19.12.2005
19.12.2005
http://www.dvd-tipps-tricks.de/
http://www.dvd-anleitung.de/dvd.html
http://members.aon.at/neuhold/dvd/dvd_video.html
http://www.dvbmagic.de
Mit der Freeware "DVD Identifier"
ist nun ein Tool erschienen, mit dem die Angaben zum Hersteller eines
DVD+R-Rohlings ausgelesen werden können.
Das Tool funktioniert nur bei DVD+R- und DVD+RW-Medien.
Mit IfoEdit () kann die DVD-Struktur editiert werden.
http://www.winreport.info/index.php?module=ContentExpress&func=display&btitle=CE&mid=&ceid=49
Seit der
Einführung der Audio Compact Disc im Jahre 1982 und der CD-ROM im Jahre 1985 ist
die 12 cm große Scheibe zu dem populärsten Universalträger für Musik, Daten und
Multimedia geworden. Doch primär im Bereich der Video-Wiedergabe stieß die CD
sehr schnell an ihre Grenzen (z.B. Video-CD). Deshalb wurde Anfang der 90er
Jahre aus Hollywoods Unterhaltungsindustrie, der Computerindustrie und den
großen Unterhaltungselektronik-Anbietern ein Komitee gebildet, um den Nachfolger
der CD (aber auch der Laserdisc) zu definieren. Ein weiterer Grund für diesen
Zusammenschluß war auch die Entwicklung eines neuen einheitlichen Weltstandards,
um die Fehler bei der Einführung der Videocassette (Beta vs. VHS) nicht zu
wiederholen.
So entwickelten Philips und Sony an dem MMCD-(Multimedia-CD)-Standard und eine
Gruppe von 7 anderen Firmen an einer Normempfehlung für die sogenannte 'SD'. Die
Normempfehlung für die MMCD (Sony/Philips) wurde im Dezember 1994 vorgestellt,
im Januar 1995 war die Empfehlung für die SD ausgearbeitet. Die oben erwähnten 7
Firmen waren:
Toshiba, Pioneer, Matsushita Electric, Hitachi, MCA Inc., Thomson Consumer Electronics S.A. und Time Warner Inc..
Im August 1994 gründeten 7 der führenden Studios Hollywood�s ein Beratungskomitee. Auf der Wunschliste des Komitees standen folgende Merkmale, die von dem neuen optischen Speichermedium verlangt wurden:
Unter Berücksichtigung dieser Anforderungen erzielte man am 15. September 1995 eine Übereinkunft (SD/MMCD) über den neuen Standard: Die DVD [Digital Versatile (deutsch: vielseitig) Disc] war geboren. Bei der entgültigen Abfassung der DVD-Norm waren auch JVC und Mitsubishi Electronics beteiligt.
Nach verschiedenen Vorschlägen einigte man sich im Dezember 1995 auf die generellen Standards der neuen Disc. Die DVD (Digital Versatile (deutsch: vielseitig) Disc) wurde geboren. Zum ersten Mal erhält der Konsument höchste digitale Bildqualität mit digitalem Surround-Sound auf einer interaktiven Disc, die sowohl im Unterhaltungsbereich zu Hause (DVD-Player) als auch in der PC-Welt (DVD-ROM Laufwerke) Anwendung findet.
Auf den ersten Blick sieht die DVD genauso aus, wie eine herkömmliche CD. Die DVD hat die gleichen Maße wie die CD (12 bzw. 8cm Durchmesser, 1,2mm dick), die Daten sind auch (wie der Name schon sagt) digital gespeichert. Die DVD bietet die Vorteile der CD (verlustfrei, kompakte Größe, berührungsfreie Abtastung,...), und noch viel mehr. Bei der DVD sind die Daten jedoch viel dichter gespeichert, die DVD hat daher eine größere Datendichte, man kann also mehr Daten speichern. Außerdem kann eine DVD mehrschichtig (mehrere 'Layer' / Informationsebenen auf einer Seite) sein, auch beidseitiges Bespielen ist möglich. Die Wellenlänge des Lasers beträgt bei der DVD 650 bzw. 635 nm (Rot), bei der CD-ROM ist die Wellenlänge 780nm (Infrarot).
Die DVD Formate
http://www.winreport.info/index.php?module=ContentExpress&func=display&btitle=CE&mid=&ceid=51
Die DVD-Familie besteht aus verschiedenen Formaten:
pre-recorded formats:
recordable formats:
Für die physikalischen Bücher (A/D/E) ist im Jahr 2000 eine Version für einen blauen Laser zu erwarten.
DVD-ROM
Die DVD-ROM ist ein
Nur-Lese-Medium, der Standard hierfür ist im sogenannten 'Book A' festgelegt. Im
folgenden eine Aufstellung der verschiedenen DVD-ROM-Formate:
SS=Single Sided, DS=Double Sided, SL=Single Layer, DL=Dual Layer
DVD-5: 12cm,
SS/SL 4,4GB
DVD-9: 12cm, SS/DL 8,0GB
DVD-10: 12cm, DS/SL 8,8GB
DVD-18: 12cm, DS/DL 15,9GB
DVD-1: 8cm, SS/SL 1,4GB
DVD-2: 8cm, SS/DL 2,5GB
DVD-3: 8cm, DS/SL 2,7GB
DVD-4: 8cm, DS/DL 5,0GB
DVD-RAM
Entspricht dem im 'Book E' festgelegten Standard für eine
wiederbeschreibbare DVD. Der Speicherplatz auf so einer DVD beträgt 2,4/4,8GB
(SS/DS), der Durchmesser beträgt 12cm.
Die DVD-RAM-Laufwerke können natürlich u.a. folgende Formate lesen: DVD-RAM,
DVD-ROM, CD, CD-R, CD-RW und so fort.
DVD-R
'Book D': einmal beschreibbare DVD; Es gibt sie als 12cm-Disc
(3,7/7,4GB (SS/DS)) und als 8cm-Disc (1,2/2,3GB (SS/DS)). Die DVD-R wird nach
dem Prinzip der CD-R arbeiten, also mit einer Farbstoffbeschichtung (Dye), die
allerdings für einen Laser mit der Wellenlänge von 635 bis 650nm ausgelegt ist.
DVD+RW
Dieser 'Standard' gehört offiziell nicht zur DVD-Familie. Es ist wie die DVD-RAM
wiederbeschreibbar; die DVD+RW ist eine Entwicklung von Sony, Philips, HP und
anderen. Sie faßt 3,0GB/4,7GB Daten (12cm, SS/SL), erste Recorder sind seit 1999
in Deutschland auf den Markt.
http://www.winreport.info/index.php?module=ContentExpress&func=display&btitle=CE&mid=&ceid=52
Die Bild-Daten werden mittels MPEG2 in ihrem Datenvolumen stark reduziert und danach auf DVD gespeichert. Die Datenreduktion von MPEG2 entfernt unnötige Bildinformationen wie z.B. sich nicht verändernde Flächen, Bildänderungen, die das menschliche Auge nicht wahrnimmt usw. Bei zu starker Kompressionsrate (unter 3,5 Mbit/s) kann man ab und zu Bildrauschen oder Kompressionsartefakte sehen. Werden bei einer DVD zwei Layer genutzt, so ist die Datenrate kein Problem mehr, für einen Film in allerbester Bild-Qualität mit vielen Extras ist dann genug Platz. Die Produktion von DVDs mit mehreren Layern ist nicht ganz so einfach wie bei einschichtigen DVDs. Z.Zt. können längst nicht alle DVD-Fabriken DVDs mit mehreren Schichten produzieren, außerdem sind 25% der gepressten Scheiben Ausschuß, diese Kinderkrankheiten sollten aber bald kein Thema mehr sein.
