Marburg 14.9.2012 (pm/red) Mobiles Fernsehen, Filme on Demand, TV in HD-Qualität oder in 3D, Video-konferenzen – all dies wird durch das  H.264/AVC möglich gemacht. Große Sportereignisse wie Olympia im Live-Stream, Musik-Videos auf dem Smartphone, Kurzfilme, Animationen, Fernseh-Nachrichten, Serien, Kinohits – im Internet werden immer häufiger Inhalte mit bewegten Bildern auch auf mobile Endgeräte übertragen. Mehr als 70 Prozent aller übermittelten Informationen im Consumer Internet sind mittlerweile Videosignale. Diese Bilderflut erzeugt eine gigantische Datenmenge von mehr als 1019 Bytes pro Monat. Dass die Netze trotzdem nicht verstopfen, liegt an neuen, besonders leistungsfähigen Videokompressionsverfahren. Damit lassen sich die bewegten Bilder beim Transport stark ‚zusammenpressen‘. Internationaler Standard ist das derzeit effizienteste Verfahren H.264/AVC. Es komprimiert die bewegten Bilder so, dass der Datenumfang deutlich schrumpft, ohne die Qualität merklich zu beeinträchtigen.

Maßgeblich mitgearbeitet an der Entwicklung von H.264/AVC haben drei Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut HHI, in Berlin: Prof. Dr.-Ing. Thomas Wiegand, Dr.-Ing. Detlev Marpe und Dr.-Ing. Heiko Schwarz haben nicht nur entscheidende Grundlagen für die Videocodierung gelegt, sondern auch an der Etablierung des Standards sowie dessen Erweiterungen mitgewirkt. Dafür wurden sie für den Deutschen Zukunftspreis 2012 vorgeschlagen.

Mehr als eine Milliarde Geräte nutzen die Technologie
Das Kompressionsverfahren ermöglicht neben der Übertragung von Videos via Internet auch zahlreiche weitere Anwendungen: hochauflösendes Fernsehen, TV in 3D, Filme auf Abruf, Videos im Web, Blu-ray, Videokonferenzen oder videobasierte Sicherheits- und Medizintechnik. Die Technologie hat sich weltweit durchgesetzt. Mittlerweile wird ein großer Anteil der Bits im Internet mithilfe von H.264/AVC übertragen. Zudem nutzen mehr als eine Milliarde Endgeräte die Codierung – darunter Smartphones, Tablets, Notebooks, Blu-ray-Player, Systeme für Videokonferenzen sowie HD- und 3D-Fernseher.

Doch wie arbeitet die Videocodierung genau?
Ein Film besteht aus 24 oder mehr einzelnen Bildern pro Sekunde. Die Komprimierung sorgt dafür, dass in jedem Bild nur die Teile übertragen werden, die sich von Bild zu Bild ändern. Alle gleichbleibenden Bereiche können aus den vorhergehenden Sequenzen ‚vorhergesagt‘ werden. Der Encoder analysiert dazu zeitlich aufeinanderfolgende Sequenzen und sucht in bereits übermittelten Sequenzen nach den Bereichen, aus denen sich Teile des nächsten Bildes ermitteln lassen. Dann muss nur noch die Differenz zwischen der Vorhersage und dem aktuellen Bild übertragen werden. Außerdem werden noch weitere statistische Abhängigkeiten zwischen den Signalanteilen ausgenutzt. So lässt sich die Datenrate deutlich reduzieren. Der Decoder kombiniert die übertragenen geänderten Bereiche mit den vorhergesagten Teilen der vorangegangenen Bildern.

»Wir haben in allen vier Phasen der Standardisierung von H.264/AVC wesentliche Beiträge geleistet«, erklärt Thomas Wiegand. So haben die Forscher des HHI nicht nur den Basisstandard H.264/AVC verbessert, sondern auch den Codec für das HDTV optimiert. Zudem lässt sich dank ihrer Arbeiten H.264/AVC skalierbar erweitern. »Bei 3D-TV schließlich, der vierten Innovation, haben wir uns mit einem Konzept durchgesetzt, das es erlaubt, die Stereo-Videocodierung besonders einfach und schnell in schon vorhandenen Endgeräten zu realisieren«, führt Wiegand weiter aus.

Der Deutsche Zukunftspreis, der Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation, wird am 28. November 2012 in Berlin verliehen. In diesem Jahr sind insgesamt vier Projekte der deutschen Forschung und Entwicklung für die Auszeichnung nominiert. Der Preis ist mit 250 000 Euro dotiert.