(High Definition) Video

HD-Technologie
Technische Grundlagen
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Was ist HD-Video?
Filme im 16:9 Format?
MPEG-2 mit hoher Auflösung
Filme ohne Interlacing (Progressive Scan?)
... ?
FHTW Berlin • »Studiengang Angewandte Informatik« • Herzog | Hübener
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HD-Technologie
HD-Technologie • Übersicht
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HD-Technologie
Motivation für HD
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Motivation
HD-Auflösungen und Bildraten
Video-Codecs
Audio Codecs
HD-DVD-Format
Momentanes Fernsehen zu schlecht
Film (Kino-) Material wird nach sehr hohen Standards
produziert
Neues Geschäft für Unterhaltungselektronik-Industrie
neue Abspielgeräte
neue Displays
...
BluRay (BD)-Format
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Unterschiede/Besonderheiten HD-DVD-BluRay
Mehrfachverwertung von Content:
Kino
DVD
HD-DVD/Blu-ray
(HD-)Fernsehen
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HD-Technologie
Historisches
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HD-Technologie
Die technischen Daten
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frühe Versuche mit Analogtechnik (1980-1990)
1992 Übertragung der Olympischen Spiele in Barcelona mit HD-MAC
SD (Standard Definition) Video
Seitenverhältnis 4:3 oder 16:9 (anamorph)
PAL 720 x 576, 25 fps
Durchbruch erst durch digitale Übertragung
NTSC 720 x 480, 29,9 fps
1996 erster HD-Sender in USA (WRAL, North Carolina)
Bildwiedergabe »Interlaced«
Begünstigung durch »Zwangsdigitalisierung« der
terrestrischen Sender (USA/Europa)
•
DVB-T/DVB-S/DVB-C (Europa)
HD (High Definition) Video
Seitenverhältnis 16:9
1280 x 720
ATSC, Advanced Television Systems Committee (USA)
1920 x 1080
Bildwiedergabe »Interlaced« ODER »Progressive«
Bildwiederholraten 50/60 oder 24 fps
Standard-Formate:
–
–
–
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– 720p: 1280 x 720 progressive
– 1080i: 1920 x 1080 interlace
– 1080p: 1920 x 1080 progressive
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HD-Technologie
Vergleich SD-HD
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HD-Technologie
Vergleich SD-HD
Quelle: Wikipedia
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Die Medien: HD-DVD vs Blu-ray
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Die Medien: HD-DVD vs Blu-ray
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HD-DVD
High Definition DVD
Ehemals »Advanced Optical Disc« (AOD)
Entwicklung von Toshiba und NEC
blau-violetter Laser
12 cm (4,7 inch) Durchmesser
Single Layer von 15 bis 20 GB
–
–
–
HD-DVD-ROM bis 15 GB/Seite/Layer
HD-DVD-RW bis 20GB/Seite
HD-DVD-R bis 15 GB/Seite
Dual Layer Dual Sided bis 60 GB
Unterstütztes Format vom DVD-Forum
Herstellungskompatibel zur DVD
Blu-ray Disc (BD)
Entwicklung eines Firmenkonsortiums:
Hitachi, Ltd., LG Electronics Inc., Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Mitsubishi Electric
Corporation, Pioneer Corporation, Royal Philips Electronics, Samsung Electronics Co., Ltd., Sharp
Corporation, Sony Corporation, Thomson
blau-violetter Laser mit 405 nm
12 cm (4,7 inch) Durchmesser
Single Layer bis 27 GB
Dual Layer bis 50 GB
max. Datenrate 36 Mbps
Echtzeitaufnahme von HDTV-Video
Start der Lizensierung im Februar 2003
Zunächst Datenträger mit Cartridge
jetzt »blankes« Medium
Geräte verfügbar 4. Quartal 2006
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HD-Technologie
Die Medien: HD-DVD vs Blu-ray
HD-Technologie
Vergleich HD-DVD/Blu-Ray Disc
Figure 1 – By reducing track pitch and pit length, Blu-ray Disc
realizes 5 times more recording capacity than DVD
Figure 2 - Comparison between CD, DVD and Blu-ray Disc
DIAGRAMS
DVD (4.7 GB)
BD (25 GB)
substrate
minimum
pit length
0.4 µm
track pitch
0.74 µm
minimum
pit length
0.15 µm
recording
layer
optical transmission & protection layer
track pitch
0.32 µm
! in case of 27GB
Figure 1 – By reducing track pitch and pit length, Blu-ray Disc realizes 5 times more recording capacity
than DVD
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CD, DVD, BD : A Com pa ris on
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HD-Technologie
HD-Codecs: Video
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HD-Technologie
HD-Codecs: Video
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MPEG2
Standard bei DVD-encoding
MPEG-4 AVC
auch H.264
Sendestandard bei SD-digital-TV
etwa halbe Datenrate zu MPEG-2 bei gleicher visueller Quailtät
etablierte (preiswerte) Technologie
sehr aufwendiges Encoding
Block-Artefakt-Bildung bei HD-Auflösungen geringer
Film Grain Technology erhält den Charakter analogen Materials
höhere Datenrate im Vergleich zu VC1 und AVC
•
VC-1
jetzt als SMPTE VC-1 oder SMPTE 412M standardisiert
basiert auf dem Microsoft Windows Media 9 Codec
verbesserter MPEG-2 Codec
geringere Datenrate als MPEG-2
keine Unterstützung für eingebetten Timecode
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HD-Technologie
HD-Codecs: Audio
•
HD-Technologie
HD-Codecs: Audio
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DVD-Codecs
Linear PCM
Dolby TrueHD
verlustfreie digitale 8-Kanal Kodierung (MLP)
MPEG-1 Audio
2-kanaliger Downmix aus 6 kanaligem Material möglich
MPEG-2 Audio
keine vorhersehbare Daterate!
