Exponat Kommunikationstechnik

Verschiedene Institute der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik haben an der gemeinsamen Jubiläumsausstellung der RWTH Aachen und der Stadt Aachen im Centre Charlemagne teilgenommen. Die Ausstellung gibt Einblicke in die Geschichte und Entwicklung der RWTH, die am 10. Oktober 1870 als "Königliche Rheinisch-Westphälische Polytechnische Schule" gegründet wurde, und bietet die Gelegenheit, Forschungshighlights und Schwerpunkte aller relevanten Bereiche aus 150 Jahren zu entdecken. Unser Exponat zum Thema Kommunikationstechnik zeigt einen kurzen Überblick über die technische Entwicklung der Kommunikation und Beiträgen aus der RWTH (s. Links der Institute) und stellt zwei ansprechende Demonstrationen vom Institut für Nachrichtentechnik (Video) und vom Institut für Kommunikationssysteme (Audio) zur Verfügung. Darüber hinaus wurde das Exponat freundlich unterstützt von Head acoustics, Ericsson Eurolab und aixxess.

Kommunikation ist ein menschliches Grundbedürfnis!

Die Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) beeinflussen heute alle Lebensbereiche. Ohne sie wären Telefonieren, Fernsehen, im Internet Surfen oder autonomes Fahren nicht möglich. Sie sind Kern der Digitalisierung und Motor tiefgreifender Veränderungen in Wirtschaft und Gesellschaft. Ihrer Bedeutung widmet sich auch der Profilbereich „Information and Communication Technologies“ (ICT) als einer der acht Profilbereiche der RWTH Aachen, die 2012 im Rahmen des Zukunftskonzepts der Universität gegründet wurden.

RWTH-Institute der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik tragen seit den frühen Anfängen maßgeblich zur IKT-Entwicklung und zur Festlegung weltweiter Kommunikationsstandards bei. Das Exponat zeigt Beispiele zur Mikroelektronik, zu Fest- und Funknetzen, zu Endgeräten sowie zur Kompression von Audio- und Video-Signalen.

Am Beispiel der Telefonie lässt sich die Entwicklung der zugrundeliegenden Technologien von der Elektromechanik über die Analogtechnik bis zur heutigen Digitaltechnik nachvollziehen. Während in der Phase der Elektromechanik und der Analogtechnik unterschiedliche Anwendungen entsprechend angepasste Geräte und Netze erforderten, hat die fortschreitende Digitalisierung und mit ihr eine Verschmelzung von Geräten, Netzen und Diensten zu einer neuen multimedialen Kommunikationstechnologie geführt. Ein Smartphone unterstützt nicht nur die Sprachtelefonie, sondern ermöglicht vielfältige Daten-Anwendungen in Form von E-Mail, Videokonferenzen, Navigation, Musik- und Video-Streaming.

Video

Der Video-Demonstrator stellt für verschiedene Videos drei Generationen von Video-Kompressionsverfahren gegenüber:

  • MPEG-4 „Advanced Video Coding“ (AVC, H.264) brachte ab 2003 den Durchbruch für High Definition (HD) Video, z.B. für HD-TV oder für Blu-ray.
  • MPEG-H „High Efficiency Video Coding“ (HEVC, H.265) aus 2013 erzielte im Vergleich zu AVC gleiche Qualität bei halber Datenrate und erlaubte die Einführung von Ultra HD (UHD) in 4K-Auflösung.
  • Mit MPEG-I „Versatile Video Coding“ (VVC, H.266) aus 2020 wurde nicht nur die Kompression, sondern auch die „Vielseitigkeit“ verbessert. Videos mit sehr hoher Auflösung, größerem Helligkeitsbereich (High Dynamic Range, HDR), oder 360°-Videos können noch effizienter komprimiert werden.

Vergleichen Sie auf dem Touchscreen jeweils zwei der Kompressionsverfahren. Können Sie Unterschiede in der Qualität feststellen? Mit dem Schieberegler können Sie außerdem dieselben Bereiche der Videos entweder mit dem einen oder dem anderen Verfahren betrachten.

Das Institut für Nachrichtentechnik der RWTH war an allen diesen Entwicklungen beteiligt. Prof. Ohm leitete die zuständigen internationalen Standardisierungsgremien und nahm dafür den ebenfalls ausgestellten „Emmy Engineering Award“ entgegen.

Audio

Diese Audio-Demonstration nimmt Sie mit auf eine kurze Reise durch die Entwicklung der digitalen Sprachübertragung. Seit der Erfindung der Telefonie hat sich die Sprachqualität beim Telefonieren zunächst kaum verändert. Die eingeschränkte Sprachqualität ist vornehmlich durch den niedrigen Frequenzbereich von 300 bis 3400 Hz bestimmt, obwohl die menschliche Hörspanne mit einem Bereich von 20 bis 20.000 Hz sechsmal größer ist.

Mittlerweile führen breitbandige Übertragungsverfahren im Frequenzbereich zwischen 50 und 7000 Hz zu einer deutlich besseren Sprachqualität und Verständlichkeit. Im Vergleich zur herkömmlichen Telefonie klingen Stimmen nicht mehr dumpf und wirken insgesamt klarer.

Ziel aktueller Forschungsarbeiten ist die binaurale oder räumliche Telefonie. Der Zuhörer nimmt nicht nur die ferne Stimme wahr, sondern auch die den fernen Sprecher umgebende räumliche Klangkulisse. Als Zuhörer ist man dann ganz nah dran und fühlt sich wie am selben Ort. Das virtuelle Eintauchen in die entfernte Szene wird bei der binauralen Übertragung durch speziell verarbeitete Audiosignale für das linke und rechte Ohr realisiert. Deshalb besitzt dieser Demonstrator auch einen Kopfhörer. Setzen Sie diesen doch einfach mal auf und begeben Sie sich mit gespitzten Ohren auf die Reise!