia tietyllä nopeudella. Ei ole siis mitään järkeä tallentaa tiedostoihin dataa, jota kukaan ei pysty havaitsemaan. Esimerkiksi MPEG-1 Audio Layer 3 (MP3) häviöllisessä äänenpakkausmenetelmässä otetaan huomioon ihmisen kyvyn havainnoida vain ääntä, joka osuu taajuusvälille 20 Hz-20 kHz. Taajuusväli jaetaan kaistoihin, joita käsitellään edelleen. Ihmisen kuulon ominaisuudet on huomioitu myös laskettaessa kvantisointitasojen määrää. Pakkauksessa huomioidaan myös psykoakustiset mallit, jotka mahdollistavat peittyvien äänten poistamisen tiedostosta. Esimerkiksi hiljaisemmat äänet, jotka ovat taajuudeltaan kovan, vallitsevan äänen kaltaisia peittyvät, joten ne voidaan jättää pakkauksesta pois. MP3:ssa on huomioitu myös ns. joint stereo, joka perustuu siihen, etteivät ihmiset osaa hahmottaa matalimpien äänten stereoefektiä. Pakkauksen ansiosta ääni saadaan huomattavasti pienempään tilaan. Videokuvan pakkaamisessa ei käytetä niinpaljoa hyväksi ihmisten aistien ominaisuuksia kuin äänen pakkaamisessa. Videon pakkaamisessatärkein menetelmä perustuu peräkkäisten kuvien yhteneville kohdille. Videokuvassa huomioidaan toki ihmissilmän FPS on huomioitu. MPEG-2:n DVD-video näyttääkin 29.97 tai 25 kuvaa sekunnissa. Ihmisten aistien rajotteisuuden takia myös häviölliset pakkausmenetelmät saattavat siis tuntua häviöttömiltä, mikä on koko pakkaamisen suuri pääpointti. Vaarala: Telecommunications architectures TKK Essee http://www.tml.tkk.fi/Studies/Tik-110.300/1998/Essays/mp3.html http://en.wikipedia.org/wiki/MP3 http://en.wikipedia.org/wiki/DVD-Video TUT etäopetus: Kansallisen multimedia http://matwww.ee.tut.fi/kamu/julkaisut/raportit/rap206.htm b) Juuri vastaavalla tavalla on vaikea kuvitella olevan mahdollista huomioida jotain toista aistia, sillä juuri valo ja ääni kulkevat ilmassa aaltoina, joista ihmiset havainnoivat tiettyjä aallonpituuksia. Ihmisten haju-, maku- ja tuntoaisti rajoittuu lähinnä ärsykkeen voimakkuuteen. c) Lähettäisin kyseisen mahtavan viisun vinyylilevyllä. Vinyylilevysoitin soittaa kappaletta analogisessa muodossa, mikä takaa sen, ettei biisiä ole kvantisoitu E.T:n aistimiin liian epätiheästi. Toisaalta tuntuu, että digitaalinen ääni säilyy kunnossa koko Voyagerin pitkän matkan ajan. Matkaan olisikin ehkä kuitenkin parasta heittää tietokone, jonka muistiin olisi tallennettu kyseinen kappale mahdollisimman häviöttömässä muodossa. 3. a) Wiimote tarjoaa pelikonsolille tiedon ohjaimen kolmiulotteisesista liikkeistä, kallistuksista sekä siitä, mihin ohjain osoittaa. Valosensori tunnistaa Sensor Barin lähettäämää led-valoa, josta ohjain tunnistaa, mihin sillä suunnataan ja sen missä se sijaitsee. ADXL330-kiihtyystunnistin hoitaa liikkeen ja kallistuksen tunnistamisen. Pelaajalle Wiimote pystyy tarjoamaan palautteena ääntä ja värinää. b) Wiimotea voitaisiin käyttää apuna esimerkiksi rakennusten ja kaupunkien suunnittelussa. Wiimote tarjoaisi intuitiivisen menetelmän liikkua kolmiulotteisen mallin sisällä ja testailla suunnitelman toimivuutta. Wiimote olisi elementissään varsinkin, kun esitetään mallia suurelle joukolle suurelta screeniltä. Esitys kärsii, jos joudutaan istumaan näppäimistössä ja hiiressä kiinni. Toisaalta itse huomasin, miten paljon parempi Wiimoten kaltainen vempain olisi koko kodin audiovisuaalisen laitteiston kaukosäätimenä. Kaikkia laitteita voitaisiin ohjata intuitiivisesti. Esimerkiksi kaikkien laitteiden äänenvoimakkuus voitaisiin kääntää pois ohjainta laskemalla. Lisäksi televisiossa kanavien tarjontaa voitaisiin selailla ja ohjelmoida hiiren osottimen lailla, eikä ylös-, alas- ja sivuille -nappeja rämpyttelemällä. c) Lisäys, joka tekisi Wiimotesta miltei täydellisen olisi näyttö. Näyttöön voitaisiin lisätä esimerkiksi konsolipelin nippelitiedot energiasta, rahoista, ym. Autopelissä näyttö voisi toimia peruutuspelinä, josta näkisi tilanteen takanaan. Myös mittaristo saataisiin pois häiritsemästä varsinaista tuulilasin läpi tulevaa näkymää. Urheilupeleissä pelaajat voisivat tehdä taktiikan vaihtoja toiselta pelaajalta salaa ja toista pelaajaa häiritsemättä. http://www.nintendo.fi/?file=671 http://fi.wikipedia.org/wiki/Wii_Remote