Die Entwicklung der AI-ScaleNet: Die Technik hinter reibungslosem, hochauflösendem 8K-Streaming

Youngo Park (links) und Kwangpyo Choi, vom Samsung Forschungsteam für visuelle Technologie

Das Zeitalter der 8K-Fernseher hat begonnen. Weltweit steigt der Absatz von 8K-Displays stetig an, und mit TV-Herstellern, die immer mehr 8K-Modelle in ihr Angebot aufnehmen, soll der 8K-Markt auch im Jahr 2020 weiter wachsen.

Es gibt jedoch einige Herausforderungen, die gelöst werden müssen, bevor Nutzer die atemberaubende Bildqualität von 8K genießen können. Erstens müssen mehr 8K-Inhalte produziert werden, und zweitens müssen Netzwerkverbindungen verbessert werden, damit nahtloses Streaming von 8K-Filmen und -Sendungen möglich ist.

Um diese Herausforderungen zu überwinden, haben Forscher von Samsung Research, einem Forschungs- und Entwicklungshub von Samsung Electronics, einen KI-Codec mit der Bezeichnung AI-ScaleNet entwickelt. Diese Innovation, die erstmals auf der SDC19 vorgestellt wurde, ermöglicht es, 8K-Inhalte auch in Netzwerken zu streamen, die normalerweise für Streams in 4K ausgelegt sind – ohne, dass zusätzliche Infrastruktur benötigt wird.

Wir haben mit Kwangpyo Choi und Youngo Park gesprochen, die diese Technologie konzipiert und entwickelt haben.

Mehr Unterstützung von 8K-Inhalten

AI-ScaleNet nutzt Deep-Learning, um den Verlust von Daten während der Komprimierung von Inhalten zu minimieren, sodass sie mit vergleichsweise geringer Bandbreite gestreamt werden können.

Somit werden 8K-Inhalte mit einem KI-Downscaler auf 4K-Filmqualität komprimiert und anschließend an den Fernseher des Nutzers übertragen. Die Inhalte werden mit der Hilfe von einer KI auf 8K-Qualität wieder hochskaliert. Als Inspiration für diese Technologie benennt Choi den Bedarf an Videokompression und Übertragungstechnologien, um die Herausforderungen der sich ständig entwickelnden Medienlandschaft zu bewältigen.

„Multimedia-Inhalte werden immer schneller online übertragen, sodass es zu einer großen Aufgabe geworden ist, herauszufinden, wie man Bandbreitenbeschränkungen für die Übertragung von UHD-Inhalten überwindet“, sagt Choi.

„Durch die AI-ScaleNet können Nutzer auch bei geringeren Bandbreiten Inhalte in 8K-Qualität genießen“, ergänzt Park. „In Zeiten mit hohem Netzwerkverkehr, in denen die Geschwindigkeiten tendenziell sinken, sollten die Nutzer trotzdem ihre Inhalte in gewohnter Qualität genießen können.“

AI-ScaleNet behebt Bandbreitenbeschränkungen in modernen Netzwerkinfrastrukturen mit einem so genannten adaptiven KI-Codec. „Anpassungsfähiges Bit-Rate-Streaming bezieht sich auf eine KI, die sich an verschiedene Bandbreiten anpasst und die Auflösung erhöht, um problemloses Streaming zu ermöglichen“, sagt Choi.

Besonders deutlich ist es bei der Nutzung von Over-the-Top (OTT)-Diensten, bei denen die Nutzer in der Regel Veränderungen in der Bildqualität feststellen, wenn die Bandbreite nicht mehr reicht. Wie Choi erklärt, nutzen KI-Codec und AI-ScaleNet von Samsung jedoch eine KI, die sich an Bandbreitenveränderungen anpasst und die Qualität optimiert, sodass die Nutzer das bestmögliche Streaming-Erlebnis erhalten.

Eine zukunftsweisende Innovation

Der Entwicklungsprozess war, wie die Forscher beschrieben haben, nicht ohne Hürden. „Der schwierigste Teil war die Sicherstellung der Kompatibilität mit bestehenden Codec-Technologien“, sagt Choi. „Wie kann ein einfach zu bedienender Algorithmus entwickelt werden, der mit bestehenden Technologien kompatibel ist und gleichzeitig die gewünschte Leistung liefert, war die Frage.“

Choi verweist auch auf Schwierigkeiten, die sich aus den unterschiedlichen Perspektiven der Forschungs- und Entwicklungsteams ergaben. So gab es mehrere Überlegungen zu Komplexität, Design und Struktur, die für die Forscher selbstverständlich waren und von den Entwicklern in Frage gestellt wurden.

„Wir konnten unsere Ziele erreichen, dank der Synergien zwischen unseren Teams und den Kollegen, die für die Kommerzialisierung der Technology zuständig waren“, sagt Park. „Ich denke, dass AI-ScaleNet die erste Technologie ist, die Bandbreitenbeschränkungen überwindet, indem sie Komplexitätsprobleme löst und die Server- und Kundenseiten getrennt voneinander behandelt.“

Eine zukunftsweisende Innovation

Auf die Frage, wie die KI-Technologie zur Weiterentwicklung der Fernsehtechnologien im Allgemeinen beitragen wird, bezogen sich die Forscher auf zwei mögliche Ansätze:

„Der erste Ansatz wäre mehr Benutzerfreundlichkeit und der zweite eine verbesserte Bildqualität“, erklärt Choi. „Ersterer wird bereits mit Bixby umgesetzt. Technologien, die bestmögliche Bildqualität bei minimaler Bandbreite unterstützen, wie AI-ScaleNet, sollten kontinuierlich erforscht und weiterentwickelt werden, um das Zuschauererlebnis weiter zu verbessern.“

„AI-ScaleNet hat uns gezeigt, dass wir durch die Bewältigung von Herausforderungen in der Lage sind, uns in die Zukunft zu bewegen und dem Nutzer immer bessere Erfahrungen bieten zu können“, sagt Park. „Auch künftig werden wir Funktionen erforschen und entwickeln. Gerade durch die Zusammenarbeit mit Content-Dienstleistern hoffen wir, verschiedene Anwendungen für Samsung-Geräte zu ermöglichen.“