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�0 Jahre Audiocodierung

20 Years of Audio Coding

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�0 Jahre Audiocodierung am Fraunhofer IIS 20 Years of Audio Coding at Fraunhofer IIS

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Welcome

A travel through time: 20 years of audio coding at Fraunhofer IIS

Background – How does perceptual audio coding work?

mp3: A German track record

New dimensions of multimedia – Fields of research at the Audio and Multimedia Realtime Systems departments

Overview: Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS

Spin offs Coding Technologies Megatec Musictrace Opticom

Grußwort Dr. Günther Beckstein, MdLBayerischer Staatsminister des Inneren

Grußwort Dr. Siegfried Balleis Oberbürgermeister der Stadt Erlangen

Grußwort Prof. Dr.-Ing. Heinz GerhäuserGeschäftsführender Leiter des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS

Zeitreise durch �0 Jahre Audiocodierung am Fraunhofer IIS

Hintergrund – Wie funktioniert gehörangepasste Audiocodierung?

MP�: Eine deutsche Erfolgsgeschichte

Neue Multimediawelten: Aktuelle Forschungsthemen der Abteilungen Audio und Multimedia-Echtzeitsysteme

Überblick – Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

Unternehmensausgründungen Coding Technologies Megatec Musictrace Opticom

Inhalt Content

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Grußwort Dr. Günther Beckstein, MdL Bayerischer Staatsminister des Inneren

Etwa vor �0 Jahren war es, als kluge Wissen-schaftler des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS einen neuen Weg in der Audio-technik eröffneten. Forschungsarbeiten mit dem Ziel, Musiksignale über Telefonleitungen zu über-tragen, waren so weit gediehen, dass es erstmals gelang, Stereomusik in Echtzeit zu codieren. Ein weiterer Meilenstein war die Entwicklung des »Optimum Coding in the Frequency Domain (OCF)«. OCF enthält bereits viele charakteristische Eigen-schaften des künftigen MP�-Codecs. Nach wei-teren Verbesserungen mündete die Entwicklungs-arbeit schließlich in MPEG-1 Layer �. Dieser effizi-ente Codec fand auf dem Markt schnelle Verbrei-tung zum Speichern von Musik.

Heute sind die kleinen, handlichen MP�-Player nicht mehr aus unserem Leben weg zu denken. Ob in der U-Bahn, beim Joggen, Radfahren oder »Relaxen« in der Sonne: Überall sieht man die kleinen Geräte, die mittels »Knopf im Ohr« eine schier unvorstell-

bare Menge an Musiktiteln speichern und in bester Klangqualität zur Freude des Hörers wiedergeben können. Das Fraunhofer IIS hat auf diesem Gebiet den Markt der Musikmedien geradezu revolutio-niert. Weltweit ist die Entwicklung von den Verbrau-chern begeistert aufgenommen worden.

Zu Recht will das Institut deshalb das �0-jährige Jubiläum gebührend feiern. Dazu überbringe ich meine herzlichsten Grüße und Glückwünsche. Gleichzeitig drücke ich fest die Daumen für die kommenden Jahre und freue mich auf weitere bahnbrechende Weichenstellungen im Fraunhofer IIS. Ich bin überzeugt, dass unsere Bürgerinnen und Bürger auch in Zukunft noch viel von der innova-tiven Arbeit dieser Forschungseinrichtung profitieren werden.

Dr. Günther BecksteinBayerischer Staatsminister des Inneren

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Grußwort Dr. Siegfried BalleisOberbürgermeister der Stadt Erlangen

Selten ist einer neuen Technik ein derart triumphaler Siegeszug gelungen und selten hat ein Produkt in-nerhalb kürzester Zeit so schnell Karriere gemacht und den weltweiten Markt erobert. Vom Opa bis zur Enkelin, vom Arbeiter bis zur Managerin – in beinahe allen Ländern der Welt gehört der MP�-Player heute zum Alltag.

Es ist aber nicht der Umstand, dass statistisch gesehen jeder vierte Deutsche mittlerweile einen mobilen MP�-Player nutzt, der uns in der Region besonders stolz macht, sondern vielmehr die Tat-sache, dass der Ursprung dieser einzigartigen Erfolgsgeschichte in unserer Stadt, genauer im Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Tennenlohe liegt. In dieser Zukunftsschmiede wurde das dem weltweit anerkannten MP�-Stan-dard zugrunde liegende Audiocodierungsverfah-ren erfunden und entwickelt. Richtungsweisend wurden die Erlanger Erfinder auch im Jahr �000 mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet. Auf diesen Geniestreich der Fraunhofer-Forscher, der in der gesamten Musikszene für Furore sorgte, sind die Erlangerinnen und Erlanger zu Recht stolz. Die Gratulation zum �0-jährigen Jubiläum kommt von ganzem Herzen.

Für Erlangen bedeutet das Fraunhofer IIS einen wahren Glücksfall. Die mit ��0 Mitarbeitern größte Fraunhofer-Einrichtung ist einer der we-sentlichen Pfeiler unserer hervorragenden For-schungseinrichtungen und hat sich längst als wichtiger Motor für das Forschungsnetzwerk der Region profiliert. Die zahlreichen Start-ups, die aus der Zusammenarbeit zwischen Institut und Univer-sität entstanden sind, sind auf mittelfristige Sicht der Humus, der für die Entstehung neuer, zukunftssicherer Arbeitsplätze notwendig ist.

Entscheidend für den Erfolg des Instituts ist vor allem das Engagement und das Können der Men-schen, die hier arbeiten. Allen, die zu der genialen Erfindung ihren Teil beigetragen haben, gilt mein besonderer Dank. Vielleicht ist mit MP� Surround bereits der Anfang einer neuen Erfolgsgeschichte gemacht. Wir drücken die Daumen.

Dr. Siegfried BalleisOberbürgermeister der Stadt Erlangen

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Grußwort Prof. Dr.-Ing. Heinz GerhäuserGeschäftsführender Leiter des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS

Bei der Entwicklung der Audiocodierung in Erlan-gen waren einige Schlüsselereignisse maßgebend.

An der Universität Erlangen-Nürnberg wurden un-ter der Leitung von Prof. Dieter Seitzer seit 1��1 Datenreduktionsverfahren für Bilder und später auch für Sprache und Audio untersucht. Wichtige Beiträge zu Audio wurden 1��� von Karlheinz Brandenburg in seiner Dissertation über das OCF-Verfahren (Optimalkodierung im Frequenzbereich) geleistet.

Mit Unterstützung der Firma Grundig wurde die Fraunhofer-Arbeitsgruppe AIS in Erlangen für das BMFT-Projekt EUREKA 1�� als gleichberechtigtes, gefördertes Mitglied des Konsortiums aufgenom-men. Dies war der Startschuss für ein herausfor-derndes Entwicklungsprojekt auf dem Gebiet der Audiocodierung. Die Fraunhofer-Einrichtung AIS, aus der später das Fraunhofer IIS entstand, lieferte sich mit Wettbewerbern einen harten Konkurrenz-kampf, ohne den die Audiocodierung nie den heutigen hohen Stand erreicht hätte.

