Im Zeitalter der digitalen Medien kommen Videos und Livestreams eine immer größere Bedeutung zu. Immer gefragter sind auch 360°-Videos, die dank verschiedener Blickwinkel ein immersives Videoerlebnis ermöglichen. Doch ausgerechnet auf dem Heim-TV bereitete das Streaming solcher Videos bisher Probleme, da hierfür eine hohe Bandbreite sowie eine enorme Verarbeitungs- und Grafikleistung benötigt wird. Das Fraunhofer Institut für Offene Kommunikationssysteme FOKUS hat eine Technologie entwickelt, die das Abspielen von 360°-Videos auf allen internetfähigen Video-Wiedergabe-Geräten möglich macht.

Wer 360°-Videos abspielen möchte, nutzt im Normalfall Head-Mounted Displays wie zum Beispiel ein VR-Headset oder einen klassischen Web Browser. Durch den einfachen Zugang werden zahlreiche solcher Videos auf Social Media-Plattformen hochgeladen und erfreuen sich einer stetig wachsenden Beliebtheit. Aus diesem Grund entdecken auch immer mehr Fernsehsender wie Arte, ZDF oder WDR dieses Format für sich und produzieren nunmehr eigene Online-360°-Videos. Die Zuschauerinnen und Zuschauer können hier selbst die Bildregie übernehmen und entscheiden, welchen Teil des Bildes sie sehen möchten. Nur auf dem Fernsehgerät, auf dem die Mehrheit der Bevölkerung Sport-, Musik-, und Infosendungen verfolgt, war der virtuelle Rundumblick noch nicht verfügbar.

Schon ein Smartphone kann 360°-Videos nicht immer gut darstellen. Der Grund hierfür ist simpel: Das Videobild wird komplett auf das Gerät geladen, egal welchen Bildausschnitt sich der Nutzer gerade anschaut. Der gewählte Ausschnitt (Field of View) wird sodann erst lokal berechnet. Neben einer enormen Bandbreite erfordert dieser Prozess eine ausreichende Rechenleistung und einen zeitgemäßen Grafikprozessor. Häufig sind ruckelnde und grobpixelige Bilder die Folge. Doch wenn dieser Prozess schon auf einem leistungsstarken Smartphone Schwierigkeiten hervorruft, wie soll er dann auf einem TV-Gerät funktionieren?

Die Lösung liegt in der Cloud

Am Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme FOKUS wurde für das reibungslose Streamen von 360°-Videos auf Heim-TVs eine Lösung entwickelt, welche die benötigte Bandbreite reduziert. Das entsprechende Video wird nicht mehr auf dem heimischen Fernseher verarbeitet, sondern in der Cloud berechnet, gespeichert und dann dem Fernsehsender zur Verfügung gestellt. Der Vorteil liegt auf der Hand: »Der Zuschauer sieht immer nur einen bestimmten Abschnitt des 360°-Videos, um genau zu sein knapp zehn Prozent. Die anderen 90 Prozent mussten bisher aber trotzdem unnötig übertragen werden, was natürlich viele Nachteile mit sich bringt. Das Cloud-basierte Verfahren ermöglicht es nun, dem Nutzer immer nur genau den Bildausschnitt zu übermitteln, welchen er gerade sieht – oder auswählt«, erläutert Louay Bassbouss vom Fraunhofer FOKUS.

Push the Button

Über den sogenannten Red Button ist der 360°-Stream anwählbar. »Alle aktuellen Fernseher unterstützen die Hybrid broadcast broadband TV (HbbTV)-Technologie«, erklärt Louay Bassbouss. Der Nutzer erhält beim Einschalten des entsprechenden Senders eine kurze Meldung, dass er weitere Inhalte über den Red Button erreichen kann. Betätigt der Nutzer diesen roten Knopf, werden ihm zahlreiche – senderabhängige – Inhalte und Dienste, wie Wetterinformationen, Mediatheken und eben auch 360°-Videoinhalte zur Verfügung gestellt. Entscheidet sich der Nutzer für 360°-Videos, wird nur die vorgerechnete Perspektive aus der Cloud an das Gerät gesendet und dargestellt. Gestartet wird automatisch mit dem initialen Blickwinkel. Durch Betätigung der Pfeiltasten auf der Fernbedienung kann der Nutzer nun das Field of View beliebig ändern und um einen vorgegebenen Winkel (z.B. 60°) drehen.

