Video, Formate und Codecs

Transkript

1 Video, Formate und Codecs Bauhaus-Universität Weimar - Fachkurs VJ - WS 05/06 Dipl.-Ing. Stefan Kraus 1 -->

2 Video (lateinisch für: Ich sehe ) bezeichnet im Sprachgebrauch : 1. die Videotechnik im allgemeinen 2. eine Videokassette (VHS) oder auch alle Bewegtbilddateien im Multimedia-Bereich, z.b. auf Video CD, DVD, Festplatte usw. 3. einen auf 2. gespeicherten Film. 4. ein Musikvideo Video/Fernsehformat in Europa: PAL ( Phase Alternating Line ) PAL wurde von Walter Bruch in Hannover/Deutschland entwickelt und 1963 zum Patent angemeldet. 720x576 ( 50 Halbbilder ), 24bit Farbtiefe in der Praxis : Alles was auf einem Fernseher läuft, im Allgemeinen Bild&Ton 2

3 Video-digital 1 seit 1996 DV Video PAL DV : 720x576, 3,125 MByte/sec, also rund 1 GByte pro 5 Minuten Vorteil : Material liegt schon in der Kamera digital vor und kann ohne erneutes Digitalisieren direkt über die IEEE 1394a / Firewire / i.link Schnittstelle in einen PC eingespielt werden. DV Video wird in einem MJPG Verfahren kompromiert, d.h. jedes Einzelbild ist ein richtiges Bild, im Gegensatz zu MEPG, wo es ganze Keyframes / Schlüsselbilder gibt, die Bilder dazwischen aber nur aus den Unterschieden zwischen den Keyframes interpoliert werden ( daher ungeeignet für Editing ). DV ist der DeFacto Standart für semiprofessionelle Produktionen

4 Video-digital 2 im Computer Videodaten nehmen unheimlich viel Platz weg - Datenrate eines digitalisierten herkömmlichen Farbfernsehsignals liegt bei 216 Mbit/s daher kommt der Kompression eine wichtige Rolle zu. Videodateien können in den verschiedensten Formaten gespeichert werden. Dabei ist wichtig zwischen Containerformaten und Payload zu unterscheiden. Die Container stellen Schnittstellen zur Multimediaarchitektur des Rechners her. Der eigentliche Inhalt ( Bild&Ton ) wird mit Codecs komprimiert. Quicktime ( Mac/PC ) ---> *.mov DirectX / AVI - Audio Video Interleave ( PC ) ---> *.avi 4

5 RGB Farbmodell Ein Byte ( = 8 Bit ) pro Farbanteil ( 255 Stufen ) 256 x 256 x 256 = = TrueColor RGB = 32 Bit RGBA = RGB + Alphakanal = 32 Bit 5

6 Codecs 1 (englisches Akronym aus coder und decoder) Als Codecs bezeichnet man Verfahren bzw. Programme, die Daten oder Signale digital codieren und decodieren. Beim direkten Umwandlen von einem Format in ein anderes spricht man auch vom Transcodieren oder encoden. Es gibt unzählige Video und Audio Codecs. Der bekannteste (Audio) Codec ist sicher MP3. Um einen Film abspielen zu können, muß der Rechner den verwendeten Codec installiert haben, was nicht immer der Fall ist. Viele Codecs kosten Geld. Für die Praxis ist wichtig zwischen Delivery Formaten und Editing * Formaten zu unterscheiden. Erstere eignen sich für Editing und Compositing, zweitere eher für die Distribution oder das Abspielen. Außerdem kann man zwischen Softcodecs ( Software und Prozessorabhängig ) und Hardwarecodecs ( Hardwareabhängig / Videokarten ) unterscheiden

7 Codecs 2 Arbeitscodecs uncompressed ( Quicktime & Avi ) Es wird keine Kompression angewendet, d.h. das Bildmaterial wird immer die optimale Qualität behalten. Eine Stunde Material benötigt ca. 132 Gb Festülattenplatz DV ( Quicktime oder Avi ) Arbeitscodec, durch DV Kamera schlau, kleine Qualitätsverluste, Nur PAL Auflösung Eine Stunde DV braucht ca. 13 GB Festplattenplatz Cinepak ( Quicktime oder Avi ) Sehr kompatibler Softcodec, unterstützt verschiedene Auflösungen und echte Frames Wird von VJs eingesetzt, da relativ klein, und schnell von der Platte ( Scratching ) MEPG2 (*.m2v) Der Codec für Video DVDs, kann aber auch als Datei verwendet werden