Prof. Musmann von der Universität Hannover hat uns 1��� den Zugang zur internationalen Stan-dardisierung bei ISO ermöglicht. In den folgenden Jahren entwickelten Forscher der Fraunhofer-Ge-sellschaft, der Universitäten Erlangen und Hanno-ver sowie der Firmen Thomson und AT&T-Bell-Labs in enger Zusammenarbeit das »Layer-�-Audioco-dierverfahren«. 1��� wurde von der Moving Pic-ture Expert Group der ISO/MPEG Standard 111��-� (MPEG-1 Layer-�), der später als MP� bekannt wurde, verabschiedet.

Mit der raschen Verbreitung des Internets stand Mitte der neunziger Jahre ein sehr effektives Ver-triebsmedium für das MP�-Format zur Verfügung. Innerhalb weniger Monate nutzten weltweit Milli-onen von begeisterten Musikliebhabern das Co-dierverfahren.

Die Audio-Multimedia-Abteilungen am Fraunhofer IIS sind bis heute auf über 100 Mit-arbeiter angewachsen und stellen damit weltweit die größte Forschergruppe mit der längsten ununterbrochenen Forschungs- und Entwicklungser-fahrung auf dem Gebiet der Audiocodierung dar.

Ich bin stolz auf diese Mitarbeiterinnen und Mit-arbeiter, die herausragende Leistungen, weltweite Anerkennung und signifikante wirtschaftliche Erfolge geschaffen haben.

Prof. Dr. Heinz GerhäuserGeschäftsführender Leiterdes Fraunhofer IIS

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Audio coding algorithms such as mp3 are more than just a technology. They are a cultural pheno-menon that reawakened millions of people’s love for music. Nowadays, you can enjoy your complete CD collection with a portable device as small as a matchbox. However, it was a long path to create mp3, the “hottest thing in cyberspace” (according to a British business magazine).

Already in the late 1970s, Prof. Seitzer of Erlangen-Nuremberg University had the idea to transmit mu-sic in high quality over phone lines. Later on, a research alliance between the University and Fraunhofer IIS was established to focus on audio coding. In 1987 – 20 years ago – the work group led by Prof. Heinz Gerhaeuser achieved the very first real-time coding of stereo music. The ancestor of today's widely used audio coding algorithms was born. Many more important milestones such as the Ph.D. thesis of Karlheinz Brandenburg in 1989 followed until mp3 was standardized in 1992.

The word mp3 was the most popular search term on the Internet in 1999. Today, almost everyone owns a device that is capable to play mp3 files. Inspired by the worldwide success of mp3, Erlangen researchers worked further on audio coding tech-nologies. Together with valuable partners they develop new coding formats (like MPEG AAC or mp3 Surround) that are used throughout the world. As a German research lab they gained and retained an international leading position in the field of audio coding.

It is our greatest pleasure to celebrate 20 years of audio coding at Fraunhofer IIS together with you.

Welcome

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20 Jahre Audiocodierung am Fraunhofer IIS

Seit nunmehr �0 Jahren tüfteln die Forscher des Fraunhofer IIS an Verfahren, die Audiosignale auf einen Bruchteil ihrer Ursprungsgröße schrumpfen. Mit viel Fleiß, Durchhaltevermögen und Teamarbeit entwickelten sie in dieser Zeit Technologien, die zum Welterfolg aufstiegen. Ein Blick zurück zu den Anfängen der Audioschmiede:

Alles beginnt Ende der siebziger Jahre mit der Idee von Prof. Dieter Seitzer an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Musiksignale über Telefonleitungen zu übertragen.

Im Jahr 1��� bilden die Universität Erlangen-Nürn-berg und das Fraunhofer IIS eine Forschungsallianz im Rahmen des EU-geförderten Projektes EU1�� »EUREKA« für Digital Audio Broadcasting (DAB). Unter der Leitung von Prof. Heinz Gerhäuser gelingt der erste Meilenstein in der Geschichte der Audio-codierung: Mit dem LC-ATC-Algorithmus (Low Complexity Adaptive Transform Coding) ist es erst-mals möglich, Stereomusik in Echtzeit zu codieren. Bis dahin existierte LC-ATC nur als Computersimu-lation und viele Arbeitsstunden von Hochleis-tungsrechnern waren nötig, um das Verfahren zu testen. Der Echtzeitcodec erlaubt das Testen von LC-ATC unter realen Bedingungen und führt zu si-gnifikanten Verbesserungen am Algorithmus. Die Hardware aus DSP-Modulen und einer Reihe von Audio- und Daten-Schnittstellenkarten wird von einem Team um Harald Popp und Ernst Eberlein von Grund auf neu entwickelt.

Ein weiterer Meilenstein ist 1��� die Doktorarbeit von Karlheinz Brandenburg über den OCF-Algo-rithmus (Optimum Coding in the Frequency Do-main). OCF enthält bereits viele charakteristische Eigenschaften des zukünftigen MP�-Codecs. Die OCF-Software für das Echtzeitsystem wird feder-führend von Bernhard Grill unter der Leitung von Prof. Gerhäuser entwickelt. Durch einige Erweite-rungen wird aus dem OCF-Grundgerüst in dieser Phase ein praktisch einsetzbares Verfahren, das auch weltweit zum ersten Mal eine Audiosignal-codierung mit nur �� kBit/s in guter Qualität er-möglicht. Damit kann Musik nun über eine Tele-fonleitung in Echtzeit übertragen werden.

1��� wird OCF für den geplanten Audiostandard der Internationalen Standardisierungsorganisation »Moving Picture Experts Group MPEG« vorgeschla-gen. Bei MPEG gehen insgesamt 1� Vorschläge zur Audiocodierung ein und die Teilnehmer wer-den ermutigt, ihre Beiträge zu vereinen. Dies führt schließlich zu vier Vorschlägen, darunter ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding) und MUSICAM. ASPEC ist das Ergebnis weiterer Verbesserungen an OCF und Beiträgen der Uni-versität Hannover, AT&T und Thomson.Nach ausführlichen Tests der Kandidaten schlägt MPEG vor, aus MUSICAM und ASPEC eine Familie aus drei Codierverfahren zu gründen: Layer 1 als Variante von MUSICAM mit geringer Komplexität, Layer � als MUSICAM-Coder und Layer � basie-rend auf einer Weiterentwicklung von ASPEC. Wegen der geringeren Komplexität, aber vor allem wegen der längeren Erfahrung mit dem MUSICAM-Verfahren, wählt DAB den Layer � als Codec für digitalen Rundfunk. Während der Entwicklung des endgültigen »MP�« (MPEG-1 Layer �) wird der Codec von Jürgen Her-re um eine »Joint Stereo«-Funktion erweitert, die eine effiziente Codierung von Stereomaterial er-laubt. Im Dezember 1��1 ist die technische Ent-wicklung des MPEG-1-Standards abgeschlossen. Layer � bietet eine Qualität ähnlich der CD bei weniger als zwei Bit pro Sample.

