Einbindung von hoch auflösenden Bildsignalen in existierende

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HDTV in Fernsehanstalten
Einbindung von hoch auflösenden Bildsignalen in existierende
Produktionsumgebungen
Masterarbeit
Wissenschaftliche Arbeit zur Erlangung des akademischen Grades
„Master of Science“
MML – Masterprogramm Medien Leipzig
Studiengang Technologies of Multimedia Production
vorgelegt von:
Dipl. Ing. (FH) Jens Hoppe
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. Uwe Kulisch
Leipzig, 29.03.2008
Selbständigkeitserklärung
Bibliografischer Nachweis
Hoppe, Jens: HDTV - Einbindung von hoch auflösenden Bildsignalen in existierende
Produktionsumgebungen
Masterarbeit, MML – Masterprogramm Medien Leipzig, 2007
112 Seiten, 40 Abbildungen, 20 Tabellen, 67 Quellenangaben
Autorreferat
High Definition Television – hoch auflösende Bildsignale sind auf dem Weg sich in der
Fernsehproduktion zu etablieren. Durch die rasante Standardisierung digitaler Formate und
die wachsende Verfügbarkeit von leistungsfähiger und kostengünstiger Peripherie ist es
zunehmend einfacher, qualitativ hochwertige HDTV-Inhalte zu generieren. Der steigende
Absatz an hoch auflösenden Kameras und Displays im Prosumer- und Consumer-Bereich
wird diese Entwicklung in den kommenden Jahren zudem beschleunigen. 1 Durch BroadcastProdukte, die sowohl Standard Definition als auch High Definition Signale erzeugen oder
verarbeiten können, wird der Umgang mit Hybridprodukten komplexer. Die Masterarbeit
diskutiert verschiedenste Ansätze zur Einbindung von hoch auflösenden Signalen von der
Material-Akquisition bis zur Material-Verarbeitung und Archivierung in bestehenden
Produktionsumgebungen.
Für Fernsehanstalten stellen Archivbestände in SD-Qualität ein enormes wirtschaftliches
Potential dar. Tausende von Sendestunden liegen für eine Zweitverwertung bereit. Um
dieses Kapital langfristig bei der Umstellung auf HD-Inhalte zu nutzen, müssen FormatWandlungen stattfinden. In der Masterarbeit werden daher Cross-Konvertierungen praktisch
untersucht. Anhand von Hardware-Komponenten [Snell and Wilcox] werden messtechnische
und visuelle Qualitätsmerkmale überprüft und auf ihren praktischen Einsatz beurteilt. Anhand
von ausgewählten file-basierten Hybridprodukten, die sowohl SD als auch HD-Auflösung
erzeugen, wird der praktische Einsatz dieser Geräteklassen dargestellt.
1
laut Marktforschungsunternehmen MRI Heidelberg in Deutschland und Großbritannien [2007], 93 % der Verbraucher
bestätigten eine eindeutige Überlegenheit der digitalen Bilder und wollen in digitale Technik investieren [Quelle: 58]
-2-
Bibliografischer Nachweis........................................................................ 2
Abbildungsverzeichnis ............................................................................. 6
Tabellenverzeichnis ................................................................................. 7
Technisches Abkürzungsverzeichnis....................................................... 8
1
Einleitung......................................................................................... 11
2
Entwicklung von HDTV.................................................................... 12
3
2.1
Fernsehentwicklung in Deutschland bis zu HDTV ......................................14
2.2
Empfang von HDTV-Programmen ..............................................................16
2.3
Betrachtungsbedingungen ..........................................................................20
2.3.1
Sehbedingungen beim konventionellen Fernsehen (SDTV)....................20
2.3.2
Sehbedingungen beim hoch auflösenden Fernsehen (HDTV) ................21
2.3.3
Telepräsenz statt Television bei HDTV ...................................................22
2.3.4
Betrachtungsumfeld bei hoch auflösenden Fernsehbildern.....................23
2.3.5
Einheit von Bild und Ton..........................................................................23
HDTV – Aufzeichnung, Kompression und Abtastung ...................... 24
3.1
HDTV-Aufnahme.........................................................................................24
3.1.1
HDTV-Kamerasystem..............................................................................25
3.1.2
Vergleich von Bildgrößen und Bildformaten ............................................28
3.2
Definition des HD-Abtastsystems................................................................29
3.2.1
Standardisierung der HD-Formate...........................................................29
3.2.2
Auflösung, Abtastformate, Datenraten von SD- und HD-Formaten .........30
3.2.3
Relevante HDTV-Systeme ......................................................................32
3.2.4
Abtastraten von SD- und HD-Signale ......................................................32
3.3
Codecs und Kompressionsverfahren ..........................................................34
3.3.1
Standardisierte HD-Kodierverfahren........................................................34
3.3.2
Codecs für die HD-Materialaufzeichnung ................................................34
3.3.3
Codec für die HD-Materialbearbeitung ....................................................36
3.3.4
Einschränkungen bei HD-Fileformaten....................................................37
3.4
HD-Aufzeichnungsformate ..........................................................................38
3.4.1
HD-Aufzeichnung auf Server und Schnittsystemen.................................39
3.4.2
HD-Aufzeichnung auf Serversystemen....................................................41
3.4.3
Professionelle HD-Schnittstellen .............................................................44
-3-
3.5
4
3.5.1
Spezifikation von Geräten mit unterschiedlicher Displaytechnik..............48
3.5.2
Parameter für die Beurteilung von Displays zur HD-Darstellung .............50
Vernetzte HD-Produktion................................................................. 51
4.1.1
Wachsende Komplexität in Industrie-Standards ......................................53
