BILDFORMATE MPEG2 MPEG1 DVD Produktion Uli Stöckle GmbH

Hintergrundinformationen zur DVD und MPEG Produktion (copyrights: Uli Stöckle GmbH 2004)

BILDFORMATE:

Aufgrund unterschiedlicher Darstellungssysteme unterscheidet sich Fernsehen massiv von Computerbildschirmwiedergabe oder Film.
Beim Fernsehen werden pro Sekunde 50 Halbbilder gezeigt (Vorteil: Bewegungen werden sehr harmonisch und flüssig dargestellt), ein Computermonitor ist grundsätzlich nicht in der Lage, Halbbilder zu zeigen und zeigt einen Videofilm statt mit 50 Halbbildern mit 25 Vollbildern pro Sekunde. Handelt es sich dabei um eine Aufnahme von einem Videoband, wird bei der Computerwiedergabe das Vollbild dadurch erzeugt, dass zwei Halbbilder übereinander in einem Bild dargestellt werden. Das führt zu hässlichen Querstreifen im Standbild, wenn es sich um ein bewegtes Bild handelt. Beim Fernsehen (PAL) wird die Auflösung in Bildzeilen (Halbbilder werden in Zeilen dargestellt) angegeben: PAL-Auflösung Standard 400 Zeilen, professionelle Videosysteme wie Betacam erreichen 500 Zeilen.

Beim Film werden 24 Bilder pro Sekunde gezeigt. Diese Bilder sind Vollbilder (Nachteil: im Kino werden auf der Großleinwand schnelle Bewegungen unter Umständen unangenehm dargestellt. Bsp: Im Fernsehen ist ein schneller Schwenk noch zu akzeptieren, im Kino kann solch ein Schwenk nicht gezeigt werden).

Seit Videofilme in Computern bearbeitet werden hat sich ein grundsätzliches Problem herauskristallisiert. Computermonitore haben quadratische Pixel (Bildpunkte aus denen ein Bild zusammengesetzt ist). Videos müssen bei der Digitalisierung vom Zeilenformat in dieses Pixelformat gewandelt werden. Dabei entsteht ein Problem: Wenn man versucht, eine Bildzeile in quadratische Pixel umzuwandeln, bleibt das Bildverhältnis unter Umständen nicht gewahrt. Aus diesem Grund hat man in der professionellen Videobearbeitung sehr früh zur Digitalisierung statt quadratischer Pixel rechteckige Pixel eingesetzt. Dieses Verfahren ist genormt und dahingehend optimiert, dass Videofilme digitalisiert werden, um sie anschließend wieder auf Videoband auszuspielen.

Auswirkungen in der Praxis:
Ein Videoband mit 500 Zeilen Auflösung wird in einem Computer zu einer Bilderfolge von Einzelbildern mit dem Format 720 x 576 Pixel. Dieses Format ist optimiert für eine anschließende Ausgabe des fertigen Film wieder auf Videoband (rechteckige Pixel). Videokarten, die es erlauben, analog Videofilme zu digitalisieren, digitalisieren häufig im Format 768 x 576 Pixel (quadratische Pixel). Dieses Format ist optimiert für die Computerbildschirmdarstellung. Wenn ein Digitalvideoband in einen Rechner übertragen wird (Firewire-Karte) wird es im "Originalformat" 720 x 576 Pixel abgespeichert. Soll dieser Film später nur auf Computerbildschirmen abgespielt werden, ist es sinnvoll

1. das Bildformat in 768 x 576 Pixel zu verändern
2. die Halbbilder in Vollbilder zu wandeln.

Erst dann ist sicher gestellt, dass sowohl Bildverhältnis (4:3) als auch Flüssigkeit der Bewegungen auf dem Computermonitor gewährleistet sind.