Layer-� ist der effizienteste (und aufwändigste) der drei Codecs und findet in Folge schnell erste kommerzielle Anwendungen in den Bereichen »Musikübertragung über ISDN-Telefonleitungen« und »Sprachansagesysteme für den öffentlichen Nahverkehr«. Der Codec wird auch in Pilotpro-jekten eingesetzt, um Musik auf den zu dieser Zeit relativ kleinen PC-Festplatten zu speichern und Musikdateien über die langsamen PC-Modems mit ��,� kBit/s zu übertragen.

1��� bekommt MP� seinen heutigen Namen. In einer internen Umfrage sprechen sich die Fraunhofer-Forscher einstimmig für ».mp�« als Dateiendung für MPEG Layer � aus.

Die Ära tragbarer MP�-Musik beginnt 1��� mit der Einführung des »Rio« von Diamond Multime-dia in den USA und des »MPMAN« von Saehan Information Systems in Korea. Die zunehmende

Zeitreise

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ZeitreiseA Travel Through Time

20 Years of Audio Coding at Fraunhofer IIS

For 20 years the scientists of Fraunhofer IIS have been working on techniques which shall compress audio signals to a minimum. Driven by diligence, enthusiasm and teamwork, they developed tech-nologies that revolutionized our music world. A glance over the last two decades:

It all starts in the late 1970s with the idea of Prof. Seitzer of Erlangen-Nuremberg University in Germany, to transmit music in high quality over phone lines.

In 1987 a research alliance is formed between Erlangen-Nuremberg University and Fraunhofer IIS within the framework of the EUREKA project EU147 for Digital Audio Broadcasting (DAB), a project funded by the European Union. The break-through in audio coding is achieved under the lead of Prof. Heinz Gerhaeuser (Fraunhofer IIS): LC-ATC (Low Complexity Adaptive Transform Co-ding), the very first real-time coding of stereo mu-sic. Up to that moment, LC-ATC existed only as a

computer simulation. Due to the enormous com-puting time required, it could be tested only with a very limited amount of audio material. The real-time codec enables testing LC-ATC under real-world conditions and leads to significant algorith-mic enhancements. The hardware system compri-

sing multiple Digital Signal Processor (DSP) mo-dules and a number of audio and data I / O inter-face cards is developed by Harald Popp and Ernst Eberlein.Another milestone is the Ph.D. thesis of Karlheinz Brandenburg on the OCF algorithm (Optimum Co-ding in the Frequency Domain) which he finishes in 1989. The codec already closely resembles many features of the later mp3 technology. Bern-hard Grill, a member of Prof. Gerhaeuser’s team, leads the development of the software part of the real-time system for OCF. In this phase, the basic OCF technology is enhanced and now can code audio signals at 64 kbit / s in good quality for the first time worldwide. That way, music can be transmitted in real-time over inexpensive digital telephone lines.

In 1989, OCF is proposed for the forthcoming au-dio standard of the Moving Picture Experts Group (MPEG), a working group of the International Standardisation Organisation ISO in charge of compressed digital audio and video standards. MPEG receives altogether fourteen audio coding proposals. Motioned by MPEG, the audio coding

contributions are merged into four proposals including ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual En-tropy Coding) and MUSICAM. ASPEC is the result of further improvements of OCF and contains contributions by Hanover University, AT&T, and Thomson.

A Travel Through Time

rate die Audioqualität bis zur vollkommen verlust-losen Codierung gesteigert werden kann.

Die Verfahren der AAC-Familie werden heute in vie-len Anwendungen eingesetzt. Ob in tragbaren Mu-sik-Playern, digitalen Rundfunksystemen oder Down-loadangeboten für das Handy: Die AAC-Codecs sind fester Bestandteil der heutigen Medienwelt.

Aktuell widmen sich die Forscher neuen Klang-welten und arbeiten an Verfahren zur Kompressi-on von Surround-Sound. MP� goes Surround – unter diesem Motto wurde �00� »MP� Surround« eingeführt. Dieses ermöglicht Surround-Sound bei Datenraten, die bisher für Stereo üblich waren. Die MP�-Familie wird ergänzt durch »MP� Stereo eXtended« (MP� SX), eine Technologie, die Ste-reo-MP�-Dateien zu MP� Surround erweitert, und Ensonido für Surround-Genuss über Stereokopf-hörer. Der unlängst fertig gestellte MPEG Sur-round-Standard ist eine flexible Technologie zur Komprimierung von Surround Sound, die mit allen Audiocodern zusammenarbeiten kann. Doch längst ist nicht nur die Audiocodierung Schwer-punkt der Forschungsbemühungen: Inzwischen

arbeiten die Wissenschaftler an weiteren Themen wie dem Digitalen Rundfunk, Sicherheits- und Kommunikationstechnologien, Multimedia-Strea-ming und Verfahren zur Videokompression.

Beliebtheit veranlasst dutzende Firmen, ähnliche Geräte auf den Markt zu bringen.

Seit 1��� arbeitet das Fraunhofer IIS an einem neuen, leistungsfähigen Audiocodec, der neben Mono und Stereo auch Surround-Sound unter-stützt. Gemeinsam mit AT&T, Sony, Nokia und Dolby wird Advanced Audio Coding (AAC) entwi-ckelt. Der Codec wird 1��� in MPEG zum interna-tionalen Standard erklärt.

Ab dem Jahr 1��� folgt die Entwicklung einer AAC-Coderfamilie. Hierbei handelt es sich um verschiedene Erweiterungen von AAC für unter-schiedliche Anwendungsszenarien innerhalb des universellen MPEG-�-Standards: Low Delay AAC (AAC-LD) für Kommunikationsan-wendungen (beispielsweise Video- oder Telefon-konferenzen), bei denen eine sehr geringe Verzö-gerung bei der Codierung der Audiodaten erreicht und so eine Gesprächsatmosphäre in bester Audio-qualität gewährleistet wird.High Efficiency AAC (HE-AAC) bietet auch bei extrem niedrigen Datenraten eine sehr gute Audio-qualität und ist deshalb gut geeignet für Multika-

nal-Codierung. Die Erweiterung HE-AAC v� ist für Stereo derzeit der effizienteste offene Standard für Codierung in hoher Qualität bei sehr geringer Datenrate.High Definition AAC (HD-AAC) ist ein skalierbarer Audiocodec, bei dem je nach verfügbarer Daten-

ZeitreiseA Travel Through Time

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A Travel Through Time

ding high audio quality at the same time.High Efficiency AAC (HE-AAC) achieves good ste-reo quality already at very low bitrates and is well suited for multi-channel coding. Its extension,HE-AAC v2, is currently the most efficient high quality low bitrate open audio coding standard available.High Definition AAC (HD-AAC) is a scalable audio codec, where the bitrate can be adapted dynami-cally to varying requirements, e. g. to changes in the transmission channel's capacity. Therefore, it offers significant advantages for transmitting con-tent over channels with a variable channel capaci-ty (e. g. Internet, wireless transmission).

Currently, the engineers at Fraunhofer IIS are en-gaged in developing new methods of compressing surround sound. The motto “mp3 goes surround” brings about a backward compatible multi-channel extension of mp3 in 2004, called ”mp3 Surround”. Mp3 Surround offers full 5.1 surround sound at data rates no higher than those of stereo mp3. Other members of the mp3 family are ”mp3 Ste-reo eXtended” (mp3 SX), a technology to upgrade stereo to surround content and Ensonido, for play back of surround sound over stereo headphones. The recent MPEG Surround standard is a universal scheme for efficient surround coding which can be combined with any audio codecs.