4.1.2
Quellen und Speicheroptionen ................................................................54
4.2
Existierender SD-Workflow in der Produktionsumgebung...........................55
4.3
Migration von HD in bestehende Produktionsumgebung ............................57
4.3.1
5
6
Parameter für die Beurteilung von Displays zur HD-Darstellung.................47
HDTV-Signalkette in der Fernsehproduktion ...........................................58
4.4
SD- und HD-Simulcast-Betrieb ...................................................................60
4.5
Effekte von Up-, Down-, Cross-Scaling.......................................................62
4.5.1
Testaufbau mit dem Snell & Wilcox IQ ....................................................63
4.5.2
Komponenten für den Testaufbau ...........................................................64
4.5.3
Testauswertung Snell & Wilcox IQ ..........................................................66
4.5.4
Parameter bei der Konversion von HDTV-Bildsignalen ...........................70
4.6
Monitoring von HD- und SD-Signalquellen..................................................71
4.7
Archivierung von HD-Material .....................................................................73
4.8
Sicherung der HD-Bildqualität .....................................................................74
HDTV-Distribution............................................................................ 77
5.1
Formatfrage zwischen 720p50 und 1080i25 ...............................................77
5.2
Technischer Hintergrund.............................................................................77
5.3
Hintergrund zur Entscheidung für 720p50...................................................80
5.4
720p50 – eine europäische Entscheidung ..................................................82
5.5
Netzbetreiber und Konsumenten ................................................................83
5.5.1
Standards für die HD-Ausstrahlung über DVB ........................................85
5.5.2
Fazit.........................................................................................................87
Hybridprodukte – P2 Mischbetrieb von HD und SD......................... 88
6.1
Vorbetrachtungen........................................................................................89
6.2
Multiformat-Kamera AG-HVX 200 ...............................................................90
6.3
Multiformat Aufzeichnung Firestore FS-100................................................91
6.3.1
Datenkopie aus der AG-HVX 200 auf den FS-100 ..................................92
6.3.2
Arbeitsschritte für den Kopierprozess......................................................94
6.3.3
Bemerkungen bei der Verwendung der AG-HVX 200 mit FS-100 ...........95
6.4
Nachbearbeitung Avid Xpress Pro HD ........................................................95
-4-
6.4.1
6.5
Verwendung des P2-Kartenlesers AJ-PCD 20 ........................................96
P2-Materialspeicher AJ-PCS060 ................................................................97
6.5.1
Materialsicherung auf dem AJ-PCS060...................................................97
6.5.2
Kopierprozess aus dem AJ-PCS060 auf ein Wechselmedium ................98
6.5.3
Materialverarbeitung mit Avid Schnittsystemen .......................................98
6.5.4
Löschen der Daten auf dem AJ-PCS060.................................................98
6.6
Arbeit mit der P2 Viewer Software ..............................................................99
6.7
P2 Content Management Software .............................................................99
6.8
AG-HVX 200 in Kopplung mit Avid Xpress Pro HD ...................................100
6.8.1
Verbindung der AG-HVX 200 über Firewire (Device Modus) ................100
6.8.2
Verbindung der AG-HVX 200 als USB-Device ......................................101
6.9
Fazit ..........................................................................................................101
7
Zusammenfassung ........................................................................ 102
8
Fragenkatalog zur Kompatibilität von HD-Produkten..................... 106
9
Thesen........................................................................................... 107
10 Literaturverzeichnis ....................................................................... 108
10.1
Monografien und Sammelbände ...............................................................108
10.2
Zeitungen und Zeitschriften.......................................................................109
10.3
Eigenrecherche .........................................................................................109
10.4
Normen und Empfehlungen ......................................................................110
10.5
Onlinequellen ............................................................................................110
10.6
Bildnachweise ...........................................................................................111
11 Selbständigkeitserklärung ............................................................. 112
12 Danksagung .................................................................................. 112
-5-
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: technischer Mehrwert von der Produktion bis zum Kunden ............................. 13
Abbildung 2: HD Showcase der ARD - Einspiel von HD auf K2 Server ................................ 19
Abbildung 3: optimaler Betrachtungsabstand bei SDTV........................................................ 20
Abbildung 4: optimaler Betrachtungsabstand bei HDTV ....................................................... 21
Abbildung 5: Technische Auflösung im Bezug auf den Bildinhalt.......................................... 25
Abbildung 6: Pixelstruktur SD- und HD-Kameratechnik zu Computermonitoren................... 26
Abbildung 7: Aufnahme-Rastervergleich bei der elektronischen Kamera ............................. 26