Wenn das MPEG2-Video sorgfältig komprimiert wird, so ist auch bei einer niedrigen Bitrate eine optimale Bildqualität zu erreichen, ein sehr gutes Beispiel dafür ist die DVD 'The Fifth Element', mehr als 2 Stunden Film in bester Qualität incl. einem 6- und einem 2-Kanal-Soundtrack fanden auf einem Layer Platz (die Widescreen- und P&S- (Pan&Scan) Fassung wurden dann jede für sich auf einer eigenen Seite untergebracht). Eine gut gemasterte DVD steckt in Sachen Bildqualität jede VHS-/SVHS-Cassette, jedes Fernsehbild und sogar jede Laserdisc locker in die Tasche (bei gleichem Ausgangsmaterial beim Mastering). Manchmal sehen DVD-Videos nicht besonders gut aus (z.B. in Kaufhäusern), was oft daran liegt, daß z.B. der Fernseher nicht optimal eingestellt ist (Helligkeit/Kontrast/Schärfe) oder daß schlechte Kabel verwendet wurden (seltener der Fall); vielfach ist auch der DVD-Player noch falsch eingestellt.
Das Video kann auf der DVD im 4:3- oder im 16:9-Format gespeichert sein, wobei das 16:9-Format 'anamorph', also horizontal auf 4:3-Format gestaucht, gespeichert wird. Das anamorphe Bild wird auf einem 16:9-TV (oder 4:3-TV mit 16:9-Umschaltung) wieder auf das Seitenverhältnis 16:9 'gezogen'. Der Vorteil von anamorphen Bildern ist, daß die 'schwarzen Balken' nicht mitübertragen werden und so die mögliche Zeilenanzahl voll genutzt wird. Anamorphe DVDs sind oft mit der Bezeichnung '16/9-enhanced' gekennzeichnet. Filme die in Cinemascope gedreht wurden, weisen aber trotz anamorphem Format selbst auf 16:9 Fernsehern noch 'schwarze Balken' auf, wenn sie im Originalformat auf der DVD enthalten sind. Das Cinemascope Bild hat ein Seitenverhältnis von 2.35 zu 1, während ein 16:9 Bild umgerechnet ein Seitenverhältniss von 1.77 zu 1 aufweist. Ein normales 4:3 Bild hat demnach umgerechnet ein Seitenverhältniss von 1.33 zu 1.
Über DVD-Audio
http://www.winreport.info/seite-53.html
Auf jeder DVD können bis zu 8 Audio-Tracks vorhanden sein, folgende Multichannel-Formate sind zur Zeit zulässig:
Das LPCM (linear pulse code modulation)-Format ist mit dem der Audio-CD identisch, jedoch kann ein PCM-Track auf der DVD bis zu 8 Kanäle besitzen (Audio-CD: 2 Kanäle) bei 48, 96 oder sogar 192 kHz Sample-Frequenz (auch möglich: 44,1/88,2/176,4 kHz) (Audio-CD: 44,1 kHz) und 16, 20 oder 24 Bit Auflösung (Audio-CD: 16 bit). Dieses Tonformat ist nicht komprimiert. Die maximale Bitrate beträgt 6,144 Mbit/s.
Dolby
Digital (hieß früher AC3, wird auch heute noch sehr oft so genannt)
AC3 steht für 'Audio Coding 3' und wurde von Dolby Laboratories entwickelt.
Dieses Multichannel-Format ist komprimiert und besitzt eine Abtastfrequenz von
48 kHz bei bis zu 24 Bit (DVD: 16bit). Ein DD-Audio-Track kann bis zu 5.1-Kanäle
besitzen ('.1' steht für den Subwoofer-Kanal). Die Datenrate reicht von 64 bis
zu 448 kbit/s, wobei 384 kbit/s die normale (DVD)-Datenrate ist (bei 5.1-Kanal).
Die allermeisten Video-DVDs enthalten mindestens einen AC3-Track.
Die digitalen Dolby Digital-Signale müssen erst von einem Decoder in (meist 6)
separate analoge Kanäle umgewandelt werden. Es gibt Verstärker/Receiver mit
integriertem AC3-Decoder, in diesem Fall muß man nur den Digitalausgang des
DVD-Players mit dem entsprechenden Digital-Eingang des Verstärkers verbinden
(optische oder koaxiale Verbindung) und den Rest übernimmt der Verstärker.
Besitzt der Verstärker keinen integrierten AC3-Decoder, so kann man auch einen
separaten Decoder zwischen DVD-Player und Verstärker dazwischenschalten;
Voraussetzung hierfür ist allerdings ein 6-Kanal-Eingang am Verstärker. Ist ein
solcher Eingang vorhanden, so kann man sich den extra Decoder auch sparen,
sofern der DVD-Player einen integrierten AC3-Decoder hat. Hier muß man die 6
Ausgänge des DVD-Players mit den 6 Eingängen des Verstärkers verbinden. Da die
Richtlinien für AC3-Decoder in DVD-Playern nicht so streng sind, klingen
separate Geräte meist eine Idee besser.
Nähere Infos zu Dolby Digital findet man unter http://www.atsc.org/document.html.
MPEG-Audio
Dies ist auch ein komprimiertes Audio-Format. Auf der DVD sind 2
MPEG-Audio-Formate erlaubt: MPEG-1- und MPEG-2-Audio. Bei beiden beträgt die
Sample-Frequenz 48 kHz, die minimale Bitrate ist bei beiden 32 kbit/s, das
Maximum ist bei MPEG-1 384 kbit/s, bei MPEG-2 sind es 912 kbit/s. Die Bitrate
ist variabel, ist also nicht (wie bei AC3) fest bei einem bestimmten Wert. Die
mittlere Durchschnitts-Bitrate bei MPEG-2 beträgt 384 kbit/s. Die
Sample-Auflösung beträgt 16 Bit. Ein MPEG-2-Track kann bis zu 7.1-Kanäle
besitzen (zusätzlich zu 5.1-Kanal-Sound mit Center Links/Rechts), jedoch wird
man im Heimkino-Bereich nie mehr als 5.1-Kanal-Ton zu hören bekommen. Die
MPEG-2-Audio-Surround-Kanäle basieren auf den MPEG-1-Stereo-Kanälen, wobei
MPEG-2-Audio mit MPEG-1-Hardware kompatibel ist (MPEG-1-Hardware kann auch
MPEG-2-Daten abspielen, wobei nur die Stereo-Kanäle berücksichtigt werden).
DTS
Dies ist ein weiteres Format mit konstanter Bitrate (64 bis 1536 kbit/s, DVD:
384 oder 448kbit/s (?)), auch hier beträgt die Sample-Frequenz 48 kHz, die
Auflösung kann maximal 20 Bit (DVD: 16bit (?)) sein. Kanalanzahl: maximal (und
AFAIK immer) 5.1-Kanal. DTS kann allerdings nicht von Geräten der ersten und
zweiten Generation wiedergegeben werden, nur neuere Geräte sind dazu fähig. Es
ist theoretisch auch möglich, den DTS-Datenstrom in einem LPCM-Track zu
'verstecken', der Player meint, es sei LPCM, in Wirklichkeit ist es aber DTS;
dieses 'Fake-DTS' kann von jedem Player wiedergegeben werden, jedoch werden
DTS-DVDs wohl nur als DTS 'deklarierte' Tracks enthalten. DTS-CDs wiederum kann
jeder DVD-Player wiedergeben. Mehr Infos unter
http://www.dtstech.com/.
SDDS
Sony Dynamic Digital Sound. 5.1- oder 7.1-Kanal-Sound-Format, Datenrate bis zu
1280 kbit/s. Sony kündigte bis heute allerdings keine Unterstützung für
SDDS-DVDs an.
