High Definition Einstieg in die Technik und HD Anwendungen

Transkript

1 Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH) High Definition Einstieg in die Technik und HD Anwendungen Text zu Video, Standard bis Breitbild, Auflösung, Seitenverhältnis, Farb-Tiefe, Unterabtastung, Bandbreite, Over-/UnderScan, Re-Sampling, HD Büro, HD Photo, HD Video, HD Präsenz

2 High Definition HD Begriffe in digitaler Bildgebung HD - High Definition, High Dynamic, High Digital, Hard Disk, High Density; HD-ready - HD vorbereitet, unterster Einstieg bei 1280x720p@16*9 mit HDCP; HDTV - HD TeleVision, digitales Hochauflösendes Fernsehen, mit HDCP; HDV - HDefinition digital Video, 1280x720p@19Mbps und 1440x1080i@25Mbps; Full HD - Volle HD Auflösung 1920@1080, keine Aussage bit Tiefe, Bildrate, i/p; HDMI - HD Multimedia Interface, digital, Rückkanal, Bild, Ton, HDCP, bis 10 Gbps; HDCP - High-bandwidth Digital Content Protection, Digitaler Inhalts-Schutz; HD-SDI - HD Serial Digital Interface 1,456 Gbps, (SD-SDI 270 Mbps), BNC; HD-DVD, BD, AVCHD Einige HD Disc mit blauem Laser, und viele andere; HD-JPEG - Hoch-Skalieren von Still Video (VCD, S-VCD, DVD in NTSC / PAL; HD JPEG Verlustfreie Kompression HD-SDI auf SD-SDI und umgekehrt; XHD - Extreme HD, 16:10 PC Grafik Dual-Link DVI, NVIDIA GeForce, 2560x1600; HD Audio, HDCD - HD Compatible Digital, Audio CD 20 bit Studioqualität; Dolby TrueHD, DTS-HD - Digital Theater Sound HD, verlustfrei komprimiert; Seite 2 von 19

3 High Definition HyperText bis HD Video mit Text Juni TU Dresden, ZIH, VCC Seite 3 von 19

4 High Definition Auflösungen von Standard SD bis HD Video Luminance p Frames Pixel 4:2:0 Bandwidth Compr-Ratio Norm weit*hoch i Fields MHz Mbps compressed YCbCr:Mbps +=========+===========+=========+======+======+===========+===========+ mini DV 0720* p Voll Mbps 5 : 1 WPAL 1024* p Voll Mbps 36 : 1 Film 1280* p Voll Mbps 18 : 1 Half HD 1280* p Voll Mbps 166 : 1 HDready 1280* p Voll Mbps 139 : 1 WXGA 1366* p Voll Mbps 38 : 1 AVCHD 1440* p Voll Mbps 25 : 1 HDV * i Halb Mbps 23 : 1 Full HD 1920* i; 30p Mbps 47 : 1 Full HD 1920* p Voll Mbps 75 : 1 DCin 2k 2048* p; 96p Mbps 7 : 1 Seite 4 von 19

5 High Definition Größen von Standard SD bis HD, XHD Seite 5 von 19

6 High Definition Farb-Filter, Farb-Unterabtastung Bild-Aufnahme über klassische Optik mit allen Vor- und Nachteilen; Farb-Aufteilung über 1-, 2-, 3- oder 4-Chip Sensoren (CCD, CMOS); Seite 6 von 19

7 High Definition RGB Farb-Auszüge Nympfenbad im Dresdner Zwinger: Oben links RGB Echt-Farben; Oben rechts monochrom Y-Bild; Unten Farb-Auszüge 4 * 25%; GRGB Farb-Mosaik Filter; Seite 7 von 19

8 High Definition Farb-Differenz Kodierung Farb-Differenz Transformation und Farb-Unterabtastung 4:2:0 (4:1:1): Seite 8 von 19

9 High Definition DCT Kompression in JPEG und MPEG DCT 2D Basis-Frequenzen (JPEG, MPEG), Zick-Zack Quantisierung DC zu AC: Seite 9 von 19