Abbildung 8: Vergleich von Bildgrößen und Bildformaten im Größenverhältnis .................... 28
Abbildung 9: HD-Fileformate / Wrapperformate .................................................................... 37
Abbildung 10: Playout von SD- und HD-Inhalten................................................................... 42
Abbildung 11: wachsende Komplexität von Standards.......................................................... 53
Abbildung 12: HDTV - Quellen und Speicheroptionen .......................................................... 54
Abbildung 13: existierender SD-Workflow in der Produktionsumgebung .............................. 56
Abbildung 14: Migration von HD in bestehende Produktionsumgebung ............................... 58
Abbildung 15: HDTV-Signalkette in der Fernsehproduktion .................................................. 59
Abbildung 16: schematische Darstellung der Cross-Konvertierung im Sendeweg................ 61
Abbildung 17: Snell & Wilcox IQ mit Messgeräten und Signalgeneratoren ........................... 65
Abbildung 18: Snell & Wilcox IQ mit Steuer- und 6 Wandlerkarten ....................................... 66
Abbildung 19: Cross-Konvertierter 100/75 Farbbalken.......................................................... 67
Abbildung 20: Nachzieheffekte bei vertikal bewegtem Gitter und Minimum Delay................ 68
Abbildung 21: gemessenes Multiburst-Signal nach der Wandlung von SD in HD................. 69
Abbildung 22: Multiviewing in verschiedenen Auflösungen der Firma evertz........................ 72
Abbildung 23: Einbindung von SD-Content in HD-Archivierung ............................................ 74
Abbildung 24: SD - HD Konvertierung - Kaskadierung mit Verteilwegen .............................. 76
Abbildung 25: interlaced [links] und progressiv [rechts] Bildverarbeitung.............................. 78
Abbildung 26: Bewegungsdarstellung bei progressiv und interlaced Bildverarbeitung ......... 78
Abbildung 27: Signalverarbeitung in Endgeräten .................................................................. 79
Abbildung 28: Kodiergewinn [main profile] im Vergleich MPEG-2 vs. MPEG-4 .................... 83
Abbildung 29: Kodiergewinn im Vergleich von SD- und HD-Distribution............................... 84
Abbildung 30: durchschnittliche Videobitrate für Premiere HD.............................................. 85
Abbildung 31: Datenreduktion H.264/AVC und DVB-S2 zur HD-Übertragung ...................... 86
Abbildung 32: Standards für die HD-Ausstrahlung über DVB ............................................... 86
Abbildung 33: Testaufbau Avid Xpress Pro HD [MAC&PC], AG-HVX 200 & AJ-PCD 20 ..... 89
Abbildung 34: Multiformatkamera Panasonic AG-HVX 200 .................................................. 90
Abbildung 35: Multiformataufzeichnung auf dem FS-100 von Focus .................................... 91
-6-
Abbildung 36: Anschluss von Firewire an AG-HVX 200 ........................................................ 91
Abbildung 37: Workflow Modell AG-HVX 200 auf FS-100..................................................... 92
Abbildung 38: Verlinkung von MXF-Files aus dem FS-100 in Avid Xpress Pro HD 5.8 ........ 96
Abbildung 39: P2 Store Manager - Quick Format.................................................................. 98
Abbildung 40: Multiformatfähigkeit innerhalb eines Projektes in Avid Xpress Pro HD 5.8 .. 101
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: ausgewählte HDTV-Angebote weltweit................................................................. 18
Tabelle 2: Standardisierung der Abkürzungen HD-Formate.................................................. 29
Tabelle 3: Standardisierung der HD-Formate........................................................................ 29
Tabelle 4: Vergleich von Auflösung, Abtastformate, Datenraten von SD- und HD-Formate . 31
Tabelle 5: relevante HDTV-Systeme ..................................................................................... 32
Tabelle 6: Erläuterungen zur Abtastrate SD- und HD-Signal ................................................ 33
Tabelle 7: HD-Aufzeichnungsformate.................................................................................... 38
Tabelle 8: HD-Aufzeichnung auf Server und Schnittsystemen.............................................. 40
Tabelle 9: HD-Aufzeichnung auf Serversystemen................................................................. 43
Tabelle 10: HDTV - relevante professionelle und consumer Schnittstellen........................... 45
Tabelle 11: Gerätespezifikation mit unterschiedlicher Displaytechnik ................................... 48
Tabelle 12: Relevante Parameter für die Beurteilung von Displays zur HD-Darstellung....... 50
Tabelle 13: Parameter zur Up- und Down-Konvertierung Snell & Wilcox IQ......................... 64
Tabelle 14: Parameter zur Cross-Konvertierung Snell & Wilcox IQ ...................................... 64
Tabelle 15: gemessene Signallaufzeit zur Wandlung von SD- und HD-Material................... 69
Tabelle 16: Parameter bei der Konversion von HDTV-Bildsignalen ...................................... 71
Tabelle 17: EBU Richtlinie zur Bewertung von professionellen Displaytechniken................. 72
Tabelle 18: Sicherungsparameter für HD-Bildqualität ........................................................... 75
Tabelle 19: Klassifizierung von HD-Formaten nach Genre ................................................... 80
Tabelle 20: Vor- und Nachteile der Übertragungsverfahren .................................................. 80
-7-
Technisches Abkürzungsverzeichnis
2K:
Begriff zur Charakterisierung der Auflösung bei der digitalen
Filmbearbeitung, wobei 2K für 2.000 horizontale Pixel steht,
aber nur einen ungefähren Richtwert bezeichnet.
4K:
rund 4.000 x 2.200 Bildpunkte, insgesamt besteht jedes
einzelne digitale Filmbild in 4K-Auflösung also aus rund 4.000 x
2.200 = 8.800.000 Bildpunkten