8 Codecs 3 Deliver Codecs MPG1 ( *.mpg ) Der Codec für Video CDs, Auflösung : 360x288 ( Halbes PAL ), sehr kompatibel, magere Qualität DIVX ( Avi ) Der MP3 unter den Videocodecs, MP4 Derivat, unterstützt verschiedene Auflösungen, auch HD MP4 ( Quicktime ) Ziemlicher neuer Codec, ideal um Video über das Netz zu veröffentlichen, Progressive Download, unterstützt verschiedene Auflösungen. Pendant unter Windos : WMA Flash ( Quicktime ) Flash ist ein Format für (animierte) Kurvengrafik, besitzt einen eigenen Videocodec und Scriptfähigkeit. Ist damit deutlich mehr als ein Codec und zeigt die Entwicklung im Digitalvideo 8

9 Codecs 4 Hi Definition 1080i (1440 X 1080 Pixel interlaced bei 50 bzw 60 Fps 720p, also 1280 X 720 Pixel Auflösung bei 60/50/30/25 Vollbildern pro Sekunde) Datenübertragung EEE1394/Firewire nach dem MPEG2-TS -Protokoll 9

10 Codecs 5 Hi Definition Professionell : DVCPro100 / Sony HDCam ( zwischen 100 und 140 Mbit/s) Consumer: HDV (Consumer High-Definition Digital Video) Canon, Sharp, Sony und JVC Dabei wird in einem anderen Format, nämlich MPEG HD in 1080i oder 720p Video und 48kHz/16-bit MPEG-1 Audio Layer II mit 384 Kbit/s auf DV Kassetten (mit maximal 25 Mbit/s) aufgezeichnet. HDTV - das Fernsehformat der Zukunft unterstützt Bildauflösungen von bis zu 1920 x 1080 Punkten

11 Codecs 6 divide et impera Einzelbilder ( *.tga, *.png, *.jpg ) Arbeitet man an aufwendigen Animationen eignen sich Einzelbildsequenzen am Besten. Vorteil : Wenig Kompression, Jedes einzelne Bild ist zugänglich. Format z.b. : Filmname_0001.tga - Filmname_1000.tga TGA : Unkomprimiert, 32-bit, d.h. unterstützt Alphakanal ( Transparenzinformation ) PNG : Kann über Farbtiefe komprimieren, unterstützt Alphakanal JPG : Verwendung bei bester Qualität, komprimiert um ca. 30% Filme könn(t)en so per Cut n Paste und Renamer ohne Software geschnitten werden ; ) Effekte etc. können als Action im Photoshop bearbeitet werden

12 Zielmedien 1 VHS / Video CD / SVCD Bei jeder Produktion muß man sich fragen, für welches Medium man arbeitet. Wie wird der Betrachter letztlich mit dem inhalt zusammentreffen? VHS hat seine Blütezeit gehabt und wird eigentlich nicht mehr bedient. Für (Super)Video CD gilt im Prinzip dasselbe. Vorteil ist jedoch die billige Erstellung und Distribution, da man normale CD Rohlinge verwenden kann, und die CDs von den meisten DVD Playern erkannt werden. Video CD / VCD : 352 x 288, MPEG-1 Bitrate max kb/s für die Bilddaten, genau 224 kb/s für die Stereo-Tondaten (im MP2-Format) und genau kb/s für die gesamten Daten liegen, minmale Menueführung möglich SuperVideo CD / SVCD : 480 x 576, MPEG-2 Die gesamte Datenrate darf laut Standard nicht über 2576 kb/s liegen 12