VIDEOSYSTEM IN DER ÜBERSICHT:

FORMAT     AUFLÖSUNG                     TON                                     ENTSPRICHT PIXEL                     FARBPROBLEM

VHS       max. 240 Zeilen     mono / neuere Modelle hifi-stereo             240 x 180               rot und blau
Video 8 max. 240 Zeilen                     Stereo                                        240 x 180               rot und blau
S-VHS    max. 400 Zeilen     mono / neuere Modelle hifi-stereo             320 x 240               vor allem rot, Farbversatz
Hi8         max. 400 Zeilen                     stereo                                         320 x 240               rot / Problem: hohe drop out-Rate, schlechte Haltbarkeit der Bänder
DV (allg. Formate) 500 Zeilen     bis 4-Kanal-Ton, hifi-stereo                 720 x 576               bei Farbverläufen kann es zu Farbtreppen kommen
DV-Cam (Sony) 500 Zeilen         bis 4-Kanal-Ton, Bild/ Ton verkoppelt 720 x 576               bei Farbverläufen kann es zu Farbtreppen kommen
DVC Pro (Panasonic) 500 Zeilen bis 4-Kanal-Ton                                    720 x 576              durch höhere Bandgeschwindigkeit minimal verbesserte Farbwiedergabe gegenüber DV
Betacam DigiBeta (Sony) 500 Zeilen bis 4-Kanal-Ton analog                720 x 576              kein Farbproblem
HDCAM über 750 Zeilen                4-Kanal-Ton                              ca. 1440 x 768               kein Farbproblem
DVD 500 Zeilen Dolby Surround (7 Kanäle) + 5 zusätzliche Sprachspuren 720 x 576          kein Farbproblem (je nach Kompression aber Artefakte)

COMPUTERCODECS ZUR VIDEOBEARBEITUNG:

Ein Codec ist dafür da, um "überflüssige" Daten aus Bildern zu entfernen und die Datenmenge zu reduzieren (Kompression).

Name /Baujahr/ Kompressionsverhältnis/ Kompatibilität/ Ton/ Subjektive Bildqualität

Cinepack ca. 1996 variabel, aber sehr große Datenmenge Windows / MAC stereo mäßig
Indeo 5.1 ca. 2000 sehr gut, variabel Windows / MAC stereo sehr gut
frühere Indeo-Codecs: ab Version 3.2 bis Version 4.5 zwischen 1996 bis 1999 gut, variabel Windows / MAC stereo gut
Microsoft DV-Codec 1999 5:1 festes Verhältnis Windows / MAC stereo gut
mpeg1 / mpg1 ca. 1994 variabel, definiert bis max. 352 x 288 Pixel (VCD-Format) alle stereo sehr gut
mpeg2 1999 variabel DVD-Softwareplayer muss installiert sein bis Dolby Surround (7 Kanäle) sehr gut
mpeg4 2002 variabel Windows + neue DVD-Player 9 Kanäle sehr gut, unterstützt HDTV

DATEINAMENENDUNGEN BEI VIDEOBEARBEITUNG IM RECHNER:

avi:

Windowsbezeichnung für Filmdatei, sagt nichts über den verwendeten Codec aus und damit nichts über die Bildqualität.
Ein nicht komprimierter Film im avi-Format (also ohne Codec) erreicht eine Datenrate im Format 720 x 576 von 30 MB pro Sekunde. Das bedeutet, dass ein Videofilm von 100 Sekunden Länge bereits 3 GB groß wäre. Unter Windows sind Videodateien (avi) nur bis zu einer Größe von 2 GB zulässig. Erst unter Windows XP/2000 mit NTFS wurde diese Beschränkung aufgehoben.

mov:

MacIntosh- bzw. Apple-Bezeichnung für Filmdateien, sagt nichts über den verwendeten Codec aus (hier sind praktisch sämtliche Codecs genauso verfügbar wie unter Windows, also Indeo etc.).
Um mov-Dateien auf einem Windows-PC abspielen zu können, muss Quick-Time installiert sein. Umgekehrt benötigt ein Mac-User den Windows Media-Player, um avi-Dateien abspielen zu können.

mpeg:

Das mpeg-Format ist grundsätzlich betriebssystemunabhängig. Vor allem mpeg1-Dateien laufen nicht nur auf Mac- und Windows-Rechnern, sondern auch auf Linux-Maschinen.
Mpeg bzw. Mpg beinhaltet bereits die Information, dass der mpeg-Codec zur Datenreduzierung genutzt wird. Mpeg2 ist als Format das "eigentliche" DVD-Format. Auf einer DVD findet man sogenannte VOB-Dateien. Dahinter verbergen sich mpeg2-Dateien.