3:2-Pull-Down:
Kinofilme werden mit 24 Bilder pro Sekunde belichtet und
projiziert. Wenn ein Film für die Videonachbearbeitung und wiedergabe abgetastet wird, werden aus dem ersten Filmbild 3,
aus dem zweiten 2 Video-Halbbilder generiert. So ergeben sich
(12 x 3) + (12 x 2) = 60 Halbbilder pro Sekunde. Bei PAL läuft
der Film um 4% schneller und macht aus jedem Vollbild zwei
Halbbilder, so werden 50 Video-Halbbilder erzeugt.
AVCHD:
AVCHD ist ein HD-Format für digitale Camcorder, dass die
Aufzeichnung von 1080i- und 720p-Signalen auf 8-cm-DVDs,
aber auch auf SD-Karten normieren soll. Das Format nutzt die
MPEG-4-basierte
AVC/H.264-Kodierung
zur
Video-
kompression und Dolby Digital (AC-3) oder Linear PCM für die
Audio-Kodierung. Die Datenrate des Systems geben die
Hersteller mit 18 Mbps an.
AVC-Intra:
AVC-Intra ist ein HD-Kompressionsverfahren, dass die H.264Rechenvorschrift nutzt, aber anders als etwa das ConsumerFormat AVCHD nur Intraframe-Kompression durchführt.
Broadcast:
engl. Senden, Ausstrahlen. […] Beschreibung hochwertiger, für
die Anwendung beim Fernsehen geeigneter Geräte. Dazu
zählen
je
nach
Gerät
umfangreiche
Bedien-
und
Betriebsmöglichkeit, eine große Servicefreundlichkeit sowie
eine robuste oder langlebige Ausführung der elektronischen
und/oder mechanischen Bauelemente. […]“ (Vgl. [OBET])
DVB-S
Digital Video Broadcasting – Satellite, Übertragung von
Fernseh- und Hörfunkprogrammen, sowie Zusatzdiensten über
digitale Modulationsarten (QPSK/Quadraturphasenumtastung),
Übertragung von HDTV möglich
DVB-S2
Weiterentwicklung
verbesserter
des
DVB-S-Standards,
Kodierungs-,
Verwendung
Modulations-
und
-8-
Fehlerkorrekturverfahren, verwendet optional Modulationen
8PSK, 16APSK oder 32APSK, Übertragung von HDTV über
MPEG-4 möglich
Ein- und Ausspielserver:Vgl. Videoserver
File-basiert:
Transport von Dateien, (Bilder, Töne oder andere Daten)
HDTV:
High Definition Television, wörtlich „Fernsehen mit hoher
Bildschärfe“; HDTV arbeitet mit dem 16:9-Seitenverhältnis und
einer Zeilenzahl, die gegenüber PAL oder NTSC deutlich erhöht
ist.
HD-SDI:
engl. Abk. High Definition Serial Digital Interface. Digitale
Komponentensignale
des
HDTV-Standards
mit
1920
Bildpunkten und 1080 Zeilen. Im Datenstrom, der mit einer
Datenrate von 1,5 GBit pro Sekunde übertragen wird, sind
außerdem bis zu 16 Tonkanäle sowie ein Timecode enthalten.
High- bzw. LowRes:
High Resolution, kein absolutes Auflösungsmaß, steht letztlich
nur für eine im jeweiligen Kontext höhere Auflösung
hybrider Workflow:
Arbeitsketten
mit
bandbasierter
und
nicht
bandbasierter
Funktionalität bzw. parallel existierender SD- und HD-Workflow
IT:
Informationstechnologie: gebräuchlicher Oberbegriff für die
Informations- und Datenverarbeitung, sowie die dafür benötigte
Hardware. Der Begriff „Informationstechnologie“ kommt aus
dem Englischen und ist die korrekte Übersetzung des
englischen Begriffs information technology.
IT-basiert:
Darstellung der Informationen durch Binärzeichen und deren
Verarbeitung mit Hilfe der Digitaltechnik, Verwendung von
Computertechnologie
für
Speicherung,
Transport
und
Verarbeitung von Informationen
MAZ:
magnetisches Aufzeichnungsgerät = professionelles Aufnahmeund Abspielgerät
Metadaten:
Daten,
die
Informationen
über
andere
Daten
(Essenz)
enthalten, Content=Essenz (A,V,D)+Metadaten
MPEG-4 AVC:
Neben MPEG-2 wird zukünftig in Video-Applikationen auch
verstärkt MPEG-4 AVC zum Einsatz kommen: sowohl für die
Distribution auf Trägermedien wie der DVD, wie auch als
Sendesignal kommt dabei die Kodierung gemäß AVC/H.264 in
Frage
NLE:
engl. Abk.: Nonlinear Editing = Nichtlinearer Schnitt
-9-
Profile-Server:
Produktname eines Diskrecorders der Firma Thomson Grass
Valley zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Bild- und
Tonsignalen
SDI:
engl. Abk. Serial Digital Interface. Schnittstelle zwischen
Studiogeräten nach dem Standard ITU-R 601, digitales
Komponentensignal
Luminanzsignals
mit
und
einer
der
getrennten
Führung
Farbdifferenzsignale.
Die
des
drei
Informationen werden im SDI-Signal hintereinander, seriell über
ein einziges Kabel mit einem BNC-Stecker geführt. Daher ergibt
sich eine hohe Datenrate von 270 MBit/Sekunde. In dieser
Datenmenge können bis zu 16 Tonkanäle - Embedded Audio -,
sowie ein Timecode übertragen werden. Eine Datenreduktion
der Video- oder Audiosignale findet dabei nicht statt.
Videoserver:
Computer-System mit hoher Speicherkapazität, die Audio- und
Videodaten gelangen per Überspielung in das Speichersystem
und können von mehreren Arbeitsplätzen aus verwaltet,
bearbeitet oder gesendet werden
- 10 -
1 Einleitung
Fernsehen und Video sind populäre Medien, deren Nutzung in der Gesellschaft fest
verwurzelt sind. Aus diesem Grund existieren sie in der heutigen Form bereits seit vielen
Jahrzehnten. Es ist zu erwarten, dass sich die grundlegenden Arbeitsabläufe von der
Bilderzeugung bis zur Ausstrahlung in der HD-Mainstream Produktion 2 überwiegend ähnlich
gestalten, auch wenn sich die technologischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen
ändern. 3
Das konventionelle Fernsehen in Standard Definition (SDTV) funktioniert nach technischen
Standards der fünfziger Jahre des vergangenen Jahrhunderts und hat sich seitdem
technisch
nicht
signifikant
weiterentwickelt.
Das
subjektive
Seherlebnis
wird
von
Eigenschaften bestimmt, die sich aus vertikaler und horizontaler Auflösung, Bildfrequenz und
dem Aufbau des Farbsystems zusammensetzen.
High Definition Television (HDTV) charakterisiert ebenfalls Fernsehformate, die im
Gegensatz zu SDTV verbesserte und erweiterte Eigenschaften in den Bereichen Auflösung,
Bildfrequenz, Farbe, Bildseitenverhältnis, Ton und Übertragungsverfahren aufweisen. HDTV
ist auf dem Weg, den seit Jahrzehnten existierenden PAL-Standard schrittweise zu ergänzen
und zukünftig zu ersetzen. Wesentlich höher aufgelöste, schärfere Bilder, bessere
Tonqualität und die Möglichkeit der Verschmelzung digitaler Dienste verändern die
Rezeptionsgewohnheiten der Fernsehzuschauer nachhaltig.
Die
Entscheidung
