25.08.2014

Fraunhofer-Gesellschaft

Gestochen scharfe Fernsehbilder

Künftig kommen Filme, Sportübertragungen und Konzerte mit einer Auflösung von 4K ins Fernsehen. Ultra HD hat viermal so viele Pixel wie bislang bei Full HD üblich. Sogar Live-Sendungen können im digitalen Kinostandard 4K ausgestrahlt werden. Möglich macht das der Videokompressions-Standard HEVC.

Premiere im Fernsehen: Vor wenigen Monaten übertrug der Sender Sky erstmals live ein Bundesliga-Fußballspiel mit einer Auflösung von 4K – das ist Kinoqualität. Mit 3840 × 2160 Bildpunkten hat 4K eine viermal so große Pixelzahl wie die gegenwärtig genutzte TV-Auflösung Full HD. Doch je höher die Auflösung, desto mehr Daten fallen auch an. Um die immensen Datenmengen übertragen zu können, nutzte der Sender den HEVC-Videokompressions-Standard. Das »High Efficiency Video Coding«, kurz HEVC, entwickelten namhafte Elektronikhersteller gemeinsam mit Forschern des Fraunhofer-Instituts für Nachrichtentechnik, Heinrich Hertz-Institut, HHI. HEVC bietet einen großen Vorteil: Der Standard braucht nur die Hälfte der Bitrate seines Vorgängers H.264 bei gleicher Bildqualität – und kann somit auf einem Kanal doppelt so viele Daten übertragen. Daher ist HEVC wie geschaffen für das ultrahochaufgelöste 4K-Fernsehen.

Live-Codierung von 4K Bildern mit HEVC
Eingesetzt wurde das Videokompressions-Verfahren beim Spiel des FC Bayern München gegen den SV Werder Bremen am 26. April 2014 in der Allianz-Arena. Die Codierung der 4K-Kamerabilder aus dem Stadion machte die von den Experten des HHI gemeinsam mit den Kollegen der Firma Rohde & Schwarz entwickelte neue Technik möglich. Mit der Soft- und Hardware lassen sich die Kamerabilder in einen codierten HEVC-Bitstrom umrechnen, der dann via Satellit zu den Fernsehgeräten übertragen wird. Das Besondere dabei: »Wir konnten erstmalig Aufnahmen live encodieren, also in Echtzeit«, sagt Benjamin Bross, der das HEVC-Projekt am HHI leitet.

Eine Echtzeit-Codierung birgt jede Menge Herausforderungen. Denn während der Vorgänger-Standard H.264 das zu übertragende Bild in Blöcke von 16 mal 16 Pixeln unterteilt, kommt bei HEVC eine Unterteilung mit variablen Blockgrößen zum Einsatz. Der Encoder muss also Bild für Bild neu entscheiden, welche Blockgrößen für die vorliegenden Bilder Sinn ergeben. Auf der Messe IBC stellen die HHI-Forscher den neuen Encoder sowie die komplette HEVC-Verarbeitungskette vor.

Bis ins kleinste Detail…
Erste 4K-Fernseher gibt es bereits zu kaufen, und Internet-Streaming-Dienste bieten bereits Inhalte in 4-facher HD-Auflösung an – das Abendprogramm in 4K wird also sicher bald folgen. Doch was hat der Zuschauer davon, wenn er sein Fernsehbild künftig in 4K und mittels HEVC-Codierung erhält? Der größte Mehrwert liegt in einem gestochen scharfen Bild, auf dem jedes noch so kleine Detail auszumachen ist. Bei einem Fußballspiel kann eine Kamera beispielsweise das gesamte Spielfeld einfangen. Der Zuschauer zuhause erhält somit einen strategischen Überblick und erkennt dennoch jede Einzelheit.

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