VIDEOFILME FÜR MÖGLICHST BREITE ANWENDUNGEN:

1. Die Videokamera sollte den Vollbildmodus unterstützen, heißt "Frame Mode" oder "Progressive Mode".
2. Das Material darf nicht unterbelichtet sein.
3. Der Ton sollte auf 2-Kanal-Ton stereo beschränkt werden: 48 KHz, 16 Bit
4. Falls die Kamera keinen Vollbildmodus unterstützt, sollten Halbbilder zu Vollbildern gewandelt werden.
5. Das Ausgabeformat für Computernutzer sollte mpeg1 sein mit einer max. Bildgröße von 352 x 288 Pixel (VCD-Standard), Datenrate 1150 KB pro Sekunde, Ton zwischen 32 KHz mono und 48 KHz stereo.
So erstellte Dateien sind sowohl als VCD (Video Compact Disc) auf jedem Stand-alone-DVD-Spieler als auch auf allen Rechnern als mpeg1-Dateien abspielbar.
Einziges Problem: Sollte der Endbenutzer DivX installiert haben, kann es zu Problemen beim Abspielen kommen. Das liegt an einer Inkompatibilität der zum freien Download im Internet verfügbaren DivX-Software. Sollte dieses Problem auftauchen, reicht die Deinstallation der DivX-Software und die mpeg1-Dateien sind abspielfähig.

WELCHE VORTEILE BIETET DIE PRODUKTION IM VOLLBILDMODUS:

1. Abspielfähigkeit auf Computern.

2. Abspielfähigkeit auf Fernsehern, denn der Fernseher zeigt dann zwei identische Halbbilder hintereinander. Subjektiv wirken die Bilder dadurch schärfer. Allerdings empfinden manche Zuschauer ein leicht erhöhtes Flimmern.

3. Die Möglichkeit, das Videomaterial für einen Kinospot einzusetzen, sogenanntes Fazen.

BILDVERHÄLTNISSE IN TV, COMPUTER UND KINO:

TV: 4:3, 16:9
Kino: 1:1,66, 1: 1,85, 1:2,35
Computer: je nach Codec fast beliebig

Grundsätzlich sind die Bildverhältnisse zwischen TV und Kino nicht kompatibel. Ein mit einer Videokamera aufgezeichneter Film ist zu hoch und zu schmal, um eine Kinoleinwand auszufüllen. Das heißt, das Bild muss entweder verzerrt werden (Köpfe werden breiter), oder aber beschnitten (oben und unten fehlt nachher was). Das gängigste Kinoformat ist 1:1,85, das entspricht noch am ehesten dem 16:9-Format. 1:1,66 ist heute faktisch im Kino überholt und 1:2,35 entspricht Cinemascope.

Viele Kameras im Videosektor unterstützen 16:9-Aufzeichnung (letterbox, nicht anamorph). Diese ist als völliger Blödsinn zu betrachten:
Denn laut Definition ist das DV-Videoformat für Bildgrößen von 720 x 576 Pixel vorgesehen, d. h., in der Praxis zeichnet eine Kamera im 16:9-Modus oben und unten zusätzlich nur schwarze Balken statt Bildanteile auf. Soll heißen, dass das Bild bereits in der Kamera beschnitten wird und der 16:9-Modus bietet keine bessere Bildqualität als die 4:3-Aufzeichnung. Sinnvoll ist eine 16:9-Aufzeichnung nur dann, wenn die Videokamera in diesem Modus auch eine bessere Bildqualität liefert, anamorphe Aufzeichnung.