13 Zielmedien 2 DVD Wie VHS, S-VHS, VCD, SVCD und ihre Derivate setzt auch die DVD auf den Transport von klassischen Videosignal ( PAL/NTSC ), allerdings bei voller Auflösung. Dazu kommen interaktive Möglichkeiten, mehrere Audio- und Videospuren, Datentracks etc. die sich aus dem MPEG-2 Whitebook Standart ergeben. DVD Authoring Programme unterstützen je nach Anspruch und Preis nur einige oder alle dieser Funktionen. Inhalte auf DVD können in 16:9 oder 4:3 Seitenverhältniss hinterlegt werden. 4:3-1 : 1,333 16:9-1 : 1,777 Letterbox auf nicht 16:9 tauglichem Gerät 13

14 Zielmedien 3 DVD 2 Beim Arbeiten mit 16:9 ist streng darauf zu achten, nach dem Filmen alles weiter auch 16:9 anzulegen, da sonst schwere Verwirrung und Verzerrung droht. DVD-Rohlinge, die nur einmal beschreibbar sind: DVD-R und DVD+R. ( Auf Kompatibilität der Geräte achten! - MAC oft nur DVD-R ) Eine Standart DVD faßt 4,7 Gb, die maximale Datenrate beträgt 50 Mbit/s. Größere DVD Formate sind möglich. Es ist eine populäre Fehlmeinung, daß DVD eine bessere Auflösung als VHS bieten würde, die Auflösung ist genau gleich, die Bildqualität ist aber besser und aufgrund der digitalen Natur der Daten beim Kopieren und wie- derholten Ansehen geschützt. Die bisher genannten Zielmedien können meistens von Standalone DVD Playern, oder Softwareplayern auf dem Computer abgespielt werden. 14

15 Zielmedien 4 DVD 3 Ein weiterer Vorteil der DVD ist die Möglichkeit Datentracks auf dem Medium anzulegen, die in einem PC/MAC wie ein Speichermedium gelesen werden. Über eine Zusatzsoftware lassen sich diese Daten ( z.b. ergänzende PDF Dokumente oder sogar externe Webseiten ) dann direkt über die DVD Oberfläche anwählen. DVD Labels lassen sich per Siebdruck bedrucken, für Kleinserien und den Hausgebracuh gibt es mittlerweile gute und günstige Tintenstrahldrucker, die auf bedruckbare Rohlige drucken könen ( z.b. Canon PIMX 4000 ) DVDs lassen sich viel schneller und einfacher duplizieren als Bandmaterial. Ein Image der Datei kann auf die Festplatte gelegt werden und von dort auf die DVDs gebrannt werden. Die Zeit zum Duplizieren hängt von der Geschwindigkeit des Brenners ab, anders als bei einer Videokassette, wo Bespielung nur in Echtzeit möglich ist. Zuguterletzt spricht für die DVD, daß die Player mittlerweile spottbillig sind. Audio läßt sich auf Video DVDs in mehreren Spuren anlegen, dabei sind auch Raumklang Formate wie Dolby 5.1 möglich, was u.a. heißt, ich kann auch 5 verschiedene Audiosignale in ein 5.1 File packen

16 Zielmedien 5 Computer ( Internet, Handys, Organizer, PS2P etc. ) Während es bisher immer um das Einhalten bestimmter Formate ging, befreit uns der Computer als Abspielgerät von diesen Fesseln. Allerdings auch von der Gewissheit, welches Format denn nun das Richtige ist. Abgesehen von Codecs, die sich speziell auf bestimmte hardware-gebundene Formate beziehen ( DV, MPG1, MPEG-2) kann Digitalvideo auf dem Computer fast jede denkbare Auflösung annehmen. Ob sich das abspielen läßt hängt von vielen Faktoren auf dem jeweiligen Abspielrechner ab. ( Prozessor, Betriebssystem, Player, Festplatten, Grafikarte, RAM ). Darüberhinaus gibt es noch das Kriterium der Verbreitung. Standart Quicktime oder Avi Codecs, die bei jeder Distribution dabei sind haben genau wie MPG Files eine hohe Verbreitung und können fast von jedem Computer abgespielt werden. Neben dem Download einer Datei, läßt sich Video im Internet auch Streamen. Nahmhafte Anbieter sind Apple, Microsoft und Realvideo. Ist aber sehr aufwendig. Gute Zwischenlösung : Progressive Download (Quicktime) 16

