Komprimiert: DVD-Video auf eine CD-ROM

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1 Komprimiert: DVD-Video auf eine CD-ROM Was wir heute in dieser Stelle vorstellen, grenzt an eine Sensation. Man muß sich das einmal vorstellen: Mit Hilfe eines kleinen Tools ist es jetzt möglich, den Inhalt ganzer DVDs ohne sichtbaren Qualitätsverlust auf die Größe einer CD-ROM zu speichern. Damit wird die Anschaffung eines teuren DVD-Brenners mit begrenzter Speicherkapazität hinfällig. Hinzu kommt: Das komfortable Programm ist kostenlos im Internet erhältlich und zudem variabel einsetzbar. Um ein bis zu 9 GB fassendes Video von einer DVD auf eine CD-ROM zu kopieren, ist allerdings hoher Rechenaufwand und viel Zeit notwendig. Schließlich muß die Datenmenge auf bis zu ein Zwölftel reduziert werden, damit die begrenzte Speicherkapazität der CD-ROM mit maximal 700 MB ausreicht. Diese hohe Datenkompression bei digitalem Video ist erst durch den neuen Videokomprimierungsstandard MPEG-4 möglich. Prinzipiell ist MPEG-4 eine Erweiterung des MPEG-2-Verfahrens, wobei sich MPEG-4 universeller einsetzen läßt. Die Historie von MPEG geht bis ins Jahr 1987 zurück. MPEG steht für Motion Pictures Expert Group, einer weltweiten Organisation, die hersteller- und Plattform-unabhängige Standards für Videokompression entwickelt. Die erste Entwicklung wurde im Jahre 1992 mit MPEG-1 vorgestellt. Dieses Videoformat bildete die Grundlage für die in Europa weniger erfolgreiche Video-CD. MPEG-1 eignet sich aufgrund seiner begrenzten Auflösung von 352 x 288 Bildpunkten nur für den Heimbereich, wobei die erzielbare Videoqualität im Verhältnis zur Datenrate unter heutigen Gesichtspunkten eher dürftig ist. MPEG-2 wurde im Jahre 1995 vorgestellt und baut im wesentlichen auf MPEG-1 auf. Eine wesentliche Erweiterung ist die höhere Auflösung von maximal 720 x 576 Bildpunkten, so dass eine deutlich bessere Videoqualität erreicht wird. Das neueste Format heißt MPEG-4 und wurde erst im Dezember 1999 von der MPEG-Group verabschiedet.

2 Eine Filmsequenz von der DVD liegt grundsätzlich im MPEG-2-Format vor. Dieser Ausschnitt stammt von dem Kinohit "Matrix" und ist mit dem normalen Mediaplayer dargestellt. Hier ist die gleiche Videosequenz im MPEG-4-Format zu sehen. Es sind kaum sichtbare Qualitätsunterschiede zu verzeichnen, obwohl das Datenvolumen nur zirka ein 1/11 des ursprünglichen MPEG-2-Videos beträgt.

3 MPEG-4: Hohe Videoqualität bei niedrigem Datenstrom Gegenüber den älteren und etablierten Kompressionsverfahren wie MPEG-1 und MPEG-2 weißt MPEG-4 folgende wichtige Neuerungen auf: inhaltsabhängige Encodierung von Bildern und Video erhöhte Encoding-Effizienz, effiziente Kompression von Bildern, Video, und Texturen sehr variable Auflösungen skalierbare Komplexität erweiterte Fehlerkorrektur erhöhte Flexibilität bei objektbasiertem Encoding geringe Bufferverzögerung Global Motion Compensation (GMC) inhaltsabhängige Skalierbarkeit von Texturen In dieser Tabelle sind die einzelnen MPEG-Verfahren vergleichend dargestellt. Besonders auffällig ist die Tatsache, dass MPEG-4 trotz hoher Auflösung mit einer niedrigen Datenrate auskommt. Ähnlich wie MPEG-2 besteht auch MPEG-4 aus verschiedenen Profilen. Somit läßt sich Audio-/Videodatenstrom an die jeweilige Anwendung anpassen. MPEG-4 berücksichtigt die Besonderheiten aus den Mischbereichen Computer, Telekommunikation und Fernsehen. Dabei werden nicht nur rechteckige Pixel sondern auch einzelne Objekte in einer Szene kodiert. Dazu ein kleines Beispiel: Ein Fahrzeug fährt vor einem bestimmten nahezu festen Bildhintergrund. Während das Gesamtbild in vielen rechteckigen Bildern kodiert wird, kann das Fahrzeug als Objekt herausgelöst vom nicht bewegten Bildhintergrund als Sprite behandelt werden.