Schon die für DVD-Video vorgesehene Tonqualität stellt einen grossen Fortschritt gegenüber der bisher bekannten CD dar. Vor allem, weil DVDs Mehrkanal-Ton mit perfekter Kanaltrennung und mit perfektem Frequenzgang für alle Kanäle enthalten können. DENON hat das als erste Firma demonstriert mit DVDs, auf denen komplette Konzertmitschnitte in 5-Kanal Surround-Sound gespeichert sind. Der zweite Audio-Datenstrom auf diesen DVDs enthält synchron dasselbe Konzert, diesmal aber mit DENON's berühmtem 'One-Point-Recording' in linearem 16Bit/48kHz Stereo, was spannende Vergleichsmöglichkeiten bietet. Trotzdem gibt es jetzt für höchste Klangqualität in Surroundsound die DVD-Audio
 |
Der perfekte Rundum-Klang, den man vom Kino kennt, wird nun auch im Wohnzimmer realisierbar. Üblich ist dabei das 5+ 1 System, bei dem drei Lautsprecher vorne angeordnet sind, zwei weitere hinten. |
Eine DVD-Video kann bis zu 8 Audio-Datenströme enthalten. Jeder davon kann in einem der folgenden Tonformate gehalten sein:
Auch andere Tonformate wie zum Beispiel DTS oder DSD sind erlaubt, allerdings nur in Ergänzung zu mindestens einem der erwähnten Systeme. Zur Verdeutlichung: Zusammen mit einem Film können durchaus 8 verschiedene Soundtracks übertragen werden, jeder davon in 5+1 Kanal Technik. Das +1 steht dabei für einen wahlweise anschliessbaren Subwoofer, der ausschliesslich extrem tiefe Audio-Frequenzen überträgt.
Um die Sache nun nicht allzu unübersichtlich zu machen und möglicherweise ein Durcheinander an Tonformaten und Wiedergabedecodern heraufzubeschwören, hat man im DVD-Standard zwischen vorgeschriebenen und erlaubten Tonformaten unterschieden.
525/60 DVDs (NTSC) müssen entweder Linear-PCM oder Dolby Digital (AC-3) Ton in Mono oder Stereo enthalten, zusätzlich sind auch Dolby Digital Mehrkanal, MPEG-1 (Mono oder Stereo), MPEG-2 (Mehrkanal), DTS, DSD und andere Formate erlaubt.
625/50 DVDs (PAL)
müssen entweder Linear-PCM, MPEG-1 oder Dolby Digital (AC-3) Ton in Mono oder
Stereo enthalten, zusätzlich sind auch Dolby Digital Mehrkanal, MPEG-2
Mehrkanal, DTS, DSD und andere Formate erlaubt.
Weitere Erläuterungen gibt es
hier (englisch).
PCM
Die Lineare Puls-Code Modulation funktioniert im Prinzip nicht anders als auf der Compact Disc. Nur erlaubt der DVD-Standard verschiedene Qualitätsstufen der PCM-Technik, nämlich Abtastfrequenzen von 48 kHz oder 96 kHz und Quantisierungen von 16, 20 oder 24 Bit. Die von der CD her bekannte Abtastfrequenz von 44,1 kHz wird nicht unterstützt. In Anbetracht dessen, dass die Datenkapazität für den Audio-Teil einer DVD-Video auf 6,144 Mbit/sec. limitiert ist, ergeben sich die folgenden Möglichkeiten:
| Abtastrate | Wortbreite | 2-Kanal | 5-Kanal | 8-Kanal |
| 48 kHz | 16 Bit | ja | ja | ja |
| 48 kHz | 20 Bit | ja | ja | nein |
| 48 kHz | 24 Bit | ja | ja | nein |
| 96 kHz | 16 Bit | ja | nein | nein |
| 96 kHz | 20 Bit | ja | nein | nein |
| 96 kHz | 24 Bit | ja | nein | nein |
Hier sieht man genau, wieviel Platz die einzelnen Kombinationen aus Kanalzahl und digitaler Wortbreite belegen:
Dolby Digital (AC-3)
Dieses von den Dolby Laboratories entwickelte Verfahren ist in Kinos, auf Laserdiscs und im amerikanischen Satellitenfernsehen bereits gebräuchlich. Es ist unter der Bezeichnung AC-3 bekannt geworden, jedoch lautet sein Name korrekt Dolby Digital. Es handelt sich hier um ein Mehrkanal-Verfahren, das das originale PCM komprimiert auf der DVD unterbringt. Dadurch wird eine äusserst niedrige Datenrate erreicht, nämlich, je nach Komplexität des Signals, zwischen 64 kbit/sec. und 448 kbit/sec. für 5+1 Kanäle, mit einem Durchschnittswert von 384 kbit/sec. Für 2-Kanal Stereo (mit oder ohne Dolby-Surround Codierung) genügen durchschnittlich 192 kbit/sec. Dolby Digital liefert perfekte Kanaltrennung zwischen allen Kanälen sowie den vollen Frequenzumfang.
DTS
Ein Verfahren zur datenreduzierten Kodierung digitaler Audiosignale, das von Lucasfilm entwickelt wurde. Dieses System benötigt auf der DVD ca. 4 Mal so viel Speicherplatz wir ein Dolby Digital Datenstrom. Dies hat zur Folge, dass man mit DTS-Sound nicht so viele Sprachversionen auf einer DVD unterbringen kann und dass die erreichbare Spieldauer abnimmt. Hinzu kommt, dass DTS vom DVD-Standard her nur zusätzlich zu Dolby Digital erlaubt ist, nicht etwa anstelle von DD. Dies und sicher auch die für DTS fälligen Lizenzgebühren haben dazu geführt, dass DTS-Sound nur auf sehr wenigen DVDs zu finden ist.
MPEG-2
Auch dieses ist ein digitales Mehrkanal-Tonverfahren, das mit Datenkompression arbeitet. Es wurde vom Münchener Institut für Rundfunktechnik und von Philips entwickelt und diese haben auch durchgesetzt, dass es in den 625/50 Standard aufgenommen wurde. Die Datenrate für 5+1 Kanäle reicht hier von 32 kbit/sec. bis 912 kbit/sec, mit einem Durchschnitt von 384 kbit/sec. Im MPEG-2 Format sind prinzipiell auch 7+1 Kanäle möglich (5 vor dem Zuhörer, zwei hinter ihm), ein praktischer Einsatz dieser Option im Heimbereich ist jedoch unwahrscheinlich. MPEG-2 bietet Rückwärtskompatibilität mit dem - nur 2-kanaligen - MPEG-1 System. In der Praxis konnte sich dieses Verfahren jedoch überhaupt nicht durchsetzen. Es gibt nahezu keine DVDs mit MPEG-2 Ton und folglich enthalten neuere DVD-Abspielgeräte oft auch gar keine Decoder mehr dafür.
Zusatzinformationen
Zusätzlich zu Bild und Ton sind auf der DVD-Video noch 32 zusätzliche Datenströme vorgesehen, die insgesamt 3,36 Mbit/sec. umfassen dürfen. Diese werden wohl hauptsächlich für Untertitel Verwendung finden. Man kann damit aber auch Karaoke-Texte, Menüs und auch einfache Animationen kreieren.
DVD Aufbau und Schutz
http://www.winreport.info/index.php?module=ContentExpress&func=display&btitle=CE&mid=&ceid=54
Aufbau
der DVD:
Die DVD enthält immer eine fest vorgeschriebene Struktur, was Filme angeht. Bei
DVD-ROMs ist das anders. Eine DVD hat die anzuzeigenden Daten immer in VOB
Dateien, dazu werden noch IFO Dateien abgelegt, die Navigationsdaten enthalten.
