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Von Thomas Wiegand und seinem Team stammt ein großer Anteil der Kompressions-Software, ohne die es keine hochauflösenden Filme im Internet, auf Handys, oder im Fernsehen gäbe.
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Von Thomas Wiegand und seinem Team stammt ein großer Anteil der Kompressions-Software, ohne die es keine hochauflösenden Filme im Internet, auf Handys, oder im Fernsehen gäbe.

HD-Fernsehen

Der Herr der Bilder

  • VonKarl-Heinz Karisch
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Der Berliner Wissenschaftler Thomas Wiegand prägt die digitale Filmwelt weltweit mit seinen Kompressionsverfahren.

Der Berliner Wissenschaftler Thomas Wiegand prägt die digitale Filmwelt weltweit mit seinen Kompressionsverfahren.

Die helle Lampe über dem Operationstisch leuchtet bereits. Zwei Handwerker montieren weiteres Gestänge an die Decke. „Die Zukunft der minimalinvasiven Chirurgie wird dreidimensional sein“, sagt Thomas Wiegand. „Wir entwickeln dafür gerade 3D-Techniken.“ Ein paar Schritte weiter steht eine 3D-Kamera, bei der die Abstände zwischen beiden Objektiven variabel eingestellt werden können. Wiegand öffnet eine Tür. Dahinter verbirgt sich ein kleiner Kinosaal mit roten Polstersesseln und Leinwand. „Wir wollen ja auch vorführen, was wir hier neu entwickeln“, sagt er vergnügt.

Doch bereits heute kennen und nutzen Milliarden Menschen die Produkte aus Wiegands Ideenschmiede am Berliner Heinrich-Hertz-Institut der Fraunhofer Gesellschaft. Von ihm und seinem Team stammt ein großer Anteil der Kompressions-Software, ohne die es keine hochauflösenden Filme im Internet, auf Handys, oder im Fernsehen gäbe. Offiziell heißt dieser international gültige Videostandard H.264/MPEG4-AVC.

Gute Chancen auf den Deutschen Zukunftspreis

Die neuen Räume mit Video- und Tricklabor sind noch nicht fertig eingerichtet. Aber was hier am idyllisch gelegenen Landwehrkanal auf dem Campus Charlottenburg bereits entstanden ist, das hat gute Chancen auf den Deutschen Zukunftspreis, der am 28. November von Bundespräsident Joachim Gauck verliehen wird. Wiegand ist dafür gemeinsam mit seinen Mitarbeitern Detlev Marpe und Heiko Schwarz nominiert worden.

Junge Menschen können sich kaum vorstellen, dass es gerade einmal 83 Jahre her ist, dass der Rundfunksender Witzleben bei Berlin die allerersten Fernsehbilder der Welt überhaupt sendete. 30 Zeilen und 12,5 Bildwechsel pro Sekunde lauteten die technischen Daten der unscharfen Streifenbildchen in schwarz-weiß. Abgetastet wurde ein Film mechanisch mit einer Nipkow-Lochscheibe und noch ohne Ton. Der technologische Sprung über immer mehr Zeilen, das Farbfernsehen hin zu den heutigen höchstauflösenden digitalen Bildern, die bereits die Kinoleinwände erobern, ist atemberaubend.

Länder wie Deutschland drohten im Wettlauf der 70er-Jahre zur digitalen Elektronik den Anschluss zu verpassen. „Die Firmen waren hier mit der analogen Technik extrem stark, um die Digitaltechnik kümmerte man sich wenig“, erinnert sich Wiegand. „Vor allem mussten die digitalen Bilder komprimiert werden, da gab es kaum Experten.“ Eigentlich hätte sich der erfolgreiche Teilnehmer diverser Mathematik-Olympiaden für einen Studienplatz zunächst drei Jahre zur Nationalen Volksarmee verpflichten müssen. „Mein Vater riet sowohl von der Armee als auch vom Beitritt zur SED ab: Halte Dich da fern.“ Da sein Vater als Elektromonteur einen glücklichen Eindruck auf ihn gemacht habe, sei er dem gefolgt. „Deshalb habe ich zunächst Elektromonteur gelernt, vom Gehalt her war es in der DDR ohnehin das gleiche wie als Ingenieur.“

Mit 17 brach sich Thomas Wiegand den Arm. Der komplizierte Bruch führte dazu, dass er von der Armee zurückgestellt wurde, nun konnte er ab 1989 ohne Vorbedingung in seiner Geburtsstadt Wismar an der Technischen Hochschule Elektrotechnik studieren. Die DDR war zu diesem Zeitpunkt sehr an Elektroingenieuren interessiert. Im September 1988 hatte das Kombinat Carl Zeiss Jena den ersten 1-Megabit-Speicherschaltkreis an Erich Honecker übergeben. In Dresden wollte der VEB Robotron in der elektronischen Weltspitze mithalten.

