Nachfolger von MPEG-2
Bessere Kompression für klarere Bilder

Ohne Komprimierung wäre digitales Fernsehen nicht möglich. Hoch auflösendes Fernsehen, Filme auf DVD oder Videos auf Handys sind fast Realität. Und damit mit kleineren Datenmengen bessere Bildqualitäten erreicht werden können, kommt 2005 der Nachfolger von MPEG-2.

hiz DÜSSELDORF. Ein Entwicklerteam aus dem Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, dem Heinrich-Hertz-Institut HHI, hat an den neuen Standards für die Videokomprimierung mitgearbeitet. Das Resultat, der Nachfolger von MPEG-2, kommt 2005 und soll eine bessere Bildqualität bei geringerer Datenmenge liefern.

Das Fernsehen nimmt mittlerweile einen wichtigen Teil im alltäglichen Leben ein. Rund dreieinhalb Stunden verbringen die Deutschen täglich vor dem TV-Bildschirm. Neben Kabel- und Satelliten-TV wird das neue terrestrische Digitalfernsehen DVB-T (Digital Video Broadcasting) die Programmvielfalt erweitern. Dabei nutzt DVB einen neuen Standard, um bei geringen Datenmengen scharfe Bilder zu übertragen. H.264 ist die kryptische Bezeichnung des Nachfolgers von MPEG-2. Dieses Verfahren kommt heute zum Beispiel zur Komprimierung von Filmen für DVDs zu Einsatz.

Wie bei fast allen Kompressionsverfahren wird das Bild in kleine Blöcke zerlegt. Unter diesen werden, mit komplizieren mathematischen Verfahren, ähnliche Blöcke gesucht. Der Inhalt dieser sehr ähnlichen Blöcke wird nur einmal übertragen. Zusätzlich werden die Positionen, an denen der Inhalt im Bild auftaucht, übermittelt. Für Einzelbilder ist so ein Verfahren heute bereits üblich und im JPEG-Standard normiert. Für die Übertragung von Bewegtbildern reicht diese Komprimierung aber nicht aus. Hier sorgt die Komprimierung dafür, dass in jedem Bild nur Teile, die sich von Bild zu Bild verändern, neu übertragen werden. Alle gleich bleibenden Bildteile können aus dem vorhergehenden Bild übernommen werden. "Ein Beitrag von uns ist, dass wir zur Vorhersage nicht nur das direkt vorhergehende Bild, sondern mehrere vergangene Bilder verwenden", erklärt Entwickler Thomas 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, nach den Erkenntnissen der Forscher, die Komprimierung umso größer, je genauer das Bild mit Hilfe 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.

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. Dabei werden Bildinhalte die häufig vorkommen mit weniger Bits gespeichert als seltene Bildinhalte.

Insgesamt reduziert H.264 nach Angaben der Wissenschaftler die Datenmenge je nach Anwendung auf die Hälfte oder auf ein Drittel im Vergleich zu MPEG-2. Das DVD-Forum hat H.264 daher auch zum neuen Standard für alle DVDs für hoch auflösende Filme auserkoren. Mit der Einführung der HD-DVD zur Mitte kommenden Jahres wird sich der Generationswechsel sukzessiv vollziehen. Für ihre Arbeiten an dem neuen Standard erhalten Thomas Wiegand, Detlev Marpe und Heiko Schwarz einen Joseph-von-Fraunhofer-Preis.

Serviceangebote
Zur Startseite
-0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%