Neue Technologien für Videostreaming: Serie von Patenten für Christian Doppler Labor ATHENA an Universität Klagenfurt

Sechs Patentanmeldungen wurden dem ATHENA-Labor in diesem Jahr bereits erteilt; das Jüngste davon im Juni 2024. Die in den Patenten geschützten Technologien wurden in Zusammenarbeit zwischen der Universität Klagenfurt und Bitmovin entwickelt. Insgesamt 15 Wissenschaftler:innen arbeiten derzeit im Christian Doppler Labor an Innovationen im Videostreaming.

„In der Forschung zu Videostreaming wollen wir Videos möglichst effizient und qualitativ hochwertig zu den Userinnen und Usern bringen. Wir setzen dafür auf unterschiedlichen Ebenen an“, so Christian Timmerer, Leiter des Christian Doppler Labors. Mit den jüngsten Entwicklungen sind dem Team entscheidende Schritte gelungen, um diesen Zielen näher zu kommen.

Optimierungspotenzial gibt es beispielsweise noch beim Bereitstellen der Videos durch die Server. „Üblicherweise werden 5 bis 6 Versionen, manchmal sind es sogar 15 Versionen, in unterschiedlichen Qualitätsstufen bereitgestellt, die dann abhängig vom Empfänger ausgespielt werden. Diese Versionen müssen aufbereitet werden, wir nennen diesen Schritt encoding. Eine durch unsere Forschungsgruppe entwickelte Technologie ermöglicht es nun, die Parameter, die man auf eine Videoversion anlegt, auch auf die davon abhängigen Varianten zu übertragen. So soll dieser Schritt schneller erfolgen“, erklärt Christian Timmerer. Aber auch bei den Empfängern von Videos gibt es Innovationen, wie Timmerer weiter ausführt: „Bisher entscheidet der Client – am TV-Gerät, am Smartphone oder am Tablet – welche der Versionen heruntergeladen wird. Wir haben diese Entscheidung an einen Edge-Knoten ausgelagert. Das sind Basisstationen in der Nähe der User:innen. In Summe können wir so auch die Effizienz erhöhen.“

Mit wie viel Ressourcenaufwand eine Videoübertragung einher geht, hängt auch von der Komplexität der Videos ab. Ein Cartoon mit einfachen Farben ist ressourcenschonender zu kodieren als Videos mit vielen Details. Wenn man nun überall die gleichen Kodierparameter anlegen würde, wäre dies ineffizient: Beim Cartoon würden überflüssige Ressourcen verpuffen, während bei detaillierten Videos Qualität verloren ginge. Christian Timmerer erläutert: „Netflix kodiert mittlerweile abhängig von der Videokomplexität einzelne Videosequenzen. Das funktioniert schon sehr gut für video on demand. Der verhältnismäßig hohe Ressourceneinsatz rentiert sich durch viele Downloads.“ Das ATHENA-Team wollte die Idee der komplexitätsabhängigen Kodierung auf Live-Videos übertragen. Dies ist mittlerweile auch gelungen: „Mittels Machine Learning kann die Technologie rasch die Videokomplexität verfassen und darauf basierend das Video kodieren. Die Anpassung ist dynamisch. Wir konnten zeigen, dass das für unterschiedliche Bildraten funktioniert – von 24 bis 30 Bildern/Sekunde für herkömmliche Anwendungen bis hin zu 120 Bildern/Sekunde für spezielle, hochauflösende Aufnahmen“, so Christian Timmerer.

Das Christian Doppler Labor ATHENA wird gemeinsam von Bitmovin und der Christian Doppler Forschungsgesellschaft, deren wichtigster öffentlicher Fördergeber das Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort ist, finanziert. Das Budget für 7 Forschungsjahre liegt bei rund 4,5 Mio. Euro; rund 2,7 Mio. davon kommen von der öffentlichen Hand. ATHENA ist am Institut für Informationstechnologie der Universität Klagenfurt angesiedelt.

Eine Übersicht über die jüngsten Patentanmeldungen finden Sie hier: https://athena.itec.aau.at/?s=patent

Das ATHENA-Labor durchlief kürzlich eine 5-Jahres-Evaluierung. Eine Übersicht über die Erfolge finden Sie hier: Successful 5-year Evaluation of Christian Doppler Laboratory ATHENA | ATHENA Christian Doppler (CD) Laboratory (aau.at)