HDTV = High definition Television

Viele Videoschnittprogramme unterstützen anamorphe (nicht zwangsweise HDTV) oder HDTV Aufzeichnung und damit eine echte 1980 x 1080 Auflösung oder 16:9-Auflösung noch nicht.

Im Allgemeinen gilt, dass das Übertragen von Videofilmen auf Zelluloid sehr kostenintensiv ist (fazen). Für einen 30-Sekunden-Film incl. Ton muss man rund 1.500 Euro rechnen. Entscheidend dabei ist die Übertragungstechnik: Laserbelichtung, z. B. Arri bzw. Bavaria

Grundsätzlich eignen sich zum Fazen nur Videobänder ab einer Auflösung von mindestens 500 Zeilen, also Betacam oder DV-Video. Videosysteme wie SVHS oder Hi8 sind qualitativ für solche Großprojektionen ungeeignet.

Beim Drehen sollte in jedem Fall darauf geachtet werden, dass eine 3-Farben-Chip-Kamera benutzt wird, da billige 1-Chip-Kameras weder mit ihrer Rot- noch Blau-Wiedergabe auf einer Kinoleinwand und Zelluloid überzeugen können.

Ein besonderes Problem stellen die unterschiedlichen Filmgeschwindigkeiten dar.
Wenn ein Videofilm mit 25 Bildern pro Sekunde im Kino gezeigt werden soll, wird dieser Film ein Bild pro Sekunde langsamer projiziert, das heißt in der Produktion, dass ein Videospot auf einem Fernseher eine Länge von 27 Sekunden hat und derselbe Spot im Kino rund 30 Sekunden.
Umgekehrt laufen Spielfilme, die für das Kino produziert wurden im Fernsehen schneller. Das kann bei einem 2-Stunden-Film durchaus einige Minuten ausmachen.

INTERNATIONALE FERNSEHSYSTEME:

In Zentraleuropa hat sich PAL durchgesetzt.
Wie bereits erwähnt, ist PAL definiert mit 25 Bildern pro Sekunde (entspricht 50 Halbbildern pro Sekunde) mit einem Bildverhältnis 4:3 und einer Computerumsetzung von 720 x 576 Pixeln.
Dieses System unterscheidet sich grundlegend vom amerikanischen Fernsehsystem NTSC.
NTSC ist definiert mit 29,97 Bildern pro Sekunde bzw. 30 Bildern pro Sekunde, entsprechend 59 bzw. 60 Halbbildern pro Sekunde.

Außerdem ist im amerikanischen Standard die Computerumsetzung definiert auf 720 x 480 Pixel.

Massive Schwierigkeiten ergeben sich bei der Umwandlung von PAL in NTSC bzw. umgekehrt, weil es nicht reicht bzw. unmöglich ist, einen Film mit 5 Bildern zu schnell oder zu langsam laufen zu lassen. Der Film muss bei solch einer Umwandlung neu abgetastet werden.
Auch Videoschnittprogramme bieten hier häufig nur unzureichende Möglichkeiten.

FARBEN IM VIDEO UND AUF DEM COMPUTER:

Das PAL-System hat nur einen beschränkten Farbumfang und einen geringeren Kontrastumfang als ein Computersystem.

Farbwerte sind in einem Computer in einem sogenannten RGB-Raster definiert. So wird weiß dargestellt als R255 G255 B255.

Ein Fernseher im PAL-System kann vor allem im Rot- und Blaubereich kein reines Rot wie es der Computer generiert, anzeigen.
Ein reines rot im Rechner ist definiert als R255 G0 B0, ein Fernseher kann hier max. R 219 G0 B0 anzeigen, d. h. computergenerierte Farben müssen über einen PAL-Filter geschickt werden. Das wiederum bedeutet, dass die Farben auf einem Computermonitor NICHT den Farben auf dem Fernseher entsprechen.

Fernsehsender lehnen grundsätzlich Videomaterial ab, das übersättigte Farben enthält.