Dolby Digital (AC3)
digitaler Bitstream über HDMI
DTS (Digital Theatre System)
•
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•
Dolby Digital Plus (DD+)
geringere Datenrate als AC3
DTS-HD
Erweiterung von DTS um zusätzliche Substreams für
–
–
–
–
bis zu 7.1 diskrete Audiokanäle
nicht kompatibel zu A/V Receivern mit digitalen Eingängen (SPDIF, ...)
diskrete 7.1 Kanäle
verlustfreie Kompression
höhere Samplingraten (96/192 kHz)
höhere Datenraten (bis 25,5 Mbps)
kaum Encoder verfügbar
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HD-Technologie
Weitere Features HD-DVD - Blu-ray
•
Weitere Features HD-DVD - Blu-ray
•
Secondary Audio
Ermöglicht gleichzeitiges Abspielen eines zweiten Audiostreams z. B. für
–
HD-Technologie
lokaler Speicher für
maximal 2-Kanäle
DD+, DTS-HDm mp3, MPEG-4 AAC, WMA-Pro
–
–
–
–
BD
–
–
HD-DVD minimal 128 MB
BD minimal 64 KB (128 MB Profile 1; 1 GB Profile 2)
Audio Commentary
HD-DVD
–
–
Nichtflüchtiger Speicher
maximal 5.1 Kanäle
DD+, DTS-HD LBR
bug-fixes
Bookmarks
preferences
...
Speicher extern erweiterbar
–
–
–
USB-Flash
USB HDD
NAS (HD-DVD)
Zugriff über
–
–
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URI (HD-DVD)
Virtual Filesystem (VFS) BD
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HD-Technologie
Weitere Features HD-DVD - Blu-ray
•
•
Netzwerk-Integration der Player für
Streaming
Updates
Online Content
Multi-Player Gaming
...
HD-DVD Standard Content
Presentation Layer
–
–
Muxed Stream, wie MPEG-2 Program Stream
enhanced video object sets (EVOB)
enhanced video object units (EVOBU)
•
Navigation Layer
–
–
–
Erweiterung des Features »Nichtflüchtiger Speicher«
Probleme
–
–
–
–
HD-Technologie
HD-DVD Format
Netzwerk-Anbindung
–
–
–
–
–
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Spracheinstellungen
User Operations
Storyboard
Verbesserungen gegenüber DVD
Verbindungsqualität (Bandbreite)
Verfügbarkeit von Diensten
Spezifikation unfertig
Kaum Hardware (Player) verfügbar
–
–
–
–
–
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HD-Content mit entsprechenden Codecs
Erhöhte Anzahl von Feature-Ausprägungen
256 Farben Untertitel
Vereinfachtes Handling von Mehrsprachigkeit (Menusteuerung)
verbesserte Programmierung des »Resume« Features
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HD-Technologie
HD-DVD Format
•
HD-Technologie
Blu-ray Format
•
HD-DVD Advanced Content
XML-basiert (XHTML)
deklarative Programmierung (wie DVD)
deklarative Navigation (wie DVD/HD-DVD Standard)
Unabhängige Planes für die Darstellung und Interaktion
prozedurale Programmierung (ECMAScript)
•
HD Movie Mode (HDMV)
–
–
–
HD-DVD Advanced Application
Movie Plane
Presentation Plane
Interactive Plane
Navigations-Logik
Graphic Layer
Secondary Video Plane
additional Audio Decoder
Font rendering (OpenType Fonts für dynamischen Content)
Erlaubt komplexe zusammengesetzte Navigation
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HD-Technologie
Blu-ray Format
•
HD-Technologie
Blu-ray Format
•
HD Movie Mode (HDMV)
deklarative Navigation (wie DVD/HD-DVD Standard)
Erweiterte Menüfunktionen gegenüber HD-DVD-Standard
–
–
–
–
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Erweiterte Menüfunktionen gegenüber HD-DVD-Standard
–
–
Click sounds
animierte Button Effekte
Pop-up Menüs im Video
Multi Page Menus (ohne Unterbrechung des laufenden Hintergrund-Videos)
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HD Movie Mode (HDMV)