4 Flask MPEG - eine DVD-Kopie bitte! Ein sehr interessantes Programm, bekannt unter dem Namen "Flask MPEG", ist in der Lage, ganze Filme von DVD in das platzsparende MPEG-4-Format umzuwandeln. Das Tool kann man unter ( kostenlos herunterladen. Wir haben umfangreiche Tests mit diesem Programm durchgeführt und sind mit der erzielbaren Videoqualität sehr zufrieden. Und so funktionierts am besten: Zuerst werden alle Dateien mit der Endung.VOB (Video Objekt File) mit einem geeigneten Tool auf die Festplatte kopiert. Anschließend kann das Programm Flask Mpeg gestartet werden. In diesem Menü werden die Auflösung, Bildwiederholrate und idct-optionen des MPEG-4-Videos eingestellt. Dennoch: Bei Aktivierung der MMX- Funktion sind keine großen Geschwindigkeitssteigerungen zu erwarten. Ein weiteres Menü des Flask Mpeg Encoders: Allerdings führt die im Bild gezeigte Auswahl "HQ Bikubische Filterung" zu einem relativ großen Datenstrom. Für kompakte Filegrößen empfiehlt sich die Einstellung "Nächster Nachbar".

5 Dieses Menü zeigt die Auswahl für die Qualität des Audiosignals. In der gezeigten Variante wird der Audioanteil im MPEG-1 Layer III Verfahren codiert.

6 DivX ;-) - der beste MPEG-4-Codec unter Windows 98/2000 Um die aufgezeichneten MPEG-4-Sequenzen wiedergeben zu können, ist ein spezieller Software-Codec notwendig. Obwohl die von Flask Mpeg ausgegebenen Dateien die Endung.AVI haben, handelt es sich in jedem Fall um MPEG-4- Dateien. Der beste Codec ist derzeit der Divx, der als Freeware unter ( erhältlich ist. Die Audio- /Video-Treiber zur Wiedergabe von MPEG-4 werden als Plug-in zum bestehenden Microsoft-Player (im Betriebssystem von Windows 98 SE oder Windows 2000 enthalten) hinzugefügt. Der derzeit beste Software-Codec für MPEG-4 ist der Divx. Bei der Wiedergabe einer MPEG-4-Datei wird der Software-Codec (im Bild der Divx) angesprochen.

7 Der Divx-Codec läßt sich an die individuellen Bedürfnisse anpassen. Doch Vorsicht: Die CPU-Auslastung ist in jedem Fall sehr hoch. Dieses Bild zeigt die beiden MPEG-4-Codecs für Video, die unter der Systemsteuerung zu finden sind. Eines muß an dieser Stelle auf jeden Fall klar sein: Zur Wiedergabe von MPEG-4-codierten Videofilmen ist recht anspruchsvolle Hardware erforderlich. Im Test benutzten wir ein System, welches mit einem AMD Thunderbird mit 800 MHz und 128 MB Speicher ausgestattet war. Bei Vollbildwiedergabe (1024 x 768 x 16) des in der Auflösung 720 x 576 Bildpunkte kodierten Videos betrug die CPU-Auslastung unter Windows 2000 immerhin knapp 80 Prozent. Freunde des Sockel 7 werden dagegen enttäuscht: Mit einem AMD K6-2/450 gelang uns im Test keine ruckelfreie Bildwiedergabe.Einen noch größeren Rechenaufwand verlangt die Encodierung von MPEG-2-Dateien mit Hilfe des Flask-Mpeg-Programmes. Zur vollen Umwandlung eines DVD-Videos ins MPEG-4-Format sind durchschnittlich 10 Stunden notwendig. Hierbei hängt die Geschwindigkeit wiederum stark vom eingesetzten Prozessor ab. Ansonsten sind Systemvoraussetzungen relativ gering, um Videos vom MPEG-2-Format nach MPEG-4 zu konvertieren.