COMPUTERVORAUSSETZUNGEN ZUR VIDEOWIEDERGABE:

Mpeg1 352 x 288 ab Pentium 1, 166 MHz
Mpeg2 720 x 576 ab Pentium 2, 366 MHz
Mpeg3 720 x 576 ab Pentium 3, 900 MHz
Indeo-Codec je nach Kompression ab Pentium 3, 500 MHz

Ein häufiges Problem ist, dass bei mpeg-Filmen nach einer Laufzeit von mehreren Minuten Bild und Ton nicht mehr synchron sind.
Das liegt zum einen an Prozessoren, die unterdimensioniert sind und zum anderen daran, dass die Datenrate zu hoch ist und die Daten nicht schnell genug von der CD oder DVD oder von der Festplatte gelesen werden können.

Ein weiteres Problem ist die sogenannte Mux-Rate. Beim mpeg-Film sind Ton- und Bilddaten verschachtelt und wenn diese Struktur (GOP) falsch gesetzt ist, verliert der Film die Synchronisation.

DATENRATEN, QUALITÄT UND STANDARDS:

Gekaufte DVDs haben in der Regel Datenraten von 4500 bis 6000 KB pro Sekunde. Die erreichbare Qualität ist dabei höher als die von Digitalvideos.

Der mpeg2-Codec, der hier verwendet wird, liefert ab etwa 3600 KB pro Sekunde sehr gute Ergebnisse. Unterhalb dieser Datenrate wird die Bildqualität sehr schnell sehr schlecht. Als max. Datenrate sind rund 9800 KB pro Sekunde definiert (für DVDs).

Als ansprechender und qualitativ hochwertiger Richtwert für selbst erstellte DVDs kann man 6000 KB pro Sekunde setzen. Wichtig dabei ist, dass manche mpeg-Codierer bei variablen Bitraten (VBR) Pumpeffekte erzeugen.
Um bestmöglichste Bildqualität und Kompatibilität zu erreichen, nutzt man konstante Bitraten (CBR). Diese verhindern pumpen und stellen geringe Anforderungen an die Abspielgeräte.

Mpeg1 ist ein offener Standard und obwohl er offiziell nur bis 352 x 288 Pixel definiert ist, unterstützt er auch größere Bildgrößen bis hin zu 720 x 576 Pixel.
Mpeg1 bietet dabei bei Datenraten ab 2000 KB pro Sekunde ein ausgesprochen gutes Bild. Das bedeutet in der Praxis, dass der mpeg1-Codec bei kleinen Datenraten bessere Ergebnisse bringt als der mpeg2-Codec.

Mpeg4 stellt sehr hohe Hardware-Anforderungen, ist allerdings im Ergebnis deutlich besser in der Komprimierung als mpeg1 und mpeg2.

Ein Standard für mpeg4-CDs oder -DVDs ist noch nicht verabschiedet.

Der Standard für mpeg1-Video-CDs ist, wie bereits beschrieben, 352 x 288 Pixel, 25 Bilder pro Sekunde, Datenrate 1150.

DVD:

Selbst erstellte DVDs sind bislang nur auf DVDs der Kategorie 5 möglich. (neu jetzt Duallayer! = Cat 9)
Diese DVDs unterscheiden sich von gekauften DVDs durch eine geringe Kapazität und weniger Spuren. Sie sind nur einfach beschichtet.

Kauf-CDs der Kategorie 9 haben mehrere Schichten.

Viele DVD-Player der älteren Generation können nur DVD- abspielen. Seit Mitte 2002 wurde das sogenannte DVD+System etabliert.
Neuere DVD-Player spielen häufig DVD+ und keine DVD-.
Selbstgebrannte DVDs waren ursprünglich MInus definiert (DVD-). Das neu eingeführte DVD+System soll sich als endgültiger Standard durchsetzen.

Grundsätzlich empfiehlt sich ein DVD-Brenner, der beide Formate unterstützt.

Eine DVD- oder DVD+ kann jederzeit als Master für eine normale DVD genutzt werden. Die entsprechenden DVDs aus dem Presswerk sind dann neutral. ES empfiehlt sich sogenante Images anzuliefern und eher auf Minusformate zu setzen.

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