für
High
Definition
ist
in
den
meisten
Sendeanstalten
und
Produktionsfirmen gefallen. Ungeklärt ist die Umsetzung. Ein gewisser Reifegrad ist bei den
elektronischen HD-Kameras zu verzeichnen, allerdings gibt es beachtliche Abweichungen in
der Aufnahmetechnik bei den Sensoren und der Abbildungsgüte der Objektive. Die
kontinuierliche Verkündigung effizienterer Codecs überschüttet den Bereich der PostProduktion.
Bei der Migration von HD-Produkten in eine existierende SD-Infrastruktur bestehen
gegenwärtig offene Fragen bei der Systemintegration. In der Masterarbeit wird der Umfang
dieser Veränderungen von der Bilderzeugung bis zu Ausstrahlung skizziert. Für am Markt
agierende Produktionsfirmen und Fernsehanstalten ist es demzufolge essentiell, in der
Übergangszeit auf die bestehenden Technologien aufzubauen und die spezifischen
Bedürfnisse anzupassen. Ziel der Masterarbeit ist eine komplexe Darstellung von
Entwicklungstendenzen in einer hoch auflösenden Produktionskette. Eine Bewertung der
entsprechenden Themenschwerpunkte findet in den jeweiligen Abschnitten statt.
2
3
Einsatz für eine breite Produktionsstrecke, deckt maßgeblichen Produktionsbedarf ab
Vgl.: [Quelle 8] Seite 609, Kapitel 10
- 11 -
2 Entwicklung von HDTV
Ende der 80er Jahre wurde bereits versucht HDTV in Europa im Rahmen von HD-MAC 4
einzuführen. Inzwischen läuft die zweite Phase in den kommenden Jahren unter dem DVBStandard hoch auflösende Signale in die Wohnzimmer der Konsumenten zu bringen. Die
meisten Anzeichen deuten darauf hin, dass die derzeitige HDTV-Verbreitung erfolgreicher
verlaufen wird. Durch die Globalisierung der Content-Vermarktung von HDTV-Inhalten, wie
zum Beispiel von Fernsehserien, Spielfilmen oder Dokumentationen aus den USA oder
Japan, steigt auch in Europa der Anteil von derartigen Produktionen. Europäische und
internationale Pay-TV Anbieter [siehe Tabelle 1] bauen bereits mit HDTV-Diensten ihr
Geschäft im Premium-Bereich aus und zwingen damit Free-TV Anbieter und so genannte
offline Medien [Vgl. Filmgesellschaften] in dieses Marktsegment einzusteigen. Durch die
Harmonisierung der konkurrierenden Standards HD-DVD und Blu-ray ist eine weltweit
erfolgreiche Einführung der hoch auflösenden Inhalte gesichert. 5 Der erste europäische
HDTV Broadcaster HD1 6 beabsichtigt eine Ausweitung seines Programmangebots, andere
Anbieter starten HDTV-Tests oder einen HDTV/SDTV Simulcast im Dokumentations- und
Spielfilmsektor oder von Sportereignissen. Und nicht zuletzt sei auf die via Internet
verfügbaren Inhalte in HDTV-Auflösung verwiesen. 7
Der Mehrwert von HDTV bezieht sich nicht nur auf Image der Marke, exklusive Inhalte,
Gestaltung
und
Szenenführung,
internationale
Vermarktung
und
Aufbau
eines
Archivbestandes. Wird der technische Mehrwert in den Mittelpunkt gestellt, so skizziert
folgende Abbildung diese Entwicklung schematisch zwischen der NTSC- und PAL-Welt.
4
5
6
7
HD-MAC: Mulitplexed Analog Component Signal mit 1250 Zeilen und 50 Bildern pro Sekunde
Warner Bros wird künftig ausschließlich Blu-ray als DVD-Nachfolgeformat unterstützen, Meldung
wurde Anfang Januar 2008 veröffentlicht und verursachte einen drastischen Rückgang der Nachfrage des
HD-DVD Formates, Toshiba verkündet am 19.02.2008 HD-DVD-Player und -Recoder nicht
weiterzuentwickeln, herzustellen und zu vermarkten [Quelle: 60], Microsoft verkündet am 23.02.2008 die
Produktion des HD-DVD Laufwerk für XBox 360 einzustellen [Quelle: 59]
sendet seit 01.01.2004, ehemals Euro 1080, seit August 2005 weltweit erster MPEG4-HD Sender im DVBS2-Standard
Video-on-Demand-Service SyncTV demonstriert auf der Consumer Electronics Show (CES) 2007 in Las
Vegas den Download von Spielfilmen mit voller HDTV-Auflösung [Quelle: 61]; Swisscom startet im Februar
2008 IPTV-Angebot BluewinTV Quelle: http://de.swisscom.ch/
- 12 -
Abbildung 1: technischer Mehrwert von der Produktion bis zum Kunden 8
Aus der Grafik ist zu erkennen, dass der qualitative Sprung bei der herkömmlichen PALVerbreitung 9 geringer ausfällt als bei der NTSC-Verbreitung 10 . Die Herausforderung der
Fernsehanbieter besteht demzufolge darin, einen deutlich erkennbaren technischen
Mehrwert bereitzustellen.
Der deutliche Trend zu HDTV-Technik bei europäischen Dienstleistern lässt sich unter
anderem anhand von Investitionen verdeutlichen. Bei der Beauftragung von Studiotechnik
und Übertragungswagen im Jahr 2006 hielten sich die Ausgaben bei SDTV und HDTV auf
gleichem Niveau. Im Jahr 2007 wurden bereits 80 Prozent der finanziellen Einsätze in HDTechnik vorgenommen. Gegenwärtig sind rund 130 HDTV-Übertragungswagen in Europa im
produktiven Einsatz. 40 HDTV-Übertragungswagen befinden sich in der Fertigstellung. 11 Zur
Fußballweltmeisterschaft 2006 in Deutschland nahmen Dienstleister und Fernsehanstalten
HDTV-Übertragungstechnik in Betrieb. 12
8
9
10
11
12
Quelle: [45]
Zeilensprungverfahren mit 50 Halbbildern pro Sekunde und 625 Zeilen pro Vollbild, wovon maximal 575
sichtbar sind [Quelle: 8 Seite: 19]
Zeilensprungverfahren mit 59,94 Halbbildern pro Sekunde und 525 Zeilen pro Vollbild, sichtbar maximal 485
Zeilen, Videobandbreite beträgt nur 4,2 MHz [Quelle: 8 Seite: 66]
Vgl.: [Quelle: 21]
Studio Berlin Adlershof produzierte mit dem Ü6 [27 Kamera Ü-Wagen]; der Saarländische Rundfunk stellte
als erste öffentlich rechtliche Anstalt in Deutschland einen 6-Kamera Ü-Wagen in den Dienst
- 13 -
2.1
Fernsehentwicklung in Deutschland bis zu HDTV
Das folgende Kapitel gibt einen Abriss der Entwicklungsstufen von HDTV, um die
Bedeutung für heutige technologische Entwicklungen einzuordnen.
Im Jahre 1926 waren es noch 30 Zeilen pro Fernsehbild. Zehn Jahre später waren es bereits
441 Zeilen. Die Entwicklung endete vorerst mit dem PAL-System und bekannten 625 Zeilen
mit 720 Bildpunkten pro Zeile. In den 90er Jahren trieb das konkurrierende hoch auflösende
japanische System MUSE und das HD-MAC Verfahren in Europa die Entwicklung Richtung
HDTV voran. Die analoge und leistungsarme HD-MAC Technik scheiterte und ließ
Aktivitäten in Europa abklingen.
→ ca.1940