Diese werden noch einmal als BUP Dateien zusätzlich abgelegt (backup). Aus den .ifo
kann also ausgelesen werden, an welchen Stellen der eigentliche Datenstrom in
den VOBs für die Anzeige eines bestimmten Programms oder Programmteils zu lesen
ist. Damit Unterabschnitte im Hauptfilm oder Trailer etc. angesprungen werden
können, ist der Strom in viele Blöcke unterteilt. Die Dateigröße ist auf 1 GB
geschränkt, der Hauptfilm muß deswegen in einer Sequenz von Dateien abgelegt
werden. Meist werden die verschiedenen Programme auf einer DVD in
unterschiedlichen Sequenzen abgelegt, z.B. vts_01_1.vob bis vts_01_5.vob für
dern Film und vts_02_1.vob für einen Trailer, wobei in vts_xx_o.vob dann jeweils
das Menü und die Standbilder abgespeichert werden. Manchmal werden Trailer etc
jedoch dem Film vorangestellt oder angehängt.
Schutz
der DVD:
Kommerzielle DVD-Videos werden mit drei Mechanismen gegen Kopien geschützt:
Content Scambling System (CSS) zum allgeimeinen DVD-Schutz, Signale gegen
digitale Duplizierung sowie Macrovision, ein Störsignalfeuer zum Verhindern von
Kopien auf analoges VHS-Band.
Den umfassendsten
Schutz soll CSS bieten. Das System will verhindern, dass 'unbefugte'
Abspielsoftware an die digitalen Daten der Scheibe geraten. Die Video DVD gibt
ihre Inhalte daher erst preis, nachdem sich der Player legitimiert hat. Zur
Wiedergabe der DVD tauschen DVD und Player mehrere Schlüssel zur Dekodierung des
Video Materials aus. Mittlerweile bestehen allerdings mehrere Methoden um CSS
auszuhebeln, unter anderem mit Programmen wie DeCSS: Es kopiert geschützte
Videos mit Hilfe eines echten Player-Schlüssels auf die Festplatte - dieser
stammt aus einem Software-DVD-Decoder.
Die restlichen Schutzmechanismen sollen die vom Player ausgegebenen Video- und
Audiodateien vor dem Kopieren schützen, insbesondere vor digitalen
Videorecordern. Hierfür legt ein Signal im Videodatenstrom fest, ob und wenn ja,
wie oft die DVD kopiert werden darf. Die analoge Lösung heißt Copy Generation
Management System und wird im Videodatenstrom, transportiert.
Weit verbreitet ist auch Macrovision; hierbei handelt es sich im Wesentlichen um
das bereits von Videokasetten bekannte Kopierschtuzverfahren. Im Unterscheid zur
VHS-Implementierung besteht die Macrovision-Implementierung bei DVD-Videos aber
nur aus einem Bit im Datenstrom. Heim-DVD-Player geben das Bild nur am Fernseher
korrekt aus, schließt man den Player an einem Videorecorder an, zeichnet dieser
aufgrund manipulierter Bildsignale ein flackerndes und mti Störstreifen
verunstaltetes Bild auf. Ein PC-DVD-Player verweigert die Ausgabe über einen
nicht per Macrovision-Chip geschützen TV-Ausgang meist komplett.
Die Video-DVD soll einen Regional-Code erhalten, der verhindert, daß sie in Playern mit einem anderen Code abgespielt werden. Damit soll ausgeschlossen werden, daß Kauf-Filme aus den USA nach Europa kommen, bevor der Film hier im Kino gelaufen ist (wegen dem verspäteten Kinostart in Europa). Die Regionalcodes sind:
Nun will man aber unbedingt einen Film aus Amerika sehen. Gerade in Zeiten des Internets ist es ja kein Problem, sich Filme aus Amerika zu bestellen. Was macht man da, wenn das eigene DVD-ROM Laufwerk nur Ländercode 2 unterstützt?!? Naja, die wohl einfachste Variante ist: Warten, bis die deutsche DVD auf dem Markt ist. Das ist nicht zufriedenstellend? Desweiteren gibt es noch die Möglichkeit den Ländercode seines Laufwerkes zu ändern. Das ist allerdings meist nur 5 mal möglich, so dass man seine DVD schon kopieren müsste, um den Film mehrmals zu sehen. Somit ist diese Möglichkeit auch nicht zufriedenstellend! Dann bleibt eigentlich nur noch eins, sein DVD-Laufwerk Ländercode 0 fähig machen! Damit stehem einem alle Möglichkeiten offen, da sich mit diesem Ländercode alle anderen Ländercodes anschauen lassen! Und wie macht man das jetzt? Es gibt bei fast jedem Laufwerk die Möglichkeit, den Ländercode vom Laufwerk zu entfernen: Meist geht es per Firmware-Update, teilweise (wie bei Asus) auch einfach nur durch entfernen eines Jumpers.
DVD - Rom
Die DVD benützt ein Hybrid-Fileformat namens ?UDF-Bridge'. Dieses beinhaltet sowohl das bekannte Format ISO 9660 (nach dem fast alle erhältlichen CD-ROM hergestellt sind) wie auch das neuere m -UDF (Micro Universal Disc Format). Damit ist gesichert, dass eine DVD-ROM von verschiedenen Rechnern, ob Windows, Mac, OS, OS/2, SGI, Unix etc. gelesen werden kann, vorausgesetzt, die Dateien werden von den jeweiligen Anwendungsprogrammen der Rechnerplattformen bzw. Betriebssysteme erkannt.
Technisch gesehen ist also jede DVD eine DVD-ROM. Da auch Videoprogramme im UDF-Bridge Format aufgezeichnet sind, lassen sich Video-DVDs auch auf DVD-ROM-Playern abspielen. Für die Decodierung braucht man eine geeignete PCI Audio/Video Decoder-Karte. Damit die Sache auch ruckelfrei läuft, sollte man allerdings mindestens einen 133 MHz Pentium haben. Die Decoderkarte bietet normalerweise Anschlussmöglichkeiten für externe Fernsehgeräte und Mehrkanal-Audiodecoder, was die Verbindung zur Aussenwelt ermöglicht.
Noch eleganter ist es, die Audio/Video Decodierung gleich von einer geeigneten Software vornehmen zu lassen. Damit die Bilder nicht ruckeln, braucht man hier aber miA???? ?????ndestens einen 300 MHz Pentium und man muss sich darüber im klaren sein, dass das CPU mit der Video-Decodierung sehr stark belastet wird. Auch ist die Abstimmung zwischen Software und Videokarte nicht unproblematisch und meist sind auch die Anschlussmöglichkeiten für Fernseher und Surroundsound-Decoder qualitativ ungenügend oder gar nicht vorhanden.
DVD - Recordable
Hier gibt es prinzipiell zwei verschiedene Möglichkeiten: Da ist einmal die DVD-R, auf der man einmal aufnehmen kann. Die Aufnahme wird fixiert und ist danach gegen Löschen oder Ueberschreiben geschützt. Für eine DVD, deren Aufnahmen beliebig oft ueberschrieben werden können, gibt es mehrere Systemvorschläge. Sie heissen DVD-RAM, DVD-RW und DVD+RW.
DVD-R
Ende September 1997 wurde der Weltstandard für DVD-R verabschiedet, die DVD, die man selbst bespielen kann - allerdings nur ein einziges Mal, denn ein Löschen oder Überschreiben ist nicht möglich (wie schon bei CD-R). Die Kapazität betrug ursprünglich 3,95 Gigabyte pro Seite. Das ist ein bisschen weniger als die 4,7 GB einer fabrikgepressten DVD und hängt damit zusammen, dass hier der Spurabstand mit 0,8 Mikron etwas grösser gewählt wurde als dort (0,78 m). Daraus ergeben sich für das Abspielen in DVD-ROM Spielern aber keine Probleme, denn diese Geräte stellen sich automatisch auf den Spurabstand ein. Damit man sie leicht von anderen DVDs unterscheiden kann, werden DVD-R leicht rot gefärbt. Mittlerweile ist man aber bereits bei einer Kapazität von 4,7 GB pro Seite angelangt
Selbstverständlich kann man DVD-R auf DVD-ROM Geräten und auf DVD-Videoplayern abspielen, sofern im Video Format aufgenommen wurde.
Nun kommen aber auch DVD-R Recorder für Computereinbau für den Heimgebrauch auf den Markt. Damit in diesen Geräten keine direkten Kopien von DVDs gemacht werden können, hat man dafür eine eigene Gattung von DVD-R eingeführt: Hauptunterschied zwischen den beiden nun existierenden beiden Gattungen ist, dass die bisher bekannten, professionellen DVD-R(A)-Rohlinge (DVD-R for Authoring) mit einem Laser von 635 nm Wellenlänge beschrieben werden, wogegen der Laser für DVD-R(G)-Medien (DVD-R for General) mit einer Wellenlänge von 650 nm arbeitet. Die jeweiligen Rohlinge kann also nur der passende Brenner beschreiben.
Die momentan ausschließlich von Pioneer erhältlichen, professionellen DVD-R-Brenner DVD-R-S101 und DVD-R-S201 fallen in die Gruppe der Authoring-Geräte. Sie nutzen einen Teil des Lead-In-Sektors des Rohlings, um darin das so genannte Disc Description Protocol (DDP) zu speichern. Dies ist notwendig, wenn der Rohling einem Presswerk als Vorlage zur Vervielfältigung dienen soll.
Der neue Consumer-Brenner DVR-A03, den auch Apple, Compaq und Sony in ihre Computer einbauen, gehört zur zweiten Kategorie der General-Geräte und schreibt diese Informationen nicht. Er kann mit Authoring-Rohlingen nichts anfangen und benötigt spezielle DVD-R(G)-Medien, die sich wiederum nicht zur Serienproduktion einsetzen lassen. Zudem besitzen sie einen speziellen Hardware-Kopierschutz, der eine Bit-zu-Bit-Kopie von CSS-geschützten (Content Scrambling System) Video-DVDs verhindern soll.
Wer daran denkt, selbst eine derart geschützte Video-DVD zu erstellen, sollte beachten, dass keiner der aktuellen Recorder CSS-verschlüsselte Scheiben erzeugen kann. Zwar schreiben sie durchaus die verschlüsselten Dateien, nicht aber den Schlüssel zum Dekodieren: Der so genannte �Title-Key� steht üblicherweise im Lead-In-Sektor einer DVD, den weder Consumer- noch Authoring-Recorder erreichen; für diesen Fall muss man momentan immer noch ein DLT-Streamer-Band verwenden, um die Daten im Presswerk anzuliefern.
DVD-R-Medien beider Sorten sollen in allen aktuellen DVD-ROM-Laufwerken und Consumer-Playern lesbar sein. Erste Tests haben allerdings gezeigt, dass einige Laufwerke noch Probleme mit den neuen Scheiben haben. Ein ähnlicher Effekt war anfangs bei CD-R- und CD-RW-Medien zu beobachten.
DVD-RAM
Es gibt mehrere DVDs, auf der man selbst aufnehmen und fast beliebig oft wieder überschreiben (vulgo:löschen) kann.
Alle verwenden die 'Phase-Change'-Technik. Statt eines organischen Farbstoffs kommt hier ein Stoff zum Einsatz, den man durch punktuelles Erhitzen in kristallinen oder amorphen Zustand versetzen kann. Nur im kristallinen Zustand wirft das Material das Laserlicht zurück. Durch die Aufzeichnung entsteht auf dem Phase-Change-Material eine Spur von reflektierenden und nichtreflektierenden Zonen.
Der erste Vorschlag nach diesem Verfahren wird von der Mehrheit
der Mitglieder des DVD-Forums (alle ausser Philips und Sony)
unterstützt. Er sieht in der Version 1.0 eine Kapazität von 2,6
Gigabyte pro Seite vor, in der Version 2.0 sind es 4,7 GB. Aus
Gründen der Betriebssicherheit wird diese Platte - als einzige
in der DVD-Familie - in einer Cartridge betrieben, wie das ja
auch schon bei der Mini Disc der Fall ist. Man kann sie aber
durchaus auch ohne benützen, da die Datensicherheit aufgrund der
neuesten Entwicklungen nun mehr als tausend Mal grösser ist als
das bei den ersten Vorschlägen der Fall war. Viele Leute gehen
mit Wechselspeichern äusserst ruppig um, sodass man die
Cartridge aus Gründen der Langzeit-Betriebssicherheit gewählt
hat. Auch für die Verwendung in Video-Camcordern ist dieser
Schutz von Vorteil. Immerhin lässt sich die DVD-RAM gut 100.000x
beschreiben, hundert Mal so oft wie die anderen
wiederbeschreibbaren Formate.
Hier sind die Spezifikationen:
|
DVD-RAM V 2.0 |
DVD-RAM V 1.0 |
|
| Kapazität 12 cm | 4,7 GB/Seite | 2,6 GB/Seite |
| Kapazität 8 cm | 1,46 GB/Seite | - |
| Laser-Wellenlänge | 650 nm | 650 nm |
| Numerical Aperture | 0,6 | 0,6 |
| Aufzeichnungsmethode | Phase-Change | Phase-Change |
| Spur-Format | Wobble Land-Groove | Wobble Land-Groove |
| Spur-Abstand | 0,615 um | 0,74 um |
| Datenbit-Länge | 0,28 um | 0,41 um |
| Sektor-Grösse | 2048 Byte | 2048 Byte |
| Modulationssystem | 8 to 16 RLL | 8 to 16 RLL |
| Fehlerkorrektur |
Reed-Solomon Product Code |
Reed-Solomon Product Code |
| Anzahl der Zonen | 35 | 24 |
| Fehler-Management | ja | ja |
| Datenrate | 22,16 MBit/sec. | 11,08 MBit/sec. |
Jeder 2 Kilobyte grosse Aufnahmesektor enthält zu Beginn eine Adresse, die auch dann noch für Ordnung sorgt, wenn die user-areas oft und oft überschrieben wurden. Es gibt auch präzise Clock-Pulse. Wenn also aus irgendeinem Grund - zum Beispiel Beschädigung - einige Adressen nicht gelesen werden können, so kann das System deren Position aufgrund der Zeitangaben dennoch präzise errechnen.
Die DVD-RAM benützt eine Aufnahmemethode, die sich ?zonenkonstante Lineargeschwindigkeit' nennt. Man kann sich das so vorstellen, dass die DVD in 24 konzentrische Kreise eingeteilt ist. Die äusseren Kreise enthalten mehr Sektoren als die inneren, sodass die gesamte Oberfläche der DVD ökonomisch ausgenützt wird und eine nahezu gleichmässige Informationsdichte gewährleistet wird.
Da die DVD-RAM Daten mehr als doppelt so schnell aufnehmen und wiedergeben kann wie das für Video nötig ist, bietet sie eine einzigartige Möglichkeit: Man kann auf ihr zugleich aufnehmen und wiedergeben. Bei der Aufnahme werden die in Echtzeit anfallenden Daten zunächst in einem Speicher zwischengelagert und von dort aus blockweise mit Höchstgeschwindigkeit auf die Platte geschrieben. Während der Zeit, in der der Speicher gefüllt wird, hat der Laserpickup mit einer mittleren Zugriffsgeschwindigkeit von 80 Millisekunden genügend Zeit, andere Stellen der DVD mit Höchstgeschwindigkeit in einen zweiten Speicher einzulesen, von wo aus sie wiederum in Echtzeit ausgegeben werden
DVD RW
Insgesamt 41, in der RW-Products Promotion Initiative (RWPPI)
zusammengeschlossene Firmen propagieren unter der Federführung
von Pioneer das wiederbeschreibbare Format DVD RW (zuvor auch
als DVD-R/W oder DVD-ER, für Erasable, bezeichnet). Der Videorecorder nach diesem System kann die DVD RW in
zwei unterschiedlichen Formaten beschreiben: Im Video-Modus und
im 'Video Recording'-Modus. Der Video-Modus entspricht dem
Format, in dem DVD-Video-Discs gefertigt werden (.vob-Dateien),
was bedeutet, dass die Scheiben auf heutigen DVD-Playern
abgespielt werden können. Das 'Video Recording Format', das
früher 'Real Time Recording' (RTR) hieß, ist der offizielle
Standard des DVD-Forums und wird in seiner logischen Struktur (.vro-Dateien)
auch bei DVD-RAM verwendet. Diese Norm erlaubt eine wesentlich
bessere Ausnutzung der Disc-Möglichkeiten, etwa variable Bitrate
oder bequemes Editing der Aufnahmen auf der Scheibe. Eine so
beschriebene Platte lässt sich aber nicht auf herkömmlichen
DVD-Videoplayern abspielen.
Technisch gesehen ist die DVD RW eine Weiterentwicklung
der populären DVD-R. Was die Abspielbarkeit von mit
Computerdaten beschriebenen DVD RW angeht, so sind diese
Scheiben aber wegen der abweichenden Reflexionseigenschaften der
verwendeten Materialien nicht in jedem DVD-ROM Player nutzbar.
Da zweischichtige, fabrikgefertigte DVD-ROMs (im DVD-9-Format)
ähnliche Reflexionseigenschaften aufweisen wie die DVD RW,
verwechseln die Laufwerke den Medientyp und suchen auf dem
einschichtigen DVD RW-Medium eine zweite Schicht. Ein
Firmware-Upgrade ist notwendig, um auch alten Playern den
korrekten Umgang mit DVD RW beizubringen.
DVD+RW
Philips und Sony wollten die vom DVD-Forum (in dem sie selber Mitglieder sind) abgesegneten Formate nicht mittragen und haben ein eigenes Format entwickelt. Am 3. September 1997 haben sie Details eines anderen Formates mit dem Namen DVD+RW (write once) ins Gespräch gebracht, das ursprünglich eine Kapazität von 3 GB pro Seite bringen sollte. Mittlerweile haben sich auch Hewlett Packard, Mitsubishi Chemicals, Ricoh und Yamaha dieser Gruppe angeschlossen.
An der Internationalen Funkausstellung in Berlin Ende August
1999 hat Philips dann einigen auserwählten Fachleuten einen
DVD+RW Videorecorder mit einer höchst willkommenen Fähigkeit
vorgeführt: Die auf ihm gemachten Aufnahmen konnten auf jedem
gewöhnlichen DVD-Videoplayer abgespielt werden. Dies hatte bis
zu diesem Zeitpunkt als nahezu unmöglich gegolten und war auch
von keinem der konkurrierenden Formate erreicht worden. Der
Prototyp schien auch bereits einen beachtlichen Reifegrad
erreicht zu haben, denn Philips hat die Markteinführung 'zu sehr
vernünftigen Preisen' für den Sommer des Jahres 2000
versprochen. Allerdings gab es ein paar Monate später einen
Rückzieher: Philips spricht nun nicht mehr davon, dass DVD+RW
Aufnahmen auf jedem DVD-Videoplayer abgespielt werden können,
sondern von einer Kompatibilität mit ca. 80% der bekannten
Geräte. Auch wurde die Einführung auf den Herbst 2001
verschoben. Dafür liegt die Speicherkapazität pro Platte jetzt
bei 4,7 GB. Auch eine einmal bespielbare DVD+R ist geplant, aber
deren Einführung geniesst keine Priorität. Dies, obwohl man aus
der CD-Welt den massiven Preisunterschied zwischen CD-R und
CD-RW kennt. Man will sich bei Philips eher bemühen, die
mehrfach beschreibbare DVD+RW möglichst preisgünstig zu machen
und so zum de facto Standard zu machen.
DVD+RW sind technisch gesehen nahe Verwandte der populären CD-RW
und auf fast allen DVD-Videoplayern und DVD-ROM Laufwerken
abspielbar.
Als Bonus sollen DVD+RW-Recorder im Unterschied zu DVD-RAM-Laufwerken in der Lage sein, im CAV-Verfahren aufzunehmen. CAV steht wie auch bei CD- und DVD-ROM-Laufwerken für 'Constant Angular Velocity'. Das bedeutet, dass sich die Platte mit konstanter Geschwindigkeit dreht. In den äußeren Bereichen einer Disc können aber pro Windung mehr Daten untergebracht werden, was beim Lesen zu einer zunehmenden Datenrate mit der Annäherung des Lasers an den Rand einer DVD oder CD führt. Analog müssen die Laufwerke dann aber auch in der Lage sein, beim CAV-Recording mehr Daten pro Sekunde zu schreiben, was einen entsprechenden Laser voraussetzt. Das Hauptproblem beim schnellen Schreiben ist, dass die verwendeten Phase-Change-Materialien eine gewisse Zeit brauchen, bis sie heiß genug sind und ihren Zustand ändern. Der Laser muss also mehr Hitze in kürzerer Zeit erzeugen und trotzdem ebenso genau schreiben wie im langsamen Schreibmodus.
Dieser Umstand wird sich vor allem im Preis der Geräte bemerkbar machen. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der schnelleren Positionierung der Laser-Einheit, da lediglich die Position des Lasers, nicht aber die Drehgeschwindigkeit der DVD geändert werden muss. Nicht-lineare Video-Aufnahmen, wie sie zum Beispiel auf fragmentierten Discs notwendig sind, sollen so möglich sein. DVD+RW ermöglicht darüber hinaus durch das so genannte lossless linking ein nahezu punktgenaues Anhängen weiterer Aufnahmen an bereits bestehende Daten. Dies ist für die Verwendung im Videorecorder von essentieller Bedeutung.
Hier eine Zusammenstellung der verschiedenen Formate mit ihren bestimmenden Eigenheiten sowie die wichtigsten Firmen, die das jeweilige Format unterstützen:
|
DVD Aufnahmesysteme für Video |
||||
| DVD-RAM | DVD-R (G) | DVD-RW | DVD+RW | |
| Geräte erhältlich | Panasonic | Wird von allen bekannten DVD-RAM und DVD-RW Recordern unterstützt | Pioneer | Philips |
| Geräte angekündigt | Hitachi JVC Samsung Toshiba |
Kenwood LG Mitsubishi Onkyo Sharp Sony |
Dell HP Ricoh Sony Thomson Yamaha |
|
| Bespielbarkeit | 100.000 x | 1 x | 1.000 x | 1.000 x |
| Datenrate MBit/sec. | 22 | 11 | 11 | 11 - 27 |
| Max. Spielzeit pro Seite | 6 h | 2 h (Pioneer) 6 h (Panasonic) |
6 h | 4 h |
| Doppelseitige Platten erhältlich | ja | ja | nein | nein |
| Gleichzeitige Aufnahme und Wiedergabe | ja | nein | nein | nein |
| Nachbearbeitung | ideal | nein | gut | eingeschränkt |
| Abspielbar in DVD-Playern | nein | fast immer | 2 h fast immer + 2 h nein |
fast immer |
http://www.dvddemystifiziert.de/3.html#3.13
Der Multimedia Home Platform-Standard, kurz MHP, wurde vom internationalen DVB-Projekt als Standard verabschiedet und spezifiziert die Übertragung und Darstellung interaktiver Inhalte im Digitalen Fernsehen, auf Basis der Programmiersprache Java.
Die MHP ermöglicht sind sowohl rein rundfunkbasierte Dienste (Informationsseiten (erweiterter Videotext), Spiele, Programmübersichten, komplexere EPGs etc.), als auch interaktive Dienste, die einen zusätzlichen Rückkanal erfordern (beispielsweise Abstimmungen/Quizfragen, Homeshopping-Angebote, etc.).
Dagegen dient MHP nicht:
- zur Übertragung von Programminformationen (dafür gibt es die DVB-SI (Service Information) und elektronische Programmführer (EPGs))
- der Verschlüsselung von Inhalten (dazu sind schon spezielle Verschlüsselungssysteme definiert worden)
- zur Wiedergabe von Audio- oder Video (das kann der Fernseher auch ohne MHP)
MHP-basierte Anwendungen können über sämtliche, vom DVB-Projekt spezifizierten digitalen Übertragungstechnologien, wie DVB-S, DVB-T und DVB-C, übertragen werden. Grundsätzlich ist eine Set-Top-Box (STB) oder ein Fernsehempfänger mit Unterstützung der MHP-Plattform Voraussetzung für die Nutzung von MHP-Angeboten.
BD-J steht für Blu-ray Disc - Java und beschreibt ein System, das die Speicherung auf und die Ausführung von interaktiven Anwendungen auf einer Blu-ray Disc ermöglicht.
Im Rahmen der Blu-ray Disc Spezifizierung ist eine interaktive Anwendungs-Schicht definiert worden, die Anwendungen wie etwa ein interaktives Film-Menü (ähnlich der bisherigen DVD-Menüs), interaktive Zusatzinformationen, Spiele, interaktive Filme (beispielsweise Filme mit mehreren Handlungssträngen) und Werbe- und Shoppingdienste mit Rückkanalzugriff ermöglichen soll. Die Anwendungsschicht basiert auf einer speziellen Java-Variante, dem so genannten BD-J, einer Abwandlung der Multimedia Home Platform, beziehungsweise GEM-Spezifikation (Globally Executable MHP). BD-J wird auf jedem Blu-ray Disc-kompatiblem Endgerät implementiert sein.
Entgegen der Multimedia Home Platform bietet das BD-J Format keinen Zugriff auf Rundfunkdienste. Statt dessen werden die Applikationen auf dem Blu-ray Medium zusammen mit anderen Audio- Videoinformationen gespeichert. Weiterhin werden BD-J Applikationen Zugriff auf einen IP-basierten Rückkanal haben.
Bei HD-DVDs werden drei Disktypen unterschieden:
- Disc Type 1 (Standard Content)
Dieser Typ ist eine Erweiterung des DVD-Videoformates. Die bekannten Strukturen werden großenteils beibehalten. Die Unterschiede zu DVD-Video beschränken sich im wesentlichen darauf, das Verwalten der neuen Video-/Audiocodecs zu ermöglichen.
- Disc Type 2 (Advanced Content)
Disc Type 2 wurde definiert, um mehr Flexibilität im Vergleich zur DVD-Video-Navigationsstruktur zu gewinnen. Eine der wichtigsten Neuerungen im Advanced Content ist, dass nun nicht mehr alle Daten auf der DVD liegen müssen, sondern Teile (über die Angabe einer URL) aus dem Internet, dem Netzwerk, einer Festplatte o. a. geladen werden können. Auch die Navigationsstruktur wurde im Vergleich zur DVD-Video sehr viel flexibler gestaltet. Die Navigation wird nun nicht mehr über Program Chains und Navigation Commands geregelt. Stattdessen befinden sich auf der HD-DVD JScript-Applikationen, welche über eine spezielle API (iHD-DVD) den Player steuern, auf Tasten-Events reagieren, Menüs zeichnen, Untertitel einblenden, etc.
- Disc Type 3 (Standard & Advanced Content)
Disc Type 3 ist eine Kombination aus Type 1 und Type 2.
Die Einleitung
Videobearbeitung am PC verlangt nach hohen Bandbreiten und viel Plattenplatz: Ein einzelnes RGB-Bild, in der Fachsprache auch Frame genannt, benötigt in voller PAL-Fernsehauflösung (768 x 576 Bildpunkte) und 24 Bit Farbtiefe (je 8 Bit für Rot, Grün und Blau, auch Truecolor genannt) mehr als ein Megabyte an Speicher. Ein einfaches Rechenbeispiel: 768 x 576 x 24 ergibt 10616832 Bits und das sind umgerechnet etwa 1,3 Megabyte. Schnell wird es da auf der Platte eng!
Weil die europäischen Fernsehnormen PAL und Secam mit 25 Bildern pro Sekunde arbeiten, müsste ein Videobearbeitungssystem etwa 33 Megabyte pro Sekunde Durchsatz ermöglichen - auch moderne PCs sind da schnell überfordert.
Grundsätzlich
gibt es zwei Ansätze, um dieses Problem zu lösen:
Zum einen kann man mit der Bandbreitenkeule zuschlagen, etwa bei der
Datenübernahme in den PC mittels Aufnahme auf RAID-Systeme mit riesigen und
schnellen Festplatten. Doch das Internet wird die erforderlichen Datenraten
weder über die alten Telefon- Kupferleitungen noch über moderne
Glasfaser-Leitungen für Millionen von Anwendern verkraften.
Den anderen Lösungsansatz bietet die Datenkompression: Mit ihrer Hilfe lässt
sich die vorhandene Bandbreite besser ausnutzen.
Die Natur macht es uns vor: Menschliche Sinnesorgane nehmen riesige Datenmengen auf - viel mehr, als das Gehirn tatsächlich verarbeiten kann. Etwa 800 Megabyte visuelle Informationen erreichen das Auge in jeder Sekunde. Bevor sie das Gehirn erreichen, dampfen intelligente Reduktionsverfahren die schiere Datenmasse etwa um den Faktor 100 ein, weniger wichtige Information bleiben einfach außen vor. Technisch genutzte Kompressionsalgorithmen für Bilddaten eifern ihrem natürlichen Vorbild nach - ohne allerdings dessen Effizienz derzeit zu erreichen.
Gleiches gilt für akustische Signale: Nur ein Bruchteil der vom Trommelfell aufgenommen Informationen erreicht das Gehirn. So wird zum Beispiel von zwei Tönen, die eine ähnliche Tonhöhe haben und dicht beieinander liegen, nur der lautere Ton wahrgenommen.
Codec-Programmierer (Codierung/Decodierung) nutzen diesen Hang zum Minimalismus: Alle audiovisuellen Kompressionsverfahren orientieren sich an der maximalen Wahrnehmungsfähigkeit des Menschen.
Sie filtern 'überflüssige' Daten aus, und zwar so geschickt, dass wir subjektiv keine qualitative Beeinträchtigung der Sinneswahrnehmung empfinden. Die Algorithmen nehmen dem Gehirn praktisch Arbeit ab.
Codecs verwenden verlustfreie und die verlustbehaftete Kompressions- und Dekompressionstechniken. Man kann die verlustfreie Kompression mit dem Prinzip einer Luftpumpe vergleichen: Nach der Luftverdichtung sind nach wie vor noch alle Luftmoleküle vorhanden, nur nehmen sie nun ein deutlich geringeres Volumen ein. Ähnlich ergeht es auch den digitalen Video- und Audiosignalen: Sie enthalten überflüssige Informationen (Molekül-freier Raum), deren Verzicht sich nicht oder nur wenig auf die Bild- oder Tonqualität auswirken. Die nutzbaren Bits (Moleküle) rücken einfach enger zusammen. So wird keine Information zerstört und trotzdem ein Kompressionsfaktor von 2:1 bis 3:1 erreicht.
Die verlustbehaftete Kompression hingegen entfernt Informationen aus dem Signal, die für die Wahrnehmung irrelevant oder wenig wichtig ist. Der Vorteil, die hohe Kompressionsrate, geht mit einem Nachteil einher: Diese Informationen gehen unwiederbringlich verloren. Außerdem ist die Entscheidung schwierig, welche Daten wichtig sind für eine ungestörte Wahrnehmung und welche nicht. Diese Frage entscheidet der Codec-Programmierer abhängig von der Anwendung. Er kann Einzelbilder komprimieren (Intraframe), Bildfolgen (Interframe) oder auch beide Verfahren gemeinsam anwenden.
Die zeitliche Komprimierung bringt nur dann einigermaßen brauchbare Ergebnisse, wenn ein Video wenig Bewegung enthält. In diesem Fall gibt es von Bild zu Bild viele Wiederholungen. Es genügt dann, nur die Differenz von Keyframe zu Keyframe zu speichern. Das führt aber oft zu Pixelhaufen und Farbblöcken, die man auch als Artefakte bezeichnet.
Codecs leisten in kurzer Zeit beachtliches. Um hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten zu erreichen, arbeitet ein Codec mit verschiedenen Stufen.
Sein erstes Werkzeug versucht erst gar nicht, das Video direkt zu komprimieren, sondern macht es durch Filterverfahren »komprimierbarer«.
Filter eliminieren scharfe Kanten, die gleichzusetzen sind mit hohen Frequenzen, und verringern so die Datenrate. Ein Filter sorgt für die Umrechnung benachbarter Pixel, indem er einen Mittelwert bildet: Aus einer dünnen schwarzen Linie neben einer weißen Linie entsteht zum Beispiel eine breite graue Linie. Bereits diese Vorfilterung entscheidet maßgeblich über die bei der Komprimierung erreichbare Videoqualität: Je aufwändiger der Filter, desto besser die Bildqualität nach der Reduktion.
Als nächstes ist die Konvertierung des sogenannten Farbraums an der Reihe (Color Space Conversion). Wieder gibt das menschliche Auge zu diesem Schachzug die Anregung. Es nimmt Farben (Chrominanz, »U« und »V«) viel schlechter wahr als Helligkeit (Luminanz, »Y«).
Das Fernsehen arbeitet deswegen im RGB- statt im YUV-Farbmodell: Einer Luminanz-Bandbreite von 4,5 MHz steht eine Farb-Bandbreite von nur 1,5 MHz gegenüber. Allein die Umwandlung von RGB in YUV kann die Datenmenge eines Signals etwa um die Hälfte reduzieren. Bereits analoge Videos verwenden dieses Verfahren.
Ein wichtiges Kriterium für Videoberabeitung am PC ist die Art der Digitalisierung. Das sogenannte Sampling misst die Spannung eines analogen Signals in bestimmten Abständen und speichert sie als digitalen Zahlenwert. Wegen der Sehschwäche des menschlichen Auges werden im YUV-Farbraum die Farbsignale nur halb so oft gesampelt wie die Helligkeit.
Vier Messungen von Y pro Zeiteinheit stehen nur je zwei Messungen von U und V gegenüber (4:2:2-Modell). Von den 24 Bit pro Pixel des RGB-Signals wird auf 16 Bit pro Pixel YUV reduziert, der Faktor liegt bei 2:1. Gut für den Anwender: Das Signal hat immer noch volle Studioqualität.
Datenreduzierung durch Skalierungs-Routinen
Die größte Datenreduzierung erreicht die sogenannte Skalierung; die Verringerung der drei Parameter Auflösung, Farbtiefe und Bildwiederholfrequenz. Manche Software-Codecs verzichten ganz einfach auf drei von vier Pixeln der ursprünglichen Auflösung (kodieren also nur 1/16 der Bildpunkte), wiederholen nur 10 Bilder pro Sekunde (2,5:1) und arbeiten mit einer Farbtiefe von 8 Bit statt 24 Bit (3:1).
Der Komprimierungsfaktor: 16 x 2,5 x 3 ergibt 120:1, also ein stark 'gestauchtes' Videobild. Stehen diese drei wichtigen Parameter vor der Komprimierung fest, so lassen sich Datenmenge und benötigte Rechenzeit stark verringern, indem das Video zuvor auf diese niedrigere Auflösung, Farbtiefe und Bildwiederholfrequenz heruntergerechnet wird.
Ein weiteres wichtiges Werkzeug ist die Transformation, die bei Codecs wie JPEG, MJPEG, MPEG und Px64 Verwendung findet. Sie benutzen die sogenannte DCT (Diskrete Cosinus-Transformation): Bildinformationen zerlegt sie in Blöcke von 8x8 Pixeln und teilt sie in niedrige und hohe Frequenzbereiche auf.
Das Zauberwort heißt Quantisierung
Der nächste Schritt der Komprimierung ist die Quantisierung: Sie reduziert oder
entfernt hohe Frequenzen (zum Beispiel scharfe Kanten). Das Ergebnis ist ein
Bild mit weicheren Konturen, die man aber wegen der Datenreduktion in Kauf
nimmt.
Bei der Quantisierung dienen wenige Bits als »Platzhalter« für die Gesamtmenge. Bei leistungsfähigen Codecs reichen bei manchen Bildern lediglich 2 Bits (4 Farben) aus, um das Bild adäquat zu beschreiben (statt 8 Farbbits pro Pixel im RGB-Modell). Die Datenmenge lässt sich auf diese Weise noch einmal dritteln.
Zum Schluss packen viele Codecs die Daten noch einmal verlustfrei zusammen - ähnlich den Verfahren LHA, PKZIP etc., die man zum Komprimieren von herkömmlichen Dateien verwendet. In der RLE-Methode (Run-Length Encoding) ersetzt identische Bits durch Art und Anzahl (zum Beispiel 1111222 durch 4132, also 4x1 und 3x2); das Huffman Coding ersetzt identische, häufig auftauchende Bitfolgen durch Abkürzungen (wie beim Morsen). Die Komprimierung der Einzelbilder ist damit abgeschlossen. Eine Kombination der sieben Intraframe-Verfahren lässt von dem ein Megabyte großen Originalbildes nur noch 24 Kilobyte übrig.
Manche Codecs lassen es dabei bewenden, andere legen jetzt erst richtig los. Denn bei Digitalvideos liegt die größte Datenredundanz nicht innerhalb der Einzelbilder, sondern dazwischen. Viele Pixel verändern sich von Bild zu Bild entweder gar nicht oder nur wenig, zum Beispiel Hintergründe.
Jetzt setzen Interframe-Codecs wie MPEG den Kompressionshebel an: Sie sagen sozusagen die Pixelveränderungen über mehrere Bilder hinweg voraus und speichern nur noch die Bildunterschiede ab, nicht aber die Einzelbilder. Das spart viel Platz: MPEG 4 beispielsweise benötigt für eine Videodatei in der Größe 320 x 240 Pixeln bei vergleichbarer Qualität nur ein Viertel des Platzes, den Cinepak trotz Komprimierung braucht.
Predictive Coding legt ein komprimiertes Referenzbild fest (I- Frame oder Key-Frame - wie bei Animationsberechnungen). Von diesem aus wird ein weiteres, P-Frame genanntes Bild vorhergesagt - bei MPEG das nächste, übernächste oder vierte. Aus beiden - dem I- und dem P- Frame - können dazwischenliegende Bilder errechnet werden (B-Frames). So »mogelt« sich der Codec durch das Movie, bis das nächste I-Frame wieder gesicherte Daten liefert.