Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Internetes multimédia rendszerek

    A tantárgy angol neve: Internet Multimedia Systems

    Adatlap utolsó módosítása: 2024. március 25.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki szak

    BSc képzés

    Intelligens specializáció

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIHIAC08 5 2/2/0/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Huszák Árpád,
    A tantárgy tanszéki weboldala https://www.hit.bme.hu/
    4. A tantárgy előadója

    Dr. Huszák Árpád, egyetemi docens, HIT

    Dr. Szabó Csaba Attila, prof.emeritus, HIT

    Petkovics Ármin, tud. segédmunkatárs, HIT

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Hálózati alapismeretek
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    Szakirany("AVIN22-INFOKOMMRENDHAL", _) VAGY
    Szakirany("AVIN22-NAGYFRRENDSZALK", _) VAGY
    Szakirany("AVIN22-MULTIMOBHALMEGOLD", _) VAGY
    Szakirany("AMINinfokommTMIT", _) VAGY
    Szakirany("AMINinfokommHIT", _) VAGY
    Szakirany("AVINmultimed", _) VAGY
    Szakirany("VIABI-INFC", _) VAGY
    Szakirany("VIABV-INFSYS", _)

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

    7. A tantárgy célkitűzése A tárgy átfogó képet nyújt a korszerű médiakommunikációs rendszerek rendszertechnikai felépítéséről, a kódolási technikákról és a megvalósítható szolgáltatásokról, annak érdekében, hogy a hallgatók az egyes megoldásokat szakszerűen pozícionálni tudják, és tisztában legyenek azok alkalmazási lehetőségeivel és korlátaival. Az elsajátítható tudás jól alkalmazható tartalomszolgáltatást és hálózatszolgáltatást nyújtó, valamint rendszerintegrációt végző cégeknél.

    A tantárgyat sikeres teljesítő hallgató képes lesz:
    • megérteni az emberi látás és hallás korlátait, mely alapját képezi a kódolási eljárásoknak, képmegjelenítő- és audiórendszereknek,
    • alkalmazni és elemezni a különböző audió- és videókódolási eljárásokat,
    • alkalmazni és megfelelően beállítani az alap képrögzítő eszközöket,
    • megérteni a DVB rendszerek és az IPTV szolgáltatás működését,
    • megtervezni egy egyszerűbb média streaming szolgáltatást, a szükséges technológiai ismeretek elsajátítása után,
    • bemutatni a médiaszolgáltatásokat támogató gépi tanulás lehetőségeit,
    • bemutatni a mai és a jövőbe mutató médiaszolgáltatásokat.
    8. A tantárgy részletes tematikája 1.    Média, multimédia fogalmak jelentése és fejlődésének története. Multimédia rendszerek általános felépítése és követelményei tárolás és átvitel esetén. Digitalizálás és jeltömörítés áttekintése. Bitsebesség-torzítás diagram bemutatása.
    2.    Audió-forráskódolás alapelvei. Hang mintavételezése és kvantálása. Prediktív-, transzformációs- és részsávos kódolók bemutatása. PCM, LPCM, kompanderes PCM, illetve MIDI audió kódolók áttekintése. MPEG-1 Audió Layer I kódoló és dekódoló sematikus felépítése, kódolás folyamata. MPEG-2 AAC újításainak áttekintése.
    3.    Audió rendszerek. Sztereó hangrögzítés technikák bemutatása. Dinamikus-, kondenzátor-, piezzo- és szénmikrofon működése. Sztereó és többcsatornás hangrendszerek (Dolby Stereo, Dolby Surround, Dolby Surround Pro Logic, Dolby 5.1) áttekintése.
    4.    Kép- és videó tömörítés. Kép- és videóminőség mérése MSE, PSNR és MOS módszerekkel. GIF87a, GIF89a, PNG és JPEG veszteségmentes képtömörítési eljárások bemutatása. JPEG DCT-alapú szekvenciális kódolás lépéseinek ismertetése. MPEG-1 Videó rétegszerkezete, képtípusok, makroblokk predikciós módszerek bemutatása. MPEG-1 videókódolás lépei. MPEG‑2 Video, MPEG-4 AVC és HEVC újításainak áttekintése.
    5.    Képmegjelenítők. Színes kijelzők CIE, FCC és EBU alapszínei és megjeleníthető színtartományok. Kvázi spektrálszín fogalma. LCD, LED LCD, QLED, OLED, PDP, E-ink síkképernyős kijelzők működési elve. DLP-, LCD és lézerprojektor működésének ismertetése.
    6.    UHDTV szabvány és 3D kijelzőtípusok.  Látómező és az emberi látás korlátjai. UHDTV szabvány (ITU-R Rec.2020) elemei: felbontás, színábrázolás, kiterjesztett színtér, HDR, képváltási frekvencia.
    7.    Digitális műsorszóró rendszerek. Hang műsorszóró rendszerek (FM sztereó, RDS, DAB) működésének ismertetése. Videó műsorszóró rendszerek (DVB-S, DVB-C, DVB-T) rendszerekkel szemben támasztott követelmények, moduláció módszerei, MPEG-2 TS felépítése. DVB S/C/T adók felépítése.
    8.    Médiatároló és elosztó rendszerek. Felhő (cloud) alapú megoldások alapelvei, típusai, szolgáltatási modellek, médiaszolgáltatások áttekintése. Content Delivery Network (CDN) médiatovábbítási alapelvei, működésének bemutatása. P2P streaming megoldások kihívásai, felépítése.
    9.     IPTV rendszer architektúra, működése. IPTV szolgáltatás hálózati követelményeinek áttekintése. Tipikus hibajelenségek bemutatása. IPTV alkalmazott protokolljai, multicast címzési mód ismertetése.
    10.    OTT szolgáltatások. Lineáris és nemlineáris médiafogyasztás jellemzői. Tartalomfogyasztási trendek. OTT szolgáltatási modell bemutatása, szolgáltatás minőségének korlátjai. Legismertebb OTT platformok áttekintése.
    11.    IP Multimedia Subsystem. IMS koncepció és célkitűzés összefoglalása. Rendszerarchitektúra elemeinek és funkciónak bemutatása. P/S/I-CSCF funkciók működése. IMS jelzésrendszere (SIP) áttekintése, kapcsolatmenedzsment folyamatok ismertetése. VoLTE szolgáltatások bemutatása.
    12.    Digitális jogkezelő rendszerek. AAA fogalmak ismertetése. DRM architektúra elemeinek funkciói. Ismertebb DRM technológiák áttekintése.
    13.    Multimédia alkalmazási területei. E-health, A/V kollaboráció, e-learning és smart environments szolgáltatások és jellemzőinek áttekintése.