Audio coding has a long history at Fraunhofer IIS. It is, however, not the only focus of the Erlangen engineers. Many other audio related topics are on the research agenda, including digital broadcas-ting, security and communication technologies, multimedia streaming and video coding.

After several formal tests, MPEG suggests to de-rive a family of three audio coding schemes from MUSICAM and ASPEC: Layer 1 is a low complexity variant of MUSICAM, Layer 2 is basically identical to the MUSICAM-Codec and Layer 3 is based on ASPEC.

Due to lower complexity and longer experience with the MUSICAM system Layer 2 is selected by DAB as the audio coder for its digital audio broad-casting services.

The evolution from ASPEC to the final “mp3“ (MPEG-1 Layer 3) codec involves the addition of an efficient joint stereo coding mode developed by Juergen Herre. In December 1991, the technical development of the MPEG-1 standard is concluded. Layer 3 offers near-CD quality at less than two bits per sample.

Layer 3 coder is the most efficient (and most com-plex) coding scheme known at that time and is quickly employed in professional applications, like transmitting music via ISDN between broadcasting studios, or as robust storage devices for speech

announcement in public transport. It also becomes a popular way of storing music on the (then rather small) hard disk drives of PCs and transferring music files over telephone lines using 28.8 kbit / s PC modems.

In 1995, the name ”mp3” is coined. In an internal poll, Fraunhofer researchers vote unanimously for ”.mp3” as the file name extension for MPEGLayer 3.

The era of portable mp3 listening begins in 1998 with the introduction of Diamond Multimedia’s “Rio 100“ in the U.S. and Saehan Information Sys-tems’ “MPMAN“ in Korea. Dozens of companies follow suit and launch similar portable devices for compressed music playback. The success of mp3 inspires the development of additional audio co-decs for use in PCs and consumer electronics.

Since 1994, Fraunhofer IIS is working on a new, highly efficient audio codec that supports multi-channel sound in addition to mono and stereo operation. In cooperation with AT&T, Sony, Nokia and Dolby, Advanced Audio Coding (AAC) is deve-loped. In 1997, AAC becomes a new MPEG stan-dard.

Since 1998, AAC has evolved into a codec family. It comprises enhancements within the MPEG-4 standard which address different applications:

Low Delay AAC (AAC-LD) was designed for high-quality two-way-communication applications (e. g. video- and teleconferencing). The technology realizes an extremely low coding latency which is necessary for fluent communication while provi-

A Travel Through Time

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Wie funktioniert gehörangepasste Audiocodierung?

Musik besteht aus sehr vielen verschiedenen Kom-ponenten, die aber nicht gleich gut hörbar sind. So bleibt dem Zuhörer beispielsweise ein leises Flöten-spiel möglicherweise verborgen, wenn gleichzeitig kräftig auf die Pauke gehauen wird. Zwar ist das Flötenspiel immer noch vorhanden, aber das menschliche Ohr kann es im Augenblick des Pau-kenschlags nicht mehr wahrnehmen: Die Flöte wird durch die Pauke verdeckt bzw. maskiert.

Hintergrund

Diese und weitere Eigenschaften des mensch-lichen Gehörs machen sich gehörangepasste Au-diocodierverfahren zu Nutze. Die Teile der Musik, die für den Menschen besonders gut hörbar sind, werden auch besonders genau dargestellt. Weni-ger gut hörbare Anteile werden weniger genau abgebildet, unhörbare Informationen werden ignoriert. So wird also der Paukenschlag in un-serem Beispiel besonders genau dargestellt, das Flötenspiel hingegen eher ungenau. Diese flexible Darstellung hilft Daten zu sparen und führt gleich-zeitig eine Abweichung (ein Rauschen) in das Mu-siksignal ein. Dieses sogenannte Codiergeräusch wird allerdings idealerweise maskiert, ähnlich wie das Flötenspiel in unserem Beispiel.

Je niedriger die Qualitätsstufe bei gehörange-passten Audiocodierverfahren gewählt wird (d. h. je kleiner die Datenrate ist), desto ungenauer wird das Musiksignal dargestellt. Unterhalb einer be-stimmten Grenze wird das eingeführte Codierrau-schen daher nicht mehr länger maskiert.

Die Grafiken veranschaulichen dies. Sie zeigen den Pegel des Codiergeräuschs in einem MP�-codier-ten Musikstück. Jeder Balken steht für einen bestimmten Frequenzbereich. Je höher ein Balken ist, desto mehr Codiergeräusch wurde in das Signal eingefügt. Überschreitet ein Balken gar die Mas-kierungsschwelle bei 0 dB, so kann das Codierrau-schen möglicherweise von einem Hörer wahrge-nommen werden. Bei hohen Datenraten über-schreitet ein Balken diese Linie nur selten, das MP�-Musikstück klingt für das menschliche Ohr wie das Original. Bei niedrigen Datenraten ge-schieht dies häufiger, Unterschiede zum Original können hörbar werden.

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HintergrundBackground

How Does Perceptual Audio Coding Work?

Music consists of many different components which are not all audible in the same way. A gent-le flute may be hidden from the ear of the listener if at the same time the timbal is played. While the flute is, of course, still present, the human listener is not able to perceive it at this moment: the flute is masked by the timbal.

Background

This and many other characteristics of human auditory perception are utilized by perceptual audio codecs. Parts of the music which are well-perceived are represented very precisely while other parts that are not very well audible can be represented with lower accuracy. Inaudible infor-mation will be discarded. In our example the tim-bal beat will be represented especially precisely and the flute play more vaguely. This flexible way of representation helps to reduce the amount of information to be transmitted or stored (file size)

and, at the same time, introduces an error (noise) signal. Ideally, this so-called coding noise is masked similarly to the flute signal in the previous example.

The smaller the bit rate of perceptual audio codecs, the less accurately the overall music signal can be represented. Beyond a certain limit (i. e. at very low data rates), the introduced coding noise remains no longer hidden (masked) from the human listener.

The diagrams illustrate the coding noise, as it is present within an mp3 file. Every vertical bar represents a certain frequency range, higher bars indicating that more coding noise was introduced. If a bar exceeds the masking threshold at 0 dB a listener might perceive the noise. At high bit rates it is rare that a bar crosses that threshold and at low bit rates this can happen more often: the difference to the original can become audible.

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Eine deutsche Erfolgsgeschichte

Oftmals wird MP� als Beispiel für eine deutsche Entwicklung herangezogen, mit der nur im Aus-land Geld verdient wird. Tatsächlich profitiert aber auch der Standort Deutschland von MP�. Dies be-legen beispielsweise die jährlichen Steuereinnah-men in Höhe von �00 Millionen Euro für Bund und Länder. Zusätzlich bedingt MP� rund 10.000 Arbeitsplätze in Deutschland.

Die Deutschen kaufen im Jahr �00� für rund 1,� Milliarden Euro MP�-Geräte und Zubehör. Zahlreiche deutsche Unternehmen bieten heute MP�-Produkte sehr erfolgreich an, so zum Beispiel Trekstor oder auch Bosch. Der weltweit erste MP�-Decoderchip für den Einsatz in mobilen Abspielgeräten wurde bereits 1��� von dem deutschen Chiphersteller Intermetall / Micronas präsentiert.

Nach Abschluss der Entwicklung in den frühen neunziger Jahren haben deutsche Mittelständler die neue Technologie schnell im Profibereich ein-gesetzt. Den studiotauglichen Praxisnachweis hat-te das Fraunhofer IIS vorab mit Geräten für die Übertragung von Audio über ISDN-Leitungen erbracht. Deutsche Unternehmen, die sehr früh MP� in ihren Produkten eingesetzt haben, sind z. B. AVT, CCS / Mayah, Dialog �, Megatec Electro-nic, Meister Electronic , NSM Löwen, Opticom, Pontis, Proton Data und Radio FFN.

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A German Track Record

Mp3 is often taken as an example of a German in-novation without any positive effect on the Ger-man economy. However, Germany benefits from the mp3 development in various ways. For examp-le, the mp3 driven tax revenue for the German state sums up to around 300 Million Euros each year. Additionally, about 10,000 jobs are secured in Germany by mp3.

Each year Germans are spending 1.5 billion Euros on mp3 players and mp3 related products.Today, numerous German companies such as Trekstore or Bosch successfully offer mp3 pro-ducts. Already in 1994, German chip manufactur-er Intermetall / Micronas presented the worldwide first mp3 decoder chip for usage in mobile mp3 players.

With the accomplishment of mp3, German medium-sized companies immediately started to make use of the new technology and presented professional products with mp3 capability. First time users of mp3 in Germany are, for example, AVT, CCS / Mayah, Dialog 4, Megatec Electronic, Meister Electronic , NSM Löwen, Opticom, Pontis, Proton Data and Radio FFN.

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bildet das Herzstück eines hochqualitativen Audio-kommunikationssystems. Neben Audiocodecs wie »AAC Low Delay« oder »AAC Enhanced Low De-lay« beinhaltet es auch Mechanismen zur Ver-schleierung von Übertragungsfehlern und zum Ausgleich von Schwankungen in der Netzwerk-qualität. Das Ergebnis ist ein völlig neues Erleben von Telefongesprächen oder Videokonferenzen. Der Gesprächspartner scheint sich im gleichen Raum zu befinden; Stimme und Hintergrundge-räusche sind klar zu unterscheiden, Gespräche sind deutlich weniger anstrengend.

Semantische Audioverarbeitung

Der Ansatz der semantischen Audioverarbeitung ergänzt die Kompressionstechnologien des Fraunhofer IIS: So analysieren beispielsweise die Technologien SX Pro oder MP� SX ein Stereosig-nal, um es dann in natürlich klingenden Surround-ton zu erweitern. Der künftige MPEG-Standard »Spatial Audio Object Coding« ermöglicht es, Be-standteile eines Audiosignals bei der Wiedergabe in Echtzeit zu verändern. Einzelne Objekte wie

Instrumente oder Stimmen können so individuell abgemischt werden. Der Einsatzbereich liegt in professioneller wie auch privater Nutzung: In der Videokonferenz der Zukunft können beispielswei-se Gesprächsteilnehmer je nach Präferenz auf ver-schiedene Lautsprecher verteilt und in ihrer Laut-

stärke verändert werden. Künftige Karaoke-Anla-gen können dank »Spatial Audio Object Coding« Singstimmen oder einzelne Instrumente sehr viel flexibler und weitreichender beeinflussen als dies heute der Fall ist. Und kommende Generationen von Stereoanlagen erlauben die Gestaltung des Musikerlebnisses nach persönlichen Vorlieben.

Technologien für digitale Rundfunksysteme

Das Tätigkeitsfeld reicht hier vom mobilen Fernse-hen bis hin zu Datendiensten für digitale Radiosys-teme. So arbeiten die Entwickler des Fraunhofer IIS beispielsweise an Lösungen für die Wiedergabe von DVB-H-Programmen. Dazu werden Video- und Au-diocodierverfahren speziell für den Einsatz im mobi-len Fernsehen optimiert, um auf portablen Geräten eine hervorragende Bild- und Tonqualität zu errei-chen. Auch beim Internet-Fernsehen (IPTV) ist Au-dio- und Videoqualität entscheidend. Um höchsten Qualitätsansprüchen zu genügen, sind hier Korrek-turen von Übertragungsfehlern und der Ausgleich von Schwankungen in der Netzwerkqualität wich-tig. Schließlich werden neue digitale Radiostandards

wie Digital Radio Mondiale (DRM) oder Daten-dienste wie NewsService Journaline maßgeblich von Ingenieuren des Fraunhofer IIS mitentwickelt. Diese Standardisierungsarbeit wird ergänzt durch die Ent-wicklung leistungsfähiger, professioneller Rundfunk-server für den Betrieb digitaler Radiosender, die je

Neue Multimediawelten

Aktuelle Forschungsthemen der Abteilungen Audio und Multimedia-Echtzeitsysteme

Mit einigen wenigen Mitarbeitern hat es angefan-gen. Heute ist es das weltweit wichtigste For-schungslabor im Bereich der Audiocodierung: Am Fraunhofer IIS arbeiten rund 100 Wissenschaftler und Ingenieure im Bereich Audio und Multimedia an der Medienwelt der Zukunft. Neue Forschungsschwerpunkte sind Surround- Audio- und Audio-Kommunikationstechnologien, semantische Audioverarbeitung, Technologien für digitale Rundfunksysteme sowie Multimedia- Sicherheits- und -Transporttechnologien.

Surround-Audiotechnologien

Neue Kompressionstechnologien des Fraunhofer IIS ermöglichen die Übertragung von �.1 Surround-klang überall dort, wo bislang Stereo vorherrschte. Möglich wird dies durch parametrische Audioco-dierverfahren. Dabei wird das ursprüngliche Sur-roundsignal automatisch in ein Stereosignal her-untergemischt. Zusatzdaten, die zusammen mit

diesem Stereosignal übertragen werden, beschrei-ben die räumliche Klangverteilung und ermögli-chen die Rekonstruktion des Surround-Klangs auf der Empfängerseite. Dieses Prinzip machen sich zwei Verfahren zu Nutze: MP� Surround erweitert die MP�-Familie um eine

Technologie, mit der �.1-Kanalton MP�-kompati-bel komprimiert werden kann. Die Datenrate ist dabei nur unwesentlich größer als bei Stereo-MP�. MPEG Surround dagegen erlaubt Rundfunksen-dern, einfach und kostengünstig auf Surroundton umzusteigen. Denn MPEG Surround erweitert je-den heute im digitalen Rundfunk üblichen Audio-codec von Stereo auf Surround. Dabei steigt die Datenrate nur minimal. Die Kompatibilität zu allen auf dem Markt befindlichen Empfangsgeräten ist sichergestellt.Die Wiedergabe von Surroundton über Stereo-kopfhörer ergänzt diese höchst effizienten Kom-pressionsverfahren. Das lebendige, räumliche Klangbild bleibt so auch unterwegs erhalten.

Audio-Kommunikationstechnologien

Kommunikationsanwendungen wie Videokonfe-renzsysteme oder Internettelefonie verlangen au-ßer einer guten Audioqualität auch eine sehr kur-ze Verzögerung bei der En- und Decodierung von Audiosignalen. Sind die Verzögerungszeiten zu lang wird ein müheloses Gespräch schnell unmög-

lich: Die Gesprächspartner fallen sich gegenseitig ins Wort und die Verständigung funktioniert nicht mehr reibungslos. Damit dies nicht geschieht, nut-zen viele moderne Videokonferenzsysteme das »MPEG-� Low Delay AAC«-Codierverfahren. Dieses am Fraunhofer IIS entwickelte Verfahren

Neue Multimediawelten

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Aktuelle Forschungsthemen

nach System Echtzeit-Audiocodierung, Daten-dienst-Aggregation und -Aufbereitung sowie Mul-tiplex-Generierung vereinen. So arbeiten weltweit zahlreiche Sendeanstalten mit dem Fraunhofer Multimedia DataServer für das digitale Radio DAB und mit dem Fraunhofer DRM ContentServer.

Multimedia-Sicherheitstechnologien

Schon seit Anfang der neunziger Jahre werden am Fraunhofer IIS Schutzsysteme für urheberrechtlich geschützte Werke entwickelt. Heute stehen vor allem drei Arbeitsbereiche im Mittelpunkt: So beschäftigen sich die Wissenschaftler und Inge-nieure mit der Entwicklung von benutzerfreund-lichen und sicheren digitalen Rechtemanagement-systemen basierend auf offenen Standards für inter-netbasierte Dienste, Mobilfunk und Rundfunksyste-me. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf Technolo-gien für Zugangsberechtigungssysteme. Als Grund-lage dient das HECA-System (»High Efficient Condi-tional Access«). Dieses ermöglicht es beispielsweise Rundfunksendern, bestimmten Kundengruppen Zu-griff auf passende Inhalte zu gewähren. Dabei steht Sicherheit, Effizienz und Flexibilität im Vordergrund. Schließlich werden neuartige Audio-Wasserzeichen-technologien entwickelt, die ebenso leistungsfähig wie bisherige Wasserzeichensysteme sind, allerdings deutlich weniger komplex.

Echtzeitimplementierungen

Die Entwicklung neuer Multimedia-Technologien und -Verfahren ist aber nur ein Standbein des Ge-schäftsfelds Audio und Multimedia. Denn für den Erfolg im Markt müssen die neu entwickelten Technologien schnell zur Verfügung stehen – und dabei höchsten Leistungsanforderungen entspre-chen. Ein auf die effiziente Implementierung von Multimediatechnologien spezialisiertes Team ga-rantiert den Kunden des Fraunhofer IIS einen schnellen Zugriff auf produktreife Software und trägt so maßgeblich zum Erfolg des Instituts bei.

Neue Ideen, effiziente Implementierungen und Verbesserungen bestehender Verfahren: Diese Ar-beitsschwerpunkte sichern den Wissenschaftlern und Ingenieuren des Fraunhofer IIS heute und in Zukunft eine weltweite Spitzenposition.

Neue Klangwelten

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New Dimensions of Multimedia

upgrade it into natural surround sound. The future MPEG standard ”Spatial Audio Object Coding” allows to modify a component part of an audio scene in real-time while being played back. Sound objects like instruments or voices can be mixed individually.

This new technology is suitable for entertainment and professional applications: In future video con-ferences the conference participants can be allo-cated to different loudspeakers and volume con-trolled according to the preferences of the user. Karaoke systems will be able to fade out vocals or instruments at the push of a button thanks to ”Spatial Audio Object Coding” and future genera-tions of home theatre equipments allow for the configuration of music listening to the comfort of personal preferences.

Technologies for Digital Broadcasting Systems

This multidisciplinary research area comprises mo-bile TV reception as well as data services for digi-tal radio systems. Fraunhofer IIS scientists develop solutions to receive DVB-H programs. Video and audio coding schemes are purpose-optimized for the application in mobile television to achieve out-standing picture and sound quality on mobile de-vices. For Internet TV (IPTV) audio and video quali-ty is of utmost importance. In order to meet the highest quality demands importance is given to correcting transmission errors and network fluctu-ation. Fraunhofer IIS engineers have contributed decisively to the co-development of new digital radio standards like Digital Radio Mondiale (DRM) or data services like NewsService Journaline. The standardization process is complemented by the development of professional high-performance servers for the operation of digital radio stations. These servers combine real-time audio coding, ag-gregation as well as processing of data services and multiplex generation. Numerous broadcasters worldwide depend on the Fraunhofer Multimedia DataServer for digital radio DAB or the Fraunhofer DRM ContentServer.

Multimedia Security Technologies

Already in the early 1990s the developers at Fraunhofer IIS began to protect copyrighted mate-rial. Three research areas are today’s focus: The scientists and engineers develop user-friendly and secure Digital Rights Management (DRM) systems based on open standards for internet-based ser-vices, cellular phone systems and radio systems.Another research focus is on technologies for con-ditional access systems based on HECA (High Effi-cient Conditional Access). Radio stations, for ex-ample, can allow specific client groups access to receive certain content guaranteeing a secure, economic and flexible system operation in all con-ditions. Fraunhofer IIS also develops novel audio watermarking technologies, which are as efficient in performance as previous watermarking systems, however, by far less complex.

Real-Time Implementations

The development of new multimedia technologies and schemes is only one mainstay of the business field audio and multimedia – essential for the suc-cess in the market is to provide the customer with a same-day availability of the latest technologies and to meet the highest performance require-ments. A team specialized on the efficient imple-mentation of multimedia technologies guarantees Fraunhofer IIS clients instant access to turnkey software solutions and contributes to the success of the institute.

New ideas, efficient implementation and enhance-ment of existing technologies: These competen-cies will sustain the international leadership positi-on in multimedia technology for the scientists and engineers of Fraunhofer IIS.

Recent fields of research at the Audio and Multimedia Realtime Systems departments

What has started with a handful of staff, today is the most important research lab in the area of audio coding: about 100 scientists and engineers at Fraunhofer IIS commit their work to audio and multimedia, paving the way for tomorrow's media world.

New research topics are surround audio and audio communication technologies, semantic audio pro-cessing, technologies for digital broadcasting sys-tems as well as multimedia security and transport technologies.

Surround Audio Technologies

The new compression technologies of Fraunhofer IIS allow for the transmission of full 5.1 surround sound in what has been a stereo domain until recently. This breakthrough is possible because of so-called parametric audio coding schemes, which automatically down-mix the original surround

signal to a stereo signal. Spatial cue side informa-tion transmitted together with the stereo signal guides the multi-channel reconstruction process of the surround sound on the receiver side. The fol-lowing two methods are based on this principle: Mp3 Surround complements the mp3 family with

a technology that compresses 5.1 channel audio providing full mp3 compatibility. The bit rate is only marginally higher than the one of stereo mp3.

MPEG Surround, at the same time, allows radio stations to switch to surround sound service in a smooth and cost efficient way as MPEG Surround enhances virtually any digital broadcasting audio codec from stereo to surround at a minimal in-crease in bit rate. Digital radio systems enhanced by MPEG Surround are fully compatible with all common receivers available on the market.

The playback of surround sound over stereo head-phones complements these highly efficient sur-round compression schemes maintaining the live-ly, spatial sound image for the listener.

Audio Communication Technologies

Communication applications like video conferen-cing systems or Internet telephony do not only re-quire excellent audio quality but also very low de-lays for the encoding and decoding process of the audio signals. If the delays are too long, a fluent conversation is just about impossible: The partici-pants tend to cut each other off and the conver-sation becomes stilted. In order to prevent that, many modern video conferencing systems use the MPEG-4 Low Delay AAC coding method.

The scheme was developed at Fraunhofer IIS and is the center piece of an audio communication system, comprising among others the audio co-decs AAC Low Delay and AAC Enhanced Low De-lay as well as mechanisms to alleviate transmission errors and network quality fluctuation. The result is a completely new telephone or video conferen-cing experience. The other person seems to be in the same room. Voice and ambient background noise are most distinguishable and the audio clari-ty makes conversations natural and effortless.

Semantic Audio Processing

The approach of semantic audio processing com-plements the compression technologies of Fraunhofer IIS: The technologies SX Pro or mp3 SX, for example, analyze a stereo signal to

New Dimensions of Multimedia

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Overview

Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS

With �� Institutes throughout Germany as well as numerous international research centers and liai-son offices in Europe, the USA and Asia, Fraunhofer-Gesellschaft has an established reputa-tion for excellence at the front rank of applied re-search and development. 1�,�00 staff members work with an annual research budget of 1.� billion Euros.

Founded in 1���, Fraunhofer IIS in Erlangen, Ger-many, ranks first among the Fraunhofer Institutes concerning headcount and revenues.

In close cooperation with partners and clients the institute provides research and development ser-vices in the following areas: Digital radio broad-casting systems, audio and multimedia technolo-gy, digital cinema systems, design automation and integrated circuits, wired, wireless and optical net-works, localization and navigation, high-speed ca-mera systems, imaging systems and nanofocus

X-ray technology, medical sensor solutions and communications technology in transport and logistics.

��0 employees conduct contract research for in-dustry, the service sector and public authorities. Fraunhofer IIS with its headquarters in Erlangen, Germany, has further branches in Nuremberg, Fuerth and Dresden. The budget of �� million Euros is mainly financed by projects. Less than �0 percent of the budget is subsidized by federal and state funds.

Überblick

Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

Die Fraunhofer-Gesellschaft gehört mit ihren �� Einzelinstituten in Deutschland und zahlreichen nationalen und internationalen Einrichtungen in Europa, USA und Asien zu den führenden Einrich-tungen für angewandte Forschung. Rund 1�.�00 Mitarbeiter bearbeiten das jährliche Forschungsvo-lumen von 1,� Milliarden Euro.

Das 1��� gegründete Fraunhofer IIS in Erlangen ist heute das größte Fraunhofer-Institut in der Fraunhofer-Gesellschaft.

In enger Kooperation mit den Auftraggebern for-schen und entwickeln die Wissenschaftler auf fol-genden Gebieten: Digitaler Rundfunk, Audio- und Multimediatechnik, digitale Kinotechnik, Ent-wurfsautomatisierung und integrierte Schal-tungen, drahtgebundene, drahtlose und optische Netzwerke, Lokalisierung und Navigation, Hoch-geschwindigkeitskameras, Ultrafeinfokus-Rönt-gentechnologie, Bildverarbeitung und Medizin-

technik sowie IuK-Technologien für die Logistik-Dienstleistungswirtschaft.

��0 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter arbeiten auf dem Gebiet der Vertragsforschung für die Indus-trie, für Dienstleistungsunternehmen und öffent-liche Einrichtungen. Das Fraunhofer IIS mit dem Hauptsitz in Erlangen, hat weitere Standorte in Nürnberg, Fürth und Dresden. Das Budget von �� Millionen Euro wird bis auf eine Grundfinanzie-rung in Höhe von �0 Prozent aus der Auftragsfor-schung finanziert.

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Unternehmensausgründungen

Ein Indikator für den Erfolg eines Fraunhofer-Instituts ist auch die Anzahl der institutsnahen Unternehmensgründungen. Durch »Spin Offs« des Fraunhofer IIS sind in den letzten �0 Jahren insgesamt zehn Unternehmen mit rund 1�� neu-en Arbeitsplätzen entstanden. Auf den kommen-den Seiten stellen sich vier Firmen vor, die aus den Abteilungen Audio und Multimedia-Echtzeitsyste-me hervorgegangen sind.

An obvious indicator of success of a Fraunhofer Institute is the actual number of spin-offs. Fraunhofer IIS fostered ten spin-offs which created 145 new jobs during the last 20 years. Four of those companies emerged from the Audio and Multimedia Realtime Systems departments and will be presented on the next few pages.

Spin-offs

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Megatec Electronic entwickelt und fertigt kunden-spezifische elektronische Schaltungen und Geräte.

Die Entwicklung umfasst Analog- und Digitalschal-tungen, VHDL-Logikentwurf sowie Mikroprozes-sorsysteme einschließlich Software. Hierzu stehen leistungsfähige Designwerkzeuge zur Verfügung, z. B. Leiterplatten-CAD mit Zuken-Cadstar.

Die Fertigung deckt sowohl den konventionellen Bereich als auch SMT mit Fine-Pitch und BGA-Bau-teilen ab. Sie ist auf kleine und mittlere Serien aus-gelegt, so dass auch für Spezialanwendungen und Nischenprodukte technologisch hochwertige Elek-tronikschaltungen angeboten werden können.

Die Firma wurde 1��� durch Dipl.-Ing. Gerhard Pirner gegründet. Derzeit werden �� Mitarbeiter beschäftigt, darunter vier Ingenieure.

Die wichtigsten Kunden der Megatec GmbH sind vorwiegend mittelständische Unternehmen aus dem Maschinenbau, der Automatisierungstechnik und der Medizintechnik sowie ein Anbieter von Security-Systemen für Banken.

Megatec Electronic

Megatec Electronic offers design and manufactu-ring of customspecific electronic circuits and devices.

The electronic-design covers analog and digital circuits, VHDL-Design as well as microprocessor systems including software engineering. Powerful design tools are used to obtain best results, e. g. PCB-CAD with Zuken-Cadstar.

The manufacturing-process reaches from through-hole-assembly to SMT with fine-pitch-parts. It is optimised for small and medium series. Megatec can offer technological state-of-the-art electronic equipment even for special low volume applica-tions.

The company was established in 1987 by Dipl.-Ing. Gerhard Pirner. 25 employees are cur-rently working for Megatec, four of them are graduate engineers.

The main customers of Megatec GmbH are medium sized companies in the area of mechani-cal engineering, robotics, medical systems and a supplier of security systems for banks.