8 Voraussetzungen zum Kopieren von DVDs: PC-System mit DVD-ROM-Laufwerk (Ländercode evtl. freigeschaltet) Prozessor ab 450 MHz, da hohe Rechenleistung erforderlich Windows 98 oder Windows 2000 Flask Mpeg und Divx-Software-Codec Dieses Bild zeigt die Details eines nach MPEG-4 kodierten Videofiles. Diese Datei mit einer Spielzeit von über 108 Minuten bei voller PAL-Auflösung belegt geradeeinmal 698 MB und paßt somit auf eine CD-ROM. Hohe Bildqualität trotz hoher Kompression: Diese Sequenz stammt aus einem bekannten Kinofilm und besitzt eine Datenrate von 110 KB pro Sekunde.

9 Vergleich von MPEG-2 und MPEG-4 Unter den in der Praxis eingesetzten MPEG-Verfahren weist das aktuelle MPEG-4 die höchste Effizienz beim Encoding auf. Hauptverantwortlich dafür ist ACE (Advanced Coding Efficiency) - ein Kodieralgorithmus, der erstmals bei MPEG-4 zum Einsatz kommt. Mit Hilfe der Objektorientierung und im Zusammenspiel mit ACE sind sehr niedrige Datenraten erreichbar. Somit läßt sich ein kompletter Videofilm in voller PAL-Auflösung (720 x 576 Bildpunkte) und Stereoton (16 Bit, 48 khz) auf einer einzigen CD-ROM unterbringen. Genauer gesagt: 700 MB Speicherplatz sind für die meisten Filme, die bis zu 110 Minuten Länge haben, vollkommen ausreichend. Dagegen belegt ein Film im MPEG-2-Format bei gleicher Auflösung zirka den 11-fachen Speicherplatz (DVD mit 8 GB). Während die Datenrate bei MPEG-2 sehr eng an das jeweilige Profile gekoppelt ist, läßt sich MPEG-4 sowohl beim Audio- als auch beim Videodatenstrom über einen weiten Bereich skalieren. Audiosignale können von 2 Kbit/s bis 24 Kbit/s verarbeitet werden, während Video in einem weiten Bereich zwischen 5 Kbit/s bis 10 Mbit/s variierbar ist. Infolge dieser Skalierbarkeit lassen sich Audio-/Videodaten gezielt an das jeweilige Einsatzgebiet anpassen. MPEG-2 kommt im wesentlichen bei drei großen Anwendungen zum Einsatz: Als Datenformat auf einer Video-DVD, als Datenstrom beim digitalen Fernsehen und beim Videoschnitt für digitales Videobroadcasting. Anwendungen für MPEG-4 Die Anwendungen für das neue Videoformat MPEG-4 sind nahezu unbegrenzt: Der Heimanwender kann MPEG-2- Videos platzsparend auf CD-ROM unterbringen. Somit lassen sich zum Beispiel DVDs am heimischen PC ins MPEG-4- Format umwandeln, um sie später am Notebook (ohne DVD-ROM-Laufwerk) abzuspielen. Weiterhin lassen sich Tonsignale per "Audio on demand" übers Internet per MPEG-4-Kompression verbreiten. Die Möglichkeiten des Digital Audio Broadcasting sind dadurch gegeben, da sie mit einer geringen Bandbreite von zirka 16 kbit/s auskommen. Ebeneso verhält es sich mit Videoservices und Animationen von 2D- oder 3D-Objekten, die variabel mit verschiedenen Datenraten gleichzeitig übers Internet vertrieben werden können. Der neue Mobilfunkstandard UMTS baut ebenfalls auf den Kompressionstechniken von MPEG-4 auf. MPEG - Kurzer Ausblick MPEG-4 stellt den aktuellsten Stand bei Videokompressionstechniken dar. Schon die beiden älteren Verfahren MPEG-1 und MPEG-2 haben für eine weite Verbreitung von digitalem Video am PC und Notebook gesorgt. Der Nachfolger von MPEG-4 steht schon in den Startlöchern und heißt MPEG-7. Dieser Videostandard wird voraussichtlich im Juli 2001 vorgestellt und hat im wesentlichen eine Objektsuchroutine integriert. Auch MPEG-2 bekommt noch einige Erweiterungen, so dass der Nachfolge-Standard MPEG-21 heißen wird. Fazit: MPEG-4 - sehr effizientes und universelles Videoformat Eines steht fest: MPEG-4 revolutioniert mit seinem niedrigen Datenstrom bei vergleichsweise hoher Videoqualität den Markt für digitales Video. MPEG-4 verfügt über bessere Kompressionsalgorithmen als MPEG-1 und MPEG-2. Allerdings ist zum Encoding einer MPEG-4-Sequenz ein hoher Rechenaufwand notwendig: Selbst ein schneller PC benötigt zur Konvertierung eines Films im MPEG-2-Format mit Hilfe des Flask Mpeg Programms mehrere Stunden. Dennoch kann sich die Qualität sehen lassen: Bei einer gewählten Datenrate von 110 KB pro Sekunde ist die Darstellung kaum vom Original zu unterscheiden.

