Audio-/Video-Codierung
Audio-Datenreduktion / Codierung
Das IRT hat das Datenreduktionsverfahren MUSICAM für hochwertige Tonsignale entwickelt, das auf Teilband-Codierung und Nutzung der Mithörschwellen basiert. Unsere Mitarbeiter waren außerdem maßgeblich an der Weiterentwicklung dieses Verfahren beteiligt und haben dessen Durchsetzung als internationale Standards ISO 11172-3 MPEG-Audio sowie ITU-R Recommendation BS 1115 vorangetrieben.
Für die MPEG-Audio-Codierung wurde das IRT im Jahre 2000 sogar mit dem renommierten amerikanischen Medienpreis „Emmy“ ausgezeichnet.
Kompatible Verbesserung der MPEG Layer II Audiocodierung
Die Kombination aus „Spectral-Band-Replication (SBR)“ und Layer II verbessert die Kodiereffizienz im Bereich niedriger Datenraten bis zu 40 Prozent. Der entscheidende Vorteil liegt in der Rückwärtskompatibilität, also in der Tatsache, dass bestehende DAB-Empfänger den Layer II-Datenstrom von Layer II+SBR-Signalen dekodieren können. Somit könnte Layer II+ eine kompatible Lösung für mehr Programme im DAB-Multiplex darstellen.
Das IRT ist mit einer Untersuchung zum Übertragungsverhalten von SBR-codierten Audiosignalen der Frage nachgegangen, inwieweit sich die Empfangseigenschaften durch eine mögliche höhere Fehlerempfindlichkeit des übertragenen Signals ändern. Die Ergebnisse wurden mit früheren Tests des EUREKA 147-DAB-Konsortiums mit normalen Layer II-Signalen verglichen. Dabei wurde deutlich, dass bei Einführung des auf der SBR-Codierung basierenden Layer II+-Formates aufgrund der unveränderten Fehlerempfindlichkeit die bisherigen DAB-Versorgungsgebiete erhalten bleiben.
Zur offiziellen Homepage von MPEG
Audio Watermarking Codierung
Watermarking ist eine Form von modernem Copyright Management, bei dem Audiodaten ein „digitales Wasserzeichen“ verpasst wird. Darüber hinaus kann Watermarking für die Übertragung von Zusatzdaten im Audiosignal verwendet werden. Das Verfahren, an dessen Entwicklung das IRT beteiligt ist, wird an verschiedenen Stellen des Produktionsprozesses und bei der Speicherung bzw. Übertragung von Audioinhalten eingesetzt. In Zukunft ist es sehr wahrscheinlich, dass sich mehrere Watermarks im Verlauf der kompletten Produktions- und Übertragungskette überlagern.
MPEG-Videocodierung
Das IRT hat ebenfalls maßgeblich an der MPEG-Video-Codierung mitgewirkt. MPEG und DVB bilden die Basis für die digitale Übertragung von Fernsehsignalen. Der DVB-Transportstrom zeichnet sich dabei durch Zeitmultiplex, hohe Zuverlässigkeit und variable, konfigurierbare Bandbreite aus.
MPEG standardisiert die Syntax des übertragenen Datenstroms und damit die Funktionalität des Decoders. MPEG ist nun vor allem im Bereich der Videocodierung in sehr weiten Grenzen offen – es können also einerseits sehr große Bilder mit sehr hoher Datenrate codiert, andererseits auch verschieden komplexe Algorithmen bei der Codierung (und Decodierung) verwendet werden. Da dies allerdings zu sehr unterschiedlichen Strukturen in Coder und Decoder führen kann, werden im MPEG-Standard Einschränkungen sowohl für die zulässigen Parameter wie Bildgröße und Bitraten („Levels“) als auch für die Komplexität der Algorithmen („Profiles“) definiert. Für die Anwendung bei DVB wird derzeit nur MP@ML ("Main Profile at Main Level") zugelassen.
Wesentliche Parameter sind:
- Profile
- 4:2:0 Chroma-Abtaststruktur
- keine bidirektionale Prädiktion
- keine Skalierbarkeit
- Level
- Anzahl der aktiven Pixel je Zeile: 720
- Anzahl der aktiven Zeilen je Vollbild: 576
- Bildwechselfrequenz: 30 Hz
- Bitrate: 15 Mbit/s
MPEG stellt zwei verschiedene Arten des Multiplex bereit: Der „Program Stream“ dient im Wesentlichen zur Zusammenfassung aller Komponenten (z.B. Audio, Video) eines Programms und zur Übertragung bzw. Speicherung auf nicht fehlerbehaftete Medien, wie z.B. CDs oder Disks. Der „Transport Stream“ dient ausschließlich zur digitalen Video-Übertragung.
Wesentliche Merkmale des Transport Streams:
- Multiplex mehrerer Services (Video, Audio etc.) zu einem Programm
- Synchronisation dieser Services innerhalb des Programms
- Multiplex mehrerer Programme zur Übertragung in einem Kanal bzw. Transport Stream
- Übertragung zusätzlicher Systeminformation (z.B. welcher Service gehört zu welchem Programm?)
- feste Rahmenlänge von 188 (4x47) Bytes zur Übertragung über fehlerbehaftete Kanäle, sowie zur einfachen Implementierung eines blockorientierten Fehlerschutzes
- Signalisierungsmöglichkeit für überforderte Fehlerkorrektur
- Erweiterbarkeit für nahezu unbegrenzte, benutzerdefinierte Dienste