»Das Gestalten der Zwischenperspektiven war eine Herausforderung«, sagt Bassbouss. Zunächst wurden nur eine Anzahl von festen Blickwinkeln berechnet und als Video bereitgestellt. Der Zuschauer sollte aber bei einem Wechsel der Perspektive den Eindruck erhalten, dass der Blickwinkel sich wie ein Schwenk der Kamera dreht. Würden nur die ausgewählten Perspektiven gerendert und gesendet werden, ohne die Übergangsbereiche, in denen der Bildausschnitt gedreht wird, gäbe es unschöne Sprünge, die natürlich vermieden werden sollen. Für die Übergänge zwischen den anwählbaren Bildausschnitten werden daher „Schwenkvideos“ verwendet.

»Es gibt also eine virtuelle Kamera, die sich permanent in einer bestimmten, stetig gleichbleibenden Geschwindigkeit dreht und aufnimmt. So entstehen die Bewegungs-Videos beim nach links oder rechts drehen«, erklärt Louay Bassbouss. In Summe sind das bei 60° Schwenks demnach achtzehn Videostreams (sechs statische, sechs für den Schwenk nach rechts und sechs für den Schwenk nach links) notwendig, um ein optimales Fernseherlebnis zu ermöglichen. Eine mathematische Formel berechnet, bei welchem Winkel und zu welchem Zeitpunkt welches dynamische Field of View benötigt wird. Der Endnutzer erhält somit ein einwandfreies Bild, das er selbst drehen kann.

Zusätzlich zum 360°-Video kann dem Zuschauer im Falle eines Livestreams aber auch stets das originale Fernsehbild eingeblendet werden.

Dank solcher Kameras können die Zuschauerinnen und Zuschauer von 360°-Aufnahmen das Field of View um einen vorgegebenen Winkel drehen. Bild: Fraunhofer FOKUS

Video-on-Demand oder Live-Videos?

Diese Technologie wurde bereits in mehreren Fernsehsendungen eingesetzt. Während der Fußball-WM 2018 ermöglichte Fraunhofer FOKUS in Zusammenarbeit mit dem griechischen Fernsehsender ERT einen 360°-Blick auf verschiedene, sonst eher unbeobachtete Szenen. So wurde die Bus-Ankunft der Mannschaften im Stadion festgehalten und auch den Einmarsch ins Stadion konnten die Zuschauer im 360°-Modus erleben. Um die 360°-Ansichten zu ermöglichen, wurden von jedem Spiel der WM drei unterschiedliche Videos aufgenommen, die später mit dem 360°-Playout als Video-on-Demand (VoDs) verfügbar waren.

Etwas komplizierter als diese VoDs zu produzieren, ist die Bereitstellung von 360°-Videos bei Live-Sendungen. Immerhin müssen die technischen und mathematischen Prozesse hier alle parallel ablaufen. Zur Berechnung der einzelnen Streams muss eine entsprechend hohe Rechenleistung auf der Serverseite reserviert werden. Doch auch diese Herausforderung meistert die FOKUS Technologie. Während des Biathlon Weltcups 2019 in Oberhof konnten Zuschauer die Athleten hautnah aus verschiedenen Perspektiven beobachten. Und auch der ZDF-Fernsehgarten war bereits in 360° zu sehen. Die Zuschauerzahlen sprechen für die breite Akzeptanz der Technologie. Was genau die Zuschauer jedoch am meisten interessiert und worauf sie ihren Fokus legen, sofern sie die Möglichkeit haben, ist unbekannt, da die Technologie keinerlei individuelle Nutzeraktivitäten trackt.

Zukunftsaussichten

Insbesondere für Sportsendungen wird das 360°-Playout auch zukünftig interessant. So sollen die klassischen Übertragungen sowohl der Basketball WM 2019 in China als auch des kommenden Biathlon Weltcups in Oberhof durch Videos in 360°-Rundumsicht ergänzt werden.

Obwohl die patentierte Technologie ausgereift ist, gibt es immer noch Erweiterungsmöglichkeiten, die das Fernseherlebnis noch besser gestalten könnten. Hier kommt es natürlich auf die Wünsche der Fernsehsender an. Aus Sicht von Fraunhofer FOKUS ist technisch schon vieles möglich. Denkbar wäre zum Beispiel eine erweiterte Interaktion, so dass Sportler während eines Streams anwählbar sind und Informationen zur entsprechenden Person eingeblendet werden. Mit verschiedenen Partnern werden auch weiterführende Projekte angegangen. Ein spannendes Themenfeld, an dem gearbeitet wird, ist beispielsweise das 360°-Audioplayout.

(cst)

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