10 MPEG-4: Aus 8000 MB werden 700 MB! Viele Leser, die mit grossem Interesse unsere Beiträge zu MPEG-4 verfolgt haben, wünschen sich mehr Details zu dem Thema "Konvertierung eines MPEG-2-Videos nach MPEG-4". Aus diesem Anlass haben wir eine Schritt-für-Schritt- Anleitung mit ausführlichen Hinweisen verfasst, die genauen Aufschluss über die einzelnen Software-Tools und deren Einstellungen beinhaltet. Bei allen von uns getesteten Programmen zum Auslesen einer DVD oder zur Konvertierung eines Videodatenstroms handelt es sich ausschließlich um frei verfügbare Shareware, die im Internet auf entsprechenden Seiten verfügbar ist. Dennoch kann die Verwendung dieser Software im Zusammenspiel mit kommerziell und urheberrechtlich geschützten DVD-ROMs strafrechtliche Folgen haben. Die im folgenden dargestellten Methoden beschreiben nur den technischen Ablauf und die vielen Möglichkeiten, die das neue Videoformat MPEG-4 bietet. Eines steht jedenfalls fest: MPEG-4 steht noch ganz am Anfang. Die Anfertigung einer Kopie eines Videos von DVD ist nur eine spezielle Anwendung. Ein weiteres interessantes Gebiet sind die Videofilmer, die ihre Videodaten bisher nur im Speicherplatz-fressenden MPEG-2-Format gespeichert haben. Oftmals landen fertig geschnittene Videos wieder auf dem DV-Band, da häufig die Festplattenkapazität nicht ausreicht. Bei einer Konvertierung nach MPEG-4 kommt der gleiche Videofilm mit wesentlich weniger Speicher aus. Links im Bild eine DVD mit einem Spielfilm im MPEG-2-Format. Rechts ist eine selbstgebrannte CD-R zu sehen, die den gesamten Spielfilm komprimiert im MPEG-4-Format bereithält.