experimentelle
Systeme
mit
mehr
als
1000
Zeilen
für
militärische
Anwendungen
→ 1950

erste Testausstrahlungen des NWDR 13 mit 625 Zeilen und 50 Halbbildern
→ 1952

regulärer Programmbetrieb mit 625 Zeilen und 50 Hz
→ 1967

Einführung des PAL-Farbfernsehen in der BRD / 1968 SECAM-Farbfernsehen
in der DDR
→ Anfang der 80-iger

Sony und NHK 14 entwickeln NHK-HiVision mit 1125 Zeilen und 60 Bildern pro
Sekunde
13
14
NWDR war Mitglied der Arbeitsgemeinschaft der öffentlich-rechtlichen Rundfunkanstalten in
Deutschland (ARD). Teilung in NDR und WDR 1956
öffentliche Rundfunkgesellschaft in Japan
- 14 -
→ 1984

erste größere HD-Produktion anlässlich der Olympischen Spiele in Los
Angeles
→ ab 1986

erste Testsendungen in Japan mit analoger Übertragungstechnik

Etablierung des Begriffs „High Vision“
→ 1992

In Europa soll HDTV nach HD-MAC 15 Norm zu den Olympischen Spielen in
Barcelona
eingeführt
werden,
technische
Probleme
ließen
eine
flächendeckende Einführung (Projekt EUREKA 95) scheitern.
→ 1998

Beginn der Einführung des digitalen HDTV in den USA
→ Ende der 90-iger

in USA und Japan erscheinen Spielfilme auf D-VHS in HD-Qualität 16

Aufbau von inzwischen ca. 1000 HD-Sendern in den USA und Japan
→ 01.01.2004

erster HD-Sender in Europa: Euro 1080 17
→ Ende 2005

Start von Premiere HD [Sport, Kinofilme und Dokumentationen]

Start des Simulcast-Betrieb von Sat 1 und ProSieben über Satellit 18
→ Sommer 2006