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picture-in-picture durch secondary Audio und Video (bei HD-DVD nur im Advanced Content)
Interaktive Diaschau mit kontinuierlichem Audio
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HD-Technologie
Blu-ray Format
•
HD-Technologie
Blu-ray Format
•
HD Movie Mode (HDMV)
Interactive Graphics
prozedurale Programmierung in Java
Java 2 Micro-Edition (J2ME) Personal Basis Profile [PBP]
–
Button Overlay Groups (BOG)
–
32 Layers z.B. für Cell Animation
basiered auf dem Konzept von MHP (Multimedia Home Platform)
entspricht dem GEM (Globally Executeable MHP)-Standard
Virtual File System
–
BD-Java (BD-J)
–
Update von Content über externen Speicher oder online
Set von standardisierten APIs
Anpassungen für BD
Hohe Komplexität im Authoring
–
–
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weglassen unnötiger Features
hinzufügen BD-spezifischer Funktionalitäten
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HD-Technologie
Blu-ray Format • BDJ-Overview
BD-J Application
•
Application Runtime Environment
PBP 1.0
BD Extensions
GEM 1.0.2
HD-Technologie
Blu-ray Format
BD-J Application
BD-J Application
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Vor-/Nachteile von BD-J
Hoher Aufwand für die Programmierung
Laufzeitumgebung schlecht planbar (Speicheranforderungen, Netzwerk, ...)
Wiederverwendbarkeit von selbsterstellten JAVA-Bibliotheken
Application Manager
JavaVM
Access Control
HDMV compatible AV Playback and Navigation
Text-Subtitle Decoder
Graphics Decoder
Network Protocols
UO Dispatcher
Network
System
Storage
Storage System
Text Presentation Engine
Presentation Engine
Host OS
Local
Storage
disc
Application
Cache
Event
Queue
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HD-Technologie
Weitere Features HD-DVD - Blu-ray
•
Weitere Features Blu-ray
•
Kopierschutz Advanced Access Content System (AACS)
CSS (Content Scrambling System) bei DVD
–
–
–
physikalische »Marke« aud der BD
Konzept ähnelt der SACD
enthält Volume ID
SPDC (Self Protecting Digital Content)
basiert auf CSS
Media Key Block
Album Identifier
logische Operationen ergeben Media Key zur Entschlüsselung des Contents
–
–
–
erneuerbarer Sicherheitsmechanismus
SVM (security virtual Machine) in jedem BD-ROM-Player
Content Codes auf den BD transformieren den Datenstrom
Volume ID: Einzigartige Nummer im Lead-In
Media ID: Einzigartige Nummer für Recordable Medien
PMSN (Prerecorded Media Serial Number): Individuelle Seriennummer einer Disc (optional)
Provider ID: Beschreibt reservierten Bereich im persistenen Speicherbereich
Content ID: Nummer zur Identfizierung in Online-Systemen
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HD-Technologie
Quellen/Literatur
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Erweiterung des AACS um:
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–
–
AACS
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–
–
–
–
BD+
BD-ROM Mark
Title Key
Disk Key
nach 2 Jahren geknackt
CPPM (Content Protection for Prerecorded Media)
–
–
–
–
HD-Technologie
Blu-ray Disc Association
http://www.blu-raydisc.com
HD DVD Promotion Group
http://www.hddvdprg.com
Wikipedia
http://www.wikipedia.de
High Definition DVD Handbook:
Producing for HD-DVD and Blu-ray Disc
von Mark Johnson (Autor), Charles Crawford (Autor), Christen Armbrust (Autor)
Mcgraw-Hill Professional; Auflage: 1 Pap/DVD (1. April 2007, ISBN-13: 978-0071485852
Preis 54,00 EUR
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