    A gyakorlatok/laborok részletes tematikája
    1.    Emberi hallás és pszichoakusztikus jelenségek. Hang fizikai leírása, akusztikai alapfogalmak alkalmazása. Hangnyomás, hangnyomásszint, hangintenzitás, hangintenzitásszint számítása. Hangosság, hangosságérzet. Fletcher-Munson görbék alkalmazása. Hangelfedési jelenségek bemutatása, demonstrációja.
    2.    Emberi látás alapjai. Fény fizikai leírása. Színkeverés alapjainak bemutatása. RGB és HLS színterek jellemzőinek összefoglalása. Etalon fényforrások, színhőmérséklet. Az emberi látás jellemzői, sajátosságai. A szem felbontóképessége, ideális nézőponttávolság kézi számítása. Fotometria alapjai. Láthatósági függvény gyakorlati alkalmazásai. Kolorometria alapjai. Spektrális színösszetevő függvények és színmérési számítások.
    3.    Médiaformátumok. Konténerformátum definíciója. AVI, MPEG-PS, MP4, MOV, Matroska konténertípusok jellemzőinek áttekintése. Konténer fájlok szerkesztése a gyakorlatban.
    4.    Digitális képalkotás technikai alapjai. Blende, fókusztávolság, mélységélesség, záridő, ISO érzékenység alapfogalmak bemutatása és különböző beállításainak hatásai gyakorlati példákon keresztül.
    5.    3D modellezés alapjai: drótváz-, feület-, CSG- és tér modell bemutatása a gyakorlatban. Objektum animációs technikainak áttekintése. Megvilágítás modellek típusainak ismertetése, BRDF függvény. Valós 3D rögzítési és megjelenítési megoldások. Free Viewpoint Video demonstráció. 3D sztereoszkóp és multiview kijelzők működési elve.
    6.    IP alapú médiatovábbítás protokolljai. Hálózati technológiák és protokollok elemzése médiaátviteli szempontból. Streaming protokollok (RTP/RTCP/RTSP) bemutatása demonstrációk segítségével. HTTP adaptív streaming működésének bemutatása a gyakorlatban.
    7.    Multicast streaming szolgáltatás megvalósítása a gyakorlatban.
    8.    Voice over IP. Telefonkonferencia rendszerek felépítése. H.322 szabványcsalád áttekintése. SÍP hívásvezérlés bemutatása demonstráció segítségével.
    9.    Quality of Service. Leggyakoribb QoS, QoE paraméterek és metrikák ismertetése példákon keresztül. IntServ alapú minőségbiztosítás és RSVP protokoll működése. DiffServ minőségbiztosítás bemutatása
    10.    WebRTC. Felhasználók közötti médiaátviteli megoldások történeti áttekintése. WebRTC infrastruktúra áttekintése, követelményei. WebRTC jelzésrendszer és alkalmazott protokollok jellemzői. WebRTC szolgáltatás fejlesztésének fő lépései a gyakorlatban.
    11.    DRM szolgáltatás működésének bemutatása demonstrációs eszközökkel. Vízjelezés technológia alkalmazása a gyakorlatban.
    12.    Multimédia és mesterséges intelligencia. Gépi tanulás módszerek áttekintése és alkalmazási lehetőségei gyakorlati példákon keresztül.  K-means, DBSCAN, SVM és Naive-Bayes algoritmusokáttekintése. Neurális hálók működésnek alap koncepciója. Médiaszolgáltatások által használt gépi tanulás megoldások elemzése gyakorlati példákon keresztül.
    13.    Videókészítés. Előmunkák típusai. Tartalomgyártáshoz használt alapvető eszközök (kamerák, kocsi, steadycam, világítás, stb.) bemutatása példákon keresztül. Alapvető kameramozgások. Utómunkák és alkalmazott szoftverek ismertetése.