Fußball WM in Deutschland wird in HD produziert

Übertragung für FreeTV in SD-Qualität, PayTV in HD-Qualität
→ 2007

verschiedene Rundfunkanbieter 19 beginnen regulären HDTV Sendebetrieb
1987 war die Entwicklung im Rahmen des analogen HD-MAC-Standards bei 1250 Zeilen
und 1440 Bildpunkten pro Zeile angelangt. Die Erhöhung der vertikalen Auflösung
[Zeilenzahl] und der horizontalen Auflösung [Bildpunkte pro Zeile] war und ist in der
Entwicklung des Fernsehens außerdem eine Strategie der Industrie.
15
16
17
18
19
HD-MAC: Mulitplexed Analog Component Signal mit 1250 Zeilen und 50 Bildern pro Sekunde
Datenrate: 28 MBit/s
jetzt HD1, empfangbar über Astra 1H, Sirius 2 und Hellas SAT
meist SD up-konvertiert
siehe Tabelle 1
- 15 -
2.2
Empfang von HDTV-Programmen
In Japan und den Vereinigten Staaten sendet die Mehrzahl der TV-Kanäle bereits in HDTV.
Allein in den USA sind rund 1000 HD-Kanäle auf Sendung. Teilweise wird in durchgängiger
HDTV-Auflösung von der Aufnahme bis zur Ausstrahlung produziert bzw. mit hoch
konvertiertem Material gesendet. In Europa werden größtenteils seit 4 bis 5 Jahren LiveEvents 20 , wie Sport- und Unterhaltungssendungen in HD produziert.
Im Regelbetrieb strahlt der Pay-TV Sender Premiere zwei HDTV-Kanäle mit Spielfilmen und
Dokumentationen aus. Bis zum 16. Februar 2008 verbreiteten Sat.1 und ProSieben das
laufende Programm im frei empfangbaren HDTV Simulcast-Betrieb über Satellit, Kabel und
DSL. Erst im Jahr 2010 will die Sendergruppe über einen separaten digitalen SatellitenTransponder die HD-Ausstrahlung wieder aufnehmen. Nach Angaben der Gruppe hat sich
seit dem Sendestart im Oktober 2005 die HDTV-Nutzung in Deutschland nicht wie erhofft
entwickelt. Nach Marktanalysen seien nur 150 000 Haushalte in der Lage, dass Programm in
HD-Qualität zu empfangen. Gegenwärtig konzentriert sich das Unternehmen verstärkt um
Etablierung des 16:9 Seitenverhältnisses, da mehr als 3 Millionen deutsche Haushalte über
einen entsprechenden Flachbildfernseher verfügen. 21 Für HD-Enthusiasten wird die
Entscheidung gegen einen Simulcast-Betrieb ein herber Rückschlag sein, zumal gerade der
Mehrwert für Nutzer mit großen Bildschirmdiagonalen und dem entsprechenden Equipment
auf dem frei empfangbaren Markt stark eingrenzt wird.
Seit September 2004 ist über den Satellitenbetreiber ASTRA [19,2° Ost] ein eigener HDTVDemonstrationskanal empfangbar, der in einer Programmschleife hoch auflösende Bilder
verbreitet. Die Distribution von ASTRA HD wurde im Oktober 2005 von MPEG-2 auf MPEG-4
umgestellt, um auf dem Transponder-Kanal 102 eine höhere Bandbreiten-Effizienz für DVBS2 zu erzielen. Der Transponder-Kanal 88 sendet weiterhin den entsprechenden Datenstrom
in MPEG-2 für DVB-S Empfangsgeräte. Der französische Bezahlsender Canal + bietet auf
ASTRA ebenso ein eigenes unverschlüsseltes Programm. Der deutschsprachige HDTVSender Anixe HD sendet seit Mai 2006 ein eigenes 24 Stunden Programm. Die Sender HD-1
[ehemals Euro 1080] und HD 2 [Pay-per-Event-Kanal] auf ASTRA 23,5° Ost bieten Sport,
Dokumentationen und Musikveranstaltungen in HD-Qualität. Zukünftig sollen auch Spielfilme
angeboten werden. 22
20
21
22
die Fußball WM 2006 in Deutschland wurde für internationale und nationale Berichterstattung in HD
produziert
Vgl.: Quelle [57]
Vgl.: Quelle [58]
- 16 -
Die BBC hat Mitte 2006 mit HDTV-Testausstrahlungen begonnen. Die Sendungen waren
jedoch nur für ausgewählte digitale Satelliten- und Kabel-TV-Zuschauer empfangbar. Im
Ballungsgebiet um London wurde über DVB-T eine Testausstrahlung in HD realisiert. Als
Regelbetrieb
für
HDTV
wird
das
Jahr
2010
anvisiert.
Die
Tests
sollen
die
Empfangsbedingungen und andere technische Parameter prüfen helfen. 23 Bei der
Kabelgesellschaft KABEL BW und Kabel Deutschland GmbH hat die Distribution von HDTVSignalen begonnen. 24
Der Einsatz des effizienteren Bilddatenreduktionsalgorithmus MPEG-4 (H.264) anstelle von
MPEG-2 (H.262) ist nicht zwingend an eine Ausstrahlung über DVB-S2 gekoppelt. Da für
rechenintensive Codecs neue Empfangsgeräte mit veränderten Demodulatoren und
Decodern
benötigt
werden,
wechseln
viele
Programmanbieter
auf
ein
bandbreiteneffizienteres und damit für sie kostengünstigeres Kompressionsverfahren. So
können HDTV-Sender im Verhältnis zu DVB-S mit geringer Bandbreite und geringeren
Datenraten ausgestrahlt werden.
Neben den Fernsehanstalten rüstet auch die Filmindustrie auf HD-Produktionen um. So lag
im Jahr 2003 der in HD produzierten Filme der MGM bei 75%. Bei Warner Brothers lag der
Anteil bei 80% und Walt Disney produziert gegenwärtig mehr als 80% in HD für den
Fernsehmarkt. 25
23
24
25
Vgl.: Quelle [55]
Vgl.: Quelle [56]
Vgl.: Quelle [57]
- 17 -
Die Tabelle 1 zeigt eine Auswahl der dominierenden HDTV-Sender.
Name
Land
Format
Bemerkungen
ABC HD
USA
720p60
im Regelbetrieb
Anixe HD
Deutschland
1080i50 im Regelbetrieb
ARTE HD