17 Zielmedien 6 Show / VJing ( Stage, Event, Party, Live Übertragung ) Die abgebildete Aktion, Ihre Aufbereitung und ihre Betrachtung finden nahezu gleichzeitig statt. Videoprojektoren befreien das Medium völlig von seinen Grenzen als Bild und ermöglichen den Griff in den Raum. Projektionen werden eine Art dynamischer Oberfläche. Videobeamer: 1024 x 768 (native) Auflösung, 2000 ANSI Lumen, kompatibel mit 1280x1024 DLP : Spiegeltechnologie ( + günstig, + hoher Kontrast, - verfälschte Farben ) LCD : Durchleuchttechnologie ( - gut ist teuer, - Kontrast ist teuer, + Auflösung und Farben sind besser )

18 Input 1 (DV) Kameras Bei DV Kameras sollte man darauf achten, daß sowohl DV als auch Composite Buchse als Ein- UND Ausgang funktionieren. So kann man analoges Video in DV wandeln, und fertige Filme auf das Band ausspielen (und von der Festplatte löschen). Außerdem kann das Bandlaufwerk in der Kamera vom Computer gesteuert werden und so systematisch beim Schnitt eingesetzt werden. Die Richtung des Anschlußes läßt sich im Menü einstellen. Optischer Zoom bedeutet was, digitaler nicht. Eine Steady Shot Funktion sollte vorhanden sein, besonders glaubhaft bei großem Fotochip VJ Tip : Sony - Im Memory Stick Mode filmen : Kamera schaltet nicht ab ohne Band/Aufnahme 18

19 Input 2 Filmen mit (DV) Kameras SMPTE-Timecode ( hh:mm:ss:ff ) 01:45:13:23 = 1h, 45min, 13sek und 23 Frames ( Einzelbilder ) DV Material wird, wie jedes professionelle Videomaterial mit einem Timecode versehen. Dadruch bleibt auch während dem Schnitt am Computer jedes einzelne Bild auf dem Band adressierbar. Vorraussetzung : Auf dem Band sind keine Timecodesprünge! Dazu kann man entweder das ganze Band zu Anfang vorcodieren, d.h. man nimmt z.b. mit verschoßener Verschlußkappe das ganze Band auf, oder man steigt mit einer neuen Aufnahme immer genau am Ende der letzten Aufnahme ein. Daher mit PAUSE/PLAY arbeiten, nicht während dem Filmen rumspulen, und wenn dann die Aufnahme an einer Stelle neu beginnen, die bereits einen Timecode hat. LANGSAM! Nicht wild zoomen, keine zu schnellen Bewegungen, wenn man filmt kommt einem alles langsamer vor als es auf Band tatsächlich ist

20 Editing Schnitt und Schnitstelle Ein Film entsteht erst, wenn das gefilmte Material auch geschnitten wird. Dabei entsteht die Bedeutung nicht nur in den Bildern der einzelnen Einstellungen, sondern vor allem durch ihr Aufeinandertreffen bei einem Schnitt. Das was man nicht sieht wird im Kopf des Betrachters ergänzt. Heute machen nonlineare Videoschnittsysteme den Videoschnitt deutlich einfacher.es lassen sich leicht unzählige Varianten auszuprobieren. Dazu kommt die Vertonung, die zusammen mit dem Bild eine Geschichte erzählt. Ein Film bringt viele verschiedene Talente und Techniken zusammen

21 Compositing Die hohe Schule der Montage

22 Compositing Die hohe Schule der Montage Compositing ist ein Hybrid zwischen Schnitt und Fotomontage. Wie bei einer Fotomontage werden gedrehte und künstliche Elemente miteinander verschmolzen. Compositing macht alles möglich und läßt Schauspieler an Weltraumschlachten teilnehmen, Dinosaurier durch Dschungel sprinten und Grafiken durch die Gegend wirbeln. Es ist letztlich die Krönung digitaler Illusionsmalerei, und Traumziel für Echtzeitvideo Applikationen. 22