Coding Technologies, einer der führenden Anbie-ter von Audiokompressionstechnologie, wurde im Jahr 1��� in Stockholm gegründet. Das revolutio-näre Potenzial der vom Schweden Lars Liljeryd 1��� entwickelten SBR (Spectral Brand Replica-tion)-Technologie, einer neuen Methode zur Effizi-enzsteigerung von Audiokompressionsverfahren, wurde im Rahmen gemeinsamer Projektarbeit mit Audio-Experten des Fraunhofer IIS in Erlangen er-kannt. Bereits im Jahre �000 erfolgte ein Spin-Off durch den Leiter der Audioabteilung des Fraunhofer IIS und Entwickler des weltweit ersten MP�-Decoder-Chips, Martin Dietz, der mit zehn Mitarbeitern die Coding Technologies GmbH in Nürnberg gründete. Seitdem schreibt das Unternehmen die Erfolgs-geschichte seiner Audio-Technologien konsequent fort: Ob mit dem MP�-Nachfolger mp�PRO, dem Audio-Codec MPEG-� aacPlus oder mit der neues-ten Entwicklung MPEG Surround – die Produkte von Coding Technologies sind mittlerweile führend in den Märkten für digitalen Rundfunk, mobile Musikanwendungen oder Internet-Streaming und -Download.

Coding Technologies

Coding Technologies, a leading provider of audio compression technology, was founded in Stock-holm in 1997. The revolutionary potential of SBR (Spectral Brand Replication) technology, initially developed by the Swede Lars Liljeryd in 1997 as a new method of improving the efficiency of audio compression schemes, was recognised by audio experts at the Fraunhofer IIS in Erlangen as a result of a series of joint projects. Subsequently in 2000, Martin Dietz, head of the audio division at Fraunhofer IIS and developer of the world’s first MP3 decoder chip, founded Coding Technologies GmbH in Nuremberg, Germany, with ten employees. Since then, the company has nurtured a considerable success story around audio technologies. Whether in relation to mp3PRO, the successor to mp3, the MPEG-4 aacPlus audio codec or the latest deve-lopment in MPEG Surround, Coding Technologies’ products are today recognised as the leading solutions in the digital broadcast, mobile music, Internet streaming and download markets.

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OPTICOM GmbH wurde 1��� von Dipl.-Ing. Mi-chael Keyhl als erster Spin-Off aus der Audio-Mul-timedia Abteilung des Fraunhofer IIS mit der Visi-on ausgegründet, für innovative Audiocodierver-fahren wie MP� adäquate Messtechnik bereitzu-stellen. In den Anfangsjahren hat OPTICOM mit dem Vertrieb der Original Fraunhofer MP�-Codier-software über einen E-Commerce-Server wesent-lich zum MP�-Erfolg des Instituts beigetragen und leistete Pionierarbeit im Consulting von Pilotpro-jekten zur Musikdistribution über das Internet und bei der Einführung von MP� als Audioformat für Computerspiele.

Der einstige Pionier auf dem Gebiet der wahrneh-mungsangepassten Qualitätsmesstechnik hat sich längst zum Markt- und Technologieführer für Sprach-, Audio- und Videoqualität entwickelt und sich seither ganz seiner Kernkompetenz verschrie-ben: So hat OPTICOM bereits vier internationale Standards für die Sprach- und Audioqualitätsmes-sung mit auf den Weg gebracht. Nach dem großen Erfolg mit PESQ, inzwischen weltweit Industrie-standard für die Sprachqualitätsmessung von VoIP- und Mobilfunknetzen, stellte OPTICOM mit PEVQ jüngst den neuesten Industriestandard für die Qualitätsmessung von Videoanwendungen für �G Videotelefonie und Mobile TV vor.

Die OEM-Technologie von OPTICOM findet sich in vielen Produkten weltweit führender Messtechnik- und Netzwerkanbieter.

Opticom

OPTICOM GmbH is the leading vendor for voice, audio and video quality measurement technology and OEM products for mobile and IP based net-work testing. With PSQM, PESQ, PEAQ and P.563, the pioneers in perceptual quality testing have been providing by now four international world-class standards for voice and audio quality measurement since the foundation of OPTICOM as a spin-off from Fraunhofer’s mp3 development team in 1995.

After the great success with PESQ, the internatio-nal standard for voice quality testing, the experts from Germany now also source PEVQ, the new industry standard to measure a perceptual video quality KPI for streaming, conferencing and mes-saging applications. OPTICOM’s proven OEM tech-nology can be found in most state-of-the-art pro-ducts of leading T&M vendors.

OPTICOM is a privately held company located in Erlangen, Germany, founded by Dipl.-Ing. Michael Keyhl.

Die MusicTrace GmbH wurde �00� gegründet und bietet Wasserzeichenlösungen zum Schutz von Musiktiteln an. Die Entwicklung dieser Tech-nologie wurde ursprünglich von den drei Grün-dern am Fraunhofer IIS maßgeblich vorangetrie-ben. Mit Hilfe der Wasserzeichen-Technologie ist es möglich, Zusatzinformationen versteckt und unhörbar mit der Musik zu übertragen. Auf diese Weise können individualisierte Kopien eines Mu-sikstücks erstellt werden, die später wieder dem jeweiligen Empfänger zugeordnet werden kön-nen. Mittlerweile setzen Musik-Downloadshops weltweit die MusicTrace-Technologie ein.

Zusätzlich zu der Weiterentwicklung und Ver-marktung der Wasserzeichentechnologie bietet MusicTrace »Airplay Monitoring«-Dienstleistungen an. Mehr als ��0 Radiosender in Deutschland, Österreich und der Schweiz werden hierfür rund um die Uhr auf bekannte Musiktitel beobachtet. Die Kunden erhalten neben detaillierten Einsatz-daten auch viele weitere Auswertungen wie z. B. Airplay-Charts. Diese Dienstleistung wird unter an-derem von dem Musikverband IFPI in der Schweiz in Anspruch genommen, dem alle großen Musik-firmen angehören.

�00� war MusicTrace mit seinem Unternehmens-konzept unter den drei Finalisten im bundesweiten Wettbewerb des Deutschen Gründerpreises. Seit �00� erwirtschaftet MusicTrace Gewinn.

Musictrace

MusicTrace GmbH was founded in 2005 and of-fers watermarking solutions to protect music. By means of this technology it is possible to transmit additional information hidden within music. In do-ing so, personalized copies of a music track can be created that allow tracking of unauthorized distribution thereof. Music download shops worldwide are customers of MusicTrace.

In addition, MusicTrace offers airplay monitoring services. More than 280 radio stations are moni-tored for numerous music titles. The customers are provided with a variety of statistics such as, for example, airplay charts. Since 2005, MusicTrace is official provider of airplay data for IFPI Switzer-land, an association including all major music companies.

Herausgeber: Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

Redaktion: Abteilung Presse und Öffentlichkeitsarbeit sowie Abteilungen Audio und Multimedia-Echtzeitsysteme

Fotos (alphabetische Reihenfolge): Bayerisches Staatsministerium des Inneren, Fraunhofer IIS, Kurt Fuchs, Karoline Glasow, MEV-Verlag, Technische Fakultät der Friedrich-Alexander-Universtiät Erlangen-Nürnberg.

Druck: Novadruck Goppert GmbH