Deutschland/Frankreich
1080i50 Regelbetrieb ab Ende 2008 geplant
BBC HD
Großbritannien
1080i50 noch Testbetrieb, uncodiert
Canal+
Frankreich
1080i50
CBS HD
USA
1080i60
Deutschland
1080i50 MPEG-4
USA
1080i60
ESPN HD
USA
720p60
Sportevents
Fox HD
USA
720p60
Serien, Dokumentationen
HBO HD
USA
1080i60 Serien, Spielfilme
HD Net
USA
1080i60
Discovery
HD
Discovery
HD
sendet verschlüsselt, zu Werbezwecken
auch uncodiert, MPEG-4
verschlüsselt, im Regelbetrieb Gemeinschaftskanal von
Schweizer Fernsehen (SF), Télévision Suisse Romande
HD suisse
Schweiz
720p50
(TSR), Televisione svizzera di lingua italiana (TSI) und
Televisiun Rumantscha (TvR) zeigt in HD-Qualität
produzierte Eigen- und Koproduktionen
Luxe HD
NBC HD
paneuropäischer
Sender
1080i50
Werbesender, uncodiert
USA
1080i50
Deutschland
1080i50 MPEG-4
Deutschland
1080i50
Sat.1 HD
Deutschland
1080i50
Sky HD
Großbritannien
1080i50
TNT HD
USA
1080i60
Italien
1080i50 Reportagen, Dokus, uncodiert
Premiere
HD
ProSieben
HD
Venecia
HD
Simulcast-Testbetrieb, seit 02.2008
beendet
Simulcast-Testbetrieb, seit 02.2008
beendet
Tabelle 1: ausgewählte HDTV-Angebote weltweit 26
26
Quelle: [47]
- 18 -
Das magere HDTV Programmangebot ist derzeit ein Hauptmangel. ProSieben und Sat.1
stellten im Februar 2008 27 den simulcast HD-Sendebetrieb ein. Der Pay-TV Anbieter
Premiere strahlte ursprünglich drei kostenpflichte HDTV-Kanäle aus, diese wurden auf zwei
reduziert.
Abbildung 2: HD Showcase der ARD - Einspiel von HD auf K2 Server 28
Im August 2009 plant das ZDF in Zusammenarbeit mit der ARD die LeichtathletikWeltmeisterschaften in Berlin als Host-Broadcaster 29 weltweit in HD zu produzieren und auch
in Deutschland auszustrahlen. Anlässlich der Olympischen Winterspiele 2010 in Vancouver
werden ARD und ZDF per Satellit den HDTV-Sendebetrieb aufnehmen. 30 Während der
Internationalen Funkausstellung 2007 in Berlin präsentierte die ARD auf „Eins-Festival“ 100
Programmstunden in HDTV über ASTRA. Dabei konnten Erfahrungen für den Sendealltag
im Simulcast von HDTV und SDTV gesammelt werden. Das Material stand im HDCAM
Format in 1080i/25 zur Verfügung und wurde entsprechend der EBU-Richtlinie 31 in das
Sendeformat 720p/50 konvertiert. 32
27
28
29
30
31
32
siehe Kapitel 2.2
Quelle: Eigenrecherche 20.03.2008 ARD Digital Playout Center in Potsdam-Babelsberg
übernimmt Verantwortung für Produktion und bietet anderen Rundfunkveranstaltern Pool-Material an
laut PTKO-Vorlage [Produktions- und Technik-Kommission von ARD und ZDF] vom 29./30. Oktober in
Potsdam [Quelle: 41]
Vgl.: nach Quelle: 40
Mittels des Option-Board einer Sony HDCAM-MAZ HDW-1800, das Material wurde auf einem K2Videoserver von Grass Valley mit 1,24 TB Kapazität für 36 Stunden vorgehalten Quelle: [44]
- 19 -
2.3
2.3.1
Betrachtungsbedingungen
Sehbedingungen beim konventionellen Fernsehen (SDTV)
In der Anfangszeit des Fernsehens wurden relativ kleine und unscharfe Bilder mit wenigen
Zeilen im Format 4:3 übertragen. Erst bei genügend großem Betrachtungsabstand ergab
sich demzufolge ein annehmbarer Bildeindruck. Um ein herkömmliches Fernsehbild in
Standardauflösung mit ca. 414.000 Bildpunkten und 576 Bildzeilen bei noch ausreichender
Detailerkennbarkeit ohne Zeilendarstellung erscheinen zu lassen, ist im Idealfall ein
Betrachtungsabstand vom 5 bis 6 fachen der Bildhöhe erforderlich.
Abbildung 3: optimaler Betrachtungsabstand bei SDTV 33
Bei SDTV wird das Bild meist unter einem relativ kleinen Blickwinkel betrachtet. Dabei wird
nur ein geringer Teil des Sichtfeldes genutzt. Der Bildrand wird automatisch als „Umrandung“
erkannt. Hierbei entsteht ein großer visueller Unterschied von dem ursprünglichen
Originalschauplatz und der abgebildeten Perspektive auf dem Fernsehschirm. Ein Großteil
der
produktionstechnischen
Arbeit
auf
der
Aufnahmeseite,
wie
Studiodekoration,
Beleuchtung und Bildgestaltung, kann nur bedingt bis zum Zuschauer transportiert werden.
Produktionen, die besonders auf bild- und tonhafte Raumwirkung setzen, können ihre
Wirkung dadurch komplett verlieren.
33
nach Quelle: [62]
- 20 -
2.3.2
Sehbedingungen beim hoch auflösenden Fernsehen (HDTV)
Ein Grundgedanke bei der Einführung von High Definition war der Wunsch nach einer
stärkeren Telepräsenz 34 – ähnlich dem Bildeindruck im Kino. Ziel ist die Angleichung des
technischen Bildes an die natürliche visuelle Wahrnehmung. Dazu zählen mehr
Bildinformation (Bildformat), eine größere Bildschärfe und die Steigerung der Zeilenanzahl.
Der Zuschauer soll sozusagen in die dargestellte Szene stärker einbezogen werden. Ein
erhöhtes Realitätsempfinden (Anwesenheitseffekt) wird bei großen Bildern – wie im Kino
oder Projektionen – durch einen größeren Blickwinkel und die Verlagerung der
Bildbegrenzung
an
den
Rand
des
Sehbereiches
erzeugt.
Die
Erweiterung
des
wahrgenommenen Bildausschnittes spielt eine entscheidende Rolle. Das Auge erfasst den
zentralen Sehbereