DaaS+ - Display as a Service Plus

01.03.2013 -

Abgeschlossen
DFKI & Deutsche Telekom AG

Name des Teilnehmers: Alexander Löffler

Beschreibung des IT-Forschungsprojekts: Das Projekt DaaS zielt auf die Virtualisierung der Verbindung von Pixelquellen und Displays ab. Anstelle der bisher üblichen, dedizierten 1-zu-1-Verbindungen über Videokabel (wie bspw. HDMI oder VGA) sollen Quellen und Bildschirme nur noch Ressourcen im überall verfügbaren, drahtgebundenen oder drahtlosen Netzwerk (Internet) sein, die frei über minimal komprimierte Videoströme miteinander verbunden werden können. DaaS erlaubt dabei sowohl, dass mehrere Pixelquellen gemeinsam an der Erzeugung jedes Bildes arbeiten als auch dass mehrere Bildschirme gemeinsam als größeres, hochauflösendes Display genutzt werden. Dabei werden auch heterogen zusammengesetzte Displays unterstützt. DaaS ist eine reine Softwarelösung, die einen Verzicht auf teure Spezialhardware für Pixelmultiplexing und -synchronisation möglich macht. Besonders der Aufbau gekachelter Display-Walls wird durch den Virtualisierungsansatz der Software stark vereinfacht: Die Displays einer zusammenhängenden Wand stellen ihre gesamte Anzeigefläche als gemeinsames “virtuelles Display” (VD) im Netzwerk zur Verfügung. Pixelproduzierende Anwendungen im System schreiben ihre Pixel dagegen in “virtuelle Framebuffer” (VFBs), welche dann für einen kontinuierlichen Pixelfluss mit VDs verbunden werden können. Die Aufteilung von Pixelbereichen auf Einzeldisplays und deren synchronisierte Darstellung über mehrere Geräte hinweg finden komplett in Software und transparent für die Anwendung statt.

Basierend auf dem aktuellen Stadium von DaaS ist die weitere zentrale Forschungsfrage, die es im Rahmen des Projekts DaaS+ zu beantworten gilt, die Reduktion der Latenz zwischen Pixelproduzent und -konsument. In einen VFB geschriebene Pixel werden Pixeloperationen wie Skalierung, Farbkonvertierung und Videoencoding unterzogen, bevor sie ins Netzwerk gesendet werden; auf VD-Seite findet der umgekehrte Prozess statt. Jede Zeit, die zwischen Pixelgenerierung und -darstellung vergeht, gilt es hierbei zu minimieren, um auch den Benutzern interaktiver Anwendungen keine merklichen Verzögerungen zuzumuten. Maßgeblich ist die benötigte Zeit, in der Interaktionssignale vom Anwender zur pixelproduzierenden Anwendung und die von der Interaktion modifizierten Pixel (z.B. durch geänderte Kameraposition oder Anwendungsmodi) zurück zum Auge des Betrachters gelangen. Weiteres großes Forschungsthema in DaaS+ wird die Synchronisation der displayseitig darzustellenden Inhalte über mehrere Anzeigegeräte hinweg sein. Von der Quelle geschriebene Pixel müssen zur exakt gleichen Zeit auf allen an einem VD beteiligten Displays dargestellt werden. Dies gilt besonders offensichtlich für stereoskopische Inhalte, die bei Verwendung aktiver Stereoseparation korrekt zu den Öffnungszeiten einer angeschlossenen 3D-Shutter-Brille angezeigt werden müssen. Dabei müssen auch die Schaltzeiten der beteiligten Displays selbst synchronisiert werden, weil die sonst auftretenden Unterschiede in der Aktualisierung benachbarter Displays zu einem Verlust des korrekten Stereo-Eindrucks und Unwohlsein beim Betrachter führen würden. Aber auch monoskopische Inhalte mit langsamen Kamerafahrten oder -schwenks leiden visuell unter asynchron schaltenden Displays und müssen daher weiter optimiert werden. Für DaaS+ untersuchen wir in diesen Themengebieten u.a. geeignete Hardwareunterstützung bei den Pixeloperationen auf Sender- und Empfängerseite, Video-Codecs und Protokolle zur Videoübertragung mit minimaler Latenz über das Netzwerk und die Ansteuerung von Display-Hardware aus einer generischen Software.

Software Campus-Partner: DFKIDeutsche Telekom AG

Umsetzungszeitraum: 01.03.2013 - 28.02.2015