11 Anforderungen an Hard- und Software Beste Voraussetzung für Video-Kopien aller Art: Ein PC-System, ausgestattet mit einem schnellen DVD-ROM-Laufwerk und einem CD-Brenner. Um einen Film von einer DVD erfolgreich auf eine CD-ROM zu brennen, sind einige Voraussetzungen zu erfüllen. Es wird auf jeden Fall ein PC-System notwendig, das sowohl mit einem DVD-ROM-Laufwerk als auch mit einem CD-Rekorder ausgestattet ist. Dabei dient das DVD-ROM-Laufwerk zum Auslesen und Übertragen der Videodaten auf die Festplatte. Der CD-Brenner bildet die letzte Stufe, indem er die konvertierten Videodaten auf einen CD-Rohling transportiert. Für die eigentliche Konvertierung des Videos von MPEG-2 nach MPEG-4 ist ein schneller Prozessor sehr von Nutzen, andernfalls dauert die Umwandlung einer einzigen DVD - abhängig vom CPU-Typ und der Taktrate - bis zu einen Tag lang. Inwieweit die Prozessoren die Umwandlungsgeschwindigkeit beeinflussen, lässt sich in unserem ausführlichen Test nachlesen. Als Anhaltspunkt: Mit einem Intel Pentium III/750 dauerte die Konvertierung eines zweistündigen Films (Audio- und Videoanteil) zirka 8 Stunden! Damit die entsprechende Kopier- und Konvertierungssoftware auch einwandfrei läuft, sollte auf dem PC-System Windows 98 oder Windows 2000 Pro installiert sein. Unsere sämtlichen Tests sowie Video-Konvertierungen führten wir unter Windows 2000 Pro durch. Für eine erfolgreiche Umwandlung eines Videos ist mindestens folgende (frei verfügbare) Software notwendig: DivX;-)-Software-Codec (gepatchter MPEG-4 von Microsoft) Programm zur Kopie der DVD-Videodaten: beispielsweise "VobDec" Programm zur MPEG-4-Konvertierung: beispielsweise "Flask Mpeg" Software zum Brennen von CD-Rs: beispielsweise "Nero Burning Rom" Dieses Tool ermöglicht die komfortable Übertragung von Videodaten einer DVD auf die Festplatte. Wesentliches Merkmal: Ländercode und etwaiger Kopierschutz werden von diesem Programm wahlweise ignoriert.

12 Schritt 1: Übertragung der Videodaten von DVD Die meisten DVDs enthalten die Videodaten in mehreren 1 GB großen Dateien bereit. Das Tool fügt die Dateien wahlweise auch zu einer großen zusammen. Das Kopieren einer DVD auf CD-ROM läuft in mehreren Schritten ab: Zuerst müssen die Daten von der DVD auf die Festplatte kopiert werden, denn eine direkte Umwandlung des Video-/Audiodatenstroms ist nicht "on the fly" möglich. Zum einen sind viele DVDs mit einem Kopierschutz versehen, der ein einfaches Übertragen der Videodaten - beispielsweise per Filecopy - verhindert. Andererseits verfügen viele DVDs über einen Ländercode, der die DVD nur mit den entsprechenden DVD-ROM-Laufwerken zusammenarbeiten lässt. Zur Übertragung von beliebigen Videodaten einer DVD auf die Festplatte ist das Tool "VobDec" sehr gut geeignet. Es unterdrückt den Kopierschutz und deaktiviert wahlweise den Ländercode, so dass einem Auslesen einer kompletten DVD, unabhängig vom verwendeten DVD-Laufwerk, nichts mehr im Wege steht. Für diesen Vorgang muss auf jeden Fall genügend freier Speicherplatz auf der Festplatte vorhanden sein. Durchschnittliche Filme belegen an die 6 GB Speicher. Im Anschluss an die fehlerfreie Konvertierung können die speicherfressenden Original-Dateien wieder gelöscht werden! Weiterhin entdeckt das im Bild dargestellte Tool mehrere Sprachversionen eines AC3-Audio-Datenstroms.