Doch am 9. November 1989 fiel die Mauer. „Es war eine verrückte Zeit“, erinnert sich Wiegand, „ich war Mitglied im Studentenrat, wir haben Demos organisiert.“ Trotz der turbulenten Ereignisse machte er das Vordiplom und beschloss, 1991 an die Technische Universität Hamburg-Harburg zu wechseln. In einer Kneipe entstand in bierseligem Übermut eine Idee, die Wiegands Lebensweg in eine völlig neue Richtung lenkte. „Ein Kommilitone sprach davon, dass er im kommenden Semester nach Schottland gehe, ein anderer verkündete, er ginge nach Kanada“, berichtet Wiegand. Da habe er sich berufen gefühlt, noch eines draufzusetzen: „Ich gehe nach Japan.“

Vorläufer des Videostandards H.264

Eigentlich erforschte Wiegand zu diesem Zeitpunkt die Messtechnik für Luftschadstoffe und die Lebensdauer von Airbags für Autos. Sein Professor verwies ihn an einen Kollegen von der digitalen Signalverarbeitung, der Kontakte nach Japan hatte. Ein kurzer Briefwechsel folgte und Wiegand flog nach Japan an die Universität Kobe. Nach dem Diplom 1995 ging es weiter an die University of California in Santa Barbara. Dort wollte er alles über Videocodierung und -kompression lernen. „Ich hatte damals schon das Gefühl, dass dieses Gebiet jede Menge Dampf enthält.“

Wiegand programmierte in Santa Barbara den Vorläufer des späteren Videostandards H.264. Die Promotion machte er an der Uni Erlangen-Nürnberg, parallel war er Gastwissenschaftler in Stanford. Die dortige Universität gehört bei der mathematischen Informationstheorie zur Weltspitze. „Meine Interesse besteht darin, diese Theorien in praktische Computer-Rechenanweisungen zur Bildkompression umzuwandeln – sogenannte Algorithmen –, die dann auch wirklich funktionieren.“

Die Video-Revolution der vergangenen Jahre wäre ohne diese Arbeiten Wiegands nicht möglich gewesen. Derzeit sind 70 Prozent der Inhalte im Internet, die übertragen werden, Video-Bits. Das, was vor zehn Jahren nicht viel mehr als ein Dokument auf Wiegands Computer war, das läuft heute sichtbar auf rund drei Milliarden Geräten, etwa auf Handys und Kameras, oder auch in der Medizintechnik.

Doch wie funktioniert das Verfahren überhaupt? Ein üblicher hochauflösender Videofilm hat ein Datenvolumen von 600 Megabits (75 Megabyte) pro Sekunde. Der Algorithmus von H.264 analysiert nun, welche Teile des folgenden Bildes unverändert sind. Übertragen werden nur die Veränderungen. Dadurch lässt sich die Datenmenge um 98 Prozent reduzieren. Anschließend werden die Bilder im Empfänger wieder zusammengesetzt, so dass fast kein Qualitätsverlust auftritt.

Und auch der Übergang in die dritte Dimension fand zunächst im Labor statt. „Wir haben frühzeitig an 3D geforscht, lange, bevor das auf den Markt kam“, sagt der Forscher. Auch die Brillen seien nur eine vorrübergehende Notlösung. In den Labors entstünden schon Geräte, die 3D direkt auf dem Schirm erzeugen könnten. „Einst kam zum Schwarz-Weiß-Bild die Farbe dazu, bald wird einfach die dritte Dimension dazugeschaltet.“

In seltenen ruhigen Minuten denkt Wiegand manchmal darüber nach, wie sich sein Leben wohl entwickelt hätte, wenn es die DDR noch gäbe: „Dann würde ich wohl im VEB Elektroanlagenbau Wismar berechnen, wie viel Draht man für die Verkabelung eines Hauses benötigt.“

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