10 High Definition HD Stills, HR Photo, HD JPEG, HDRI - Nach 1980 erreichen Foto- und Film-Scanner sowie Belichter 2 k und 4 k; Kodak Photo-CD 3072x2048 Pixel, danach PCD-Pro 6144x4096 Pixel; Philips CD-I, MPEG-1, VCD, S-VCD CD-ROM/XA, 1996 DVD/MPEG-2; zusätzlich Fraktal und Wavelet Kompression, Foto Disk, Foto-CD; abgerüstet Kodak Picture-CD 1536x1024 Pixel / JPEG; aufgerüstet Kodak mit Microsoft und Hewlett Packard Flash Pix Format; - Für CD/DVD Player entstehen unzählige inkompatible Formate für PC und TV; MegaPixel Digital Still Cameras DSC, (heute wird daraus HD-ready); - Seit 1992 auch Wasserzeichen, GUID, Inhalts-Schutz und Verschlüsselung; Digitale Fotografie 4 bis 6 MegaPixel JPEG überfordern TV und DVD; nach 300 Mann-Jahren Format-Krieg Verabschiedung von JPEG 2000; wieder neue Bild-Formate, 150 RAWs, Microsoft, Google HD GDI; HD-JPEG 1920x1080i@16:9, max 2 MPix, völlig überfordert von 10 MPix; Seite 10 von 19

11 High Definition Qualitätssicherung erst recht für HD Juni TU Dresden, ZIH, VCC Komplementär-Farb Auflösung im Stern mit Anti-Aliasing Seite 11 von 19

12 High Definition Farben neben, hinter, nacheinander Farb-Differenz Bildwiedergabe erfolgt in umgekehrter Analogie: Color-Upsampling 4:4:4, YCbCr zu RGB Transformation; Farb-Separation temporal oder lokal mit Mosaik, Delta, Strip Filter (Trio-Dot); Technologische Unterschiede zwischen Displays, Panels und Projektoren: CRT, LCD, TFT, OLED, Plasma, DLP, SED, Farb-Laser und vielen anderen; Seite 12 von 19

13 Juni TU Dresden, ZIH, VCC High Definition Kopf oder Fuß, schlank oder breit Aspect Ratio: 4:3 in 16:9, Scaling Varianten Seite 13 von 19

14 High Definition HDCP, DRM, CA, Grund-Verschlüsselung Seite 14 von 19

15 High Definition Erfahrungen, Empfehlungen, Schlußfolgerungen - HD-ready 720p ist 2007 im Pal Umfeld Historie, außer Mobil und Real Time; - Meiden Sie Interlaced wie 1080i, außer schnelle Bewegungen über 50/60 Hz; - Üben Sie an einfachen SD Vorgänger-Systemen, Entscheidung erst dann HD; - Lassen Sie sich ausreichend Zeit zur Auswahl, 10 % der geplanten Nutzung; - Bleiben Sie Digital, ansonsten nur einmal Analog/Digital Wandlung der Videos; - So weit wie nötig, so kurz wie möglich, Signale werden schlechter oder teurer; - Digital und HD sind und bleiben nicht verlustfrei, Generations-Verluste; - Resampling, Transcoding, System-Wechsel der Speichermedien vermeiden; - Full-HD progressiv mit vollen 60 Hz zwischenzeitlich Stand; - Bei PC Video-Grafik mindestens vorziehen, (darin 16:9); - Betrieblich und professionell sind DVI-DL, HD-SDI wichtiger als HDMI/HDCP; - Abwägen zwischen MPEG-2, MPEG-4/2, AVC/H.264, MPEG-4/11, JPEG-2000; - HD-DVD und BD-Disc sind Einwegprodukte, CD >20a, DVD=10a, HD-Disc<5a; ist kein neues HD System mit den heutigen mehr kompatibel; Seite 15 von 19

16 High Definition Zukunft bis 32 MegaPixel bis 2025 HDTV war gestern DCin und Next Generation TV/DVB, NHK Japan 2005: Quelle: Seite 16 von 19

17 High Definition Entwicklung der nächsten 5 Jahre Seite 17 von 19

18 High Definition und jedes Jahr eine neue Generation Bisherige Entwicklung: über 20 Jahre analog HDTV und 10 Jahre digital HDTV: - Wachsende Vielfalt erhöht Inkompatibilitäten, Konvergenz bleibt Illusion; SD-TV, mini DV, DVD-V, DVB und MPEG-2 sowie HD-SDI; HD-ready 720p; Full HD 1080i; nochmalige Änderung und Verdopplung aller bisherigen HD Standards: - 2x Bandbreite >10 Gbps, 2x Farbraum XvYCC, 2x Frequenz 120Hz, 2xbit 48 bit, 2x Zeilen 1440p, 2x AVCHD 24 Mbps, und weitere; Full HD 1080p; HD2 1440i; PC Video-Grafik 2560x1600@16:10 Vollbild, mindestens 60 Hz, DVI-DL; Ende des Analogen Video und TV, Abschaltung analoger Schnittstellen; Es gibt genug Raum und Komplexität für ständig neue Formate; Seite 18 von 19

19 High Definition auf dem Weg zur Tele-Präsenz Mont Blanc 4810 m im Juni Spitze des Eisberges: Tele-Presence demnächst natürlich in voller HD-Qualität Seite 19 von 19