13 Schritt 2: Konvertierung von MPEG-2 nach MPEG-4 Nachdem die Video-/Audiodaten von der DVD auf die Festplatte übertragen wurden, beginnt die eigentliche Konvertierung. Wir verwendeten dazu das Tool "Flask Mpeg", was derzeit mit Abstand die beste Lösung zur Erstellung von MPEG-4-Videos mit MP3-Audio darstellt. Bevor jedoch das Konvertierungsprogramm gestartet werden kann, muss auf jeden Fall der DivX;-)-Software-Codec installiert werden. DivX;-) enthält sowohl den Video- als auch den Audio- Codec. Standardmäßig sind bei den Betriebssystemen Windows 98 SE und Windows 2000 nur einige Software-Codecs von Intel und Microsoft installiert. Im folgenden haben wir zahlreiche Bilder gemacht, die den schrittweisen Ablauf der Konvertierung zeigen. Das Tool "Flask Mpeg" dient zur Umwandlung der Videodaten von MPEG-2 nach MPEG-4. Ebenso ist es für die Kodierung der Audiosignale verantwortlich.

14 Video-Encoding: MPEG-2 oder MPEG-4 Erste Auswahl im Tool "Flask Mpeg": Es kann zwischen MPEG- oder AVI-Encoding gewählt werden, wobei die Dateiendung "AVI" bzw. "MPG" keine Bedeutung hat.. Flask Mpeg: Im Menü "Video" lassen sich Auflösung, Bildwiederholrate und idct-optionen des zu kodierenden Films einstellen. Flask Mpeg: Im Menü "Audio" kann im wesentlichen die Kodierung ein und ausgeschaltet werden.

15 Flask Mpeg: Der Punkt "Nachbearbeitung" beinhaltet die Kodierungsqualität beim Encoding sowie die Abmessungen des Videofensters. In diesem Menü kann der Dateiname und der Pfad zur Speicherung festgelegt werden. Dieses Menü hält noch einige Zusatzeinstellungen bereit.

16 Konfigurierung von Video und Audio Sehr wichtig: Damit der DivX;-)-Videocodec im "Flask Mpeg"-Tool verfügbar ist, muss er zuvor installiert werden. Ansonsten stehen nur die Software- Codecs von Microsoft zur Verfügung. Konfiguration des DivX;-)-Codecs: Die maximale Datenrate liegt bei 6000 Kbit/s, wobei die durchschnittliche Datenrate immer wesentlich niedriger ausfällt. Sie hängt prinzipiell von der Komplexität des jeweiligen Bildinhalts ab. Auswahl des richtigen Audio-Codecs im "Flask Mpeg"-Programm: Der Codec "MPEG-1 Layer 3" (MP3) ist für Filme am besten geeignet..

17 Audio-Encoding: MPEG-1 Layer 3 (MP3) Konfigurierung des MP3-Audio-Codecs: Es stehen verschiedene Datenraten zur Auswahl. Die Einstellung 128 Kbit/s verursacht einen geringen Datenstrom bei hoher Tonqualität. Dieses Menü zeigt den Audio- und Videodatenstrom getrennt. Beim eigentlichen Encoding nach MPEG-4 werden beide Datenströme zu einer Datei zusammengefasst. Umwandlung aktiviert: Dieses Bild zeigt die Konvertierung eines MPEG-2-Videos nach MPEG-4 (mit MP3-Audioanteil) mit Hilfe von Flask Mpeg.

18 Video-Encoding: Auch MPEG-2 möglich Auch dazu ist Flask Mpeg in der Lage: Der originale MPEG-2-Datenstrom von der DVD kann in ein variabel skalierbares MPEG-2-Video gewandelt werden. MPEG-2-Encoding: Für diese Prozedur ist sehr viel Rechenpower norwendig. Das Bild zeigt das Ausgabemenü mit vielen wählbaren Funktionen. In diesem Menü kann der Datenstrom des auszugebenden MPEG-2-Videos anhand vieler Parameter optimal konfiguriert werden.

19 Nur für Profis: Zahlreiche Parameter beim MPEG-2-Encoding Nur für Fortgeschrittene: Hier können die Funktionen der DCT individuell justiert werden.