    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás heti 2 tanórában és 2 gyakorlat heti egy tanórában, két tanórás blokkokban. A gyakorlati ismeretek bemutatását demonstrációs eszközök és esettanulmányok segítik. 
    10. Követelmények Szorgalmi időszakban:    Egy NZH megírása
    •    elégtelen vagy meg nem írt zárthelyi esetén PZH
    •    az aláírás megszerzésének feltétele legalább elégséges NZH/PZH/PPZH
    Vizsgaidőszakban:    Legalább elégséges írásbeli vizsga.
    11. Pótlási lehetőségek A félév során lehetőséget adunk a nagyzárthelyi pótlására. A zárthelyihez a TVSZ előírásai szerint mind a szorgalmi, mind a pótlási időszakban 1-1 pótlási lehetőséget biztosítunk.

    12. Konzultációs lehetőségek Az előadások után, a zárthelyik előtt, valamint a hallgatók igénye alapján, előzetesen egyeztetett időpontokban.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Az előadások fóliái a hallgatók számára elektronikus formában elérhetők.
    Kapcsolódó irodalom:
    • Szabó Csaba Attila, Huszák Árpád, Petkovics Ármin, „Multimédia hálózatok: Technológiák, alkalmazások és szolgáltatások”, BME-VIK egyetemi jegyzet, 2020
    • Hans W. Barz, Gregory A. Bassett, „Multimedia Networks. Protocols, Design, and Applications”, Wiley, 2016.
    • Jenq-Neng Hwang, „Multimedia Networking: From Theory to Practice”, Cambridge University Press, 2009
    • Mohammed Ghanbari, „Standard Codecs: Image Compression to Advanced Video Coding”, IET, 2003
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra15
    Felkészülés zárthelyire30
    Házi feladat elkészítése-
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása15
    Vizsgafelkészülés34
    Összesen150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Dr. Huszák Árpád, egyetemi docens, HIT

    Dr. Szabó Csaba Attila, prof.emeritus, HIT

    Petkovics Ármin, tud. segédmunkatárs, HIT
    IMSc tematika és módszer Az IMSc programban részt vevő hallgatók számára az előadásokon további elmélyülést biztosító irodalmat ajánlunk. Az IMSc programban részt vevő hallgatóknak igény szerint tanórán kívüli konzultációs lehetőséget biztosítunk.

    IMSc pontozás Legfeljebb 25 IMSc pont szerezhető hallgatónként az alábbiak szerint:
    • szorgalmi időszakban: a ZH emelt szintű feladatainak megoldásával 15 IMSc pont szerezhető
    • vizsgaidőszakban: további 10 IMSc pont szerezhető a vizsga emelt szintű feladatainak megoldásával.

    Mind az ZH, mint a vizsga emelt szintű feladatainak esetében részpontszámok is szerezhetők.
    Az IMSc pontok megszerzése a programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.