Generationswechsel beim digitalen Video

Joseph-von-Fraunhofer-Preis: Hoch auflösendes Fernsehen, Filme auf DVD oder Videos auf Handys - nichts davon wäre möglich ohne die Komprimierung bewegter Bilder. Der Nachfolger von MPEG-2 kommt 2005 und bringt eine bessere Bildqualität bei geringerer Datenmenge.

(idw) Rund dreieinhalb Stunden verbringen die Deutschen täglich vor dem Fernseher - Tendenz steigend. Die Umstellung auf digitales Fernsehen, bringt noch mehr Auswahl auf die heimische Flimmerkiste. DVB - Digital Video Broadcasting - wird einen neuen Standard nutzen, um scharfe Bilder zu übertragen und dabei gleichzeitig die Datenmenge gering zu halten. H.264 heißt dieser Nachfolger von MPEG-2. Ein Entwicklerteam aus dem Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI hat maßgeblichen Anteil an der Leistungsfähigkeit des neuen Standards für die Videokomprimierung. Für ihre Arbeiten erhalten Thomas Wiegand, Detlev Marpe und Heiko Schwarz einen der Joseph-von-Fraunhofer-Preise 2004.

Die Komprimierung sorgt dafür, das in jedem Bild nur Teile, die sich von Bild zu Bild verändern, neu gespeichert werden. Alle gleich bleibenden Bildteile können aus dem vorhergehenden Bild "vorhergesagt" werden. "Ein Beitrag von uns ist, dass wir zur Vorhersage nicht nur das direkt vorhergehende Bild, sondern mehrere vergangene Bilder verwenden", erklärt Wiegand. "Damit lässt sich ein Bildinhalt, der zuvor schon einmal sichtbar war und wieder auftaucht, effizient vorhersagen. Man braucht nur mehr Speicher - aber der ist heutzutage sehr billig."

Außerdem ist die Komprimierung umso größer, je genauer das Bild mithilfe von Blöcken vorhergesagt wird. "Uns ist es gelungen diese Genauigkeitssteigerungen in den Standard so einzubringen, dass die Größe der Vorhersageblöcke von minimal 16 mal 16 Bildpunkten bei MPEG-2 auf minimal 4 mal 4 Bildpunkte bei H.264 reduziert wird", so Wiegand. "Dadurch wird die Genauigkeit der Vorhersage enorm gesteigert." Die nicht vorhersagbaren Bildinhalte werden nun quantisiert. Dabei werden alle für den Zuschauer nicht wahrnehmbaren Bildinhalte gelöscht, ohne dass die Bildqualität leidet. Die auf diese Weise stark komprimierten Bildinhalte durchlaufen schließlich eine neuartige Entropie-Kodierung, die von den Fraunhofer-Forschern entwickelt wurde. Ähnlich wie beim Morsealphabet werden dabei Bildinhalte die häufig vorkommen mit weniger Bits gespeichert, als seltene Bildinhalte.

Insgesamt reduziert H.264 je nach Anwendung die Datenmenge auf die Hälfte oder auf ein Drittel im Vergleich zu MPEG-2. Die liegen beispielsweise beim digitalen Fernsehen, bei Handys oder DVDs. Das DVD-Forum hat H.264 auch zum neuen Standard für alle DVDs für hoch auflösende Filme gemacht. Mit der Einführung der HD-DVD Mitte kommenden Jahres wird sich der Generationswechsel sukzessiv vollziehen.

Preisträger:
Dr.-Ing. Thomas Wiegand
Telefon: 0 30 / 3 10 02-6 17, Fax: 0 30 / 3 92 72 00, thomas.wiegand@hhi.fraunhofer.de

Dipl.-Math. Detlev Marpe
Telefon: 0 30 / 3 10 02-6 19, detlev.marpe@hhi.fraunhofer.de

Dr.-Ing. Heiko Schwarz
Telefon: 0 30 / 3 10 02-2 06, heiko.schwarz@hhi.fraunhofer.de

* Joseph-von-Fraunhofer-Preis - Forschen für die Praxis
Seit 1978 verleiht die Fraunhofer-Gesellschaft alljährlich Preise für herausragende wissenschaftliche Leistungen ihrer Mitarbeiter, die anwendungsnahe Probleme lösen. Die Jury ist hälftig mit externen Fachleuten besetzt. Mehr als 200 Forscherinnen und Forscher haben diesen Preis inzwischen gewonnen. In diesem Jahr werden drei Preise mit jeweils 10 000 Euro vergeben. Eine ebenfalls begehrte Trophäe ist die silberne Anstecknadel mit dem Gesichtsprofil des Namenspatrons.

Sachgebiet: Informationstechnologie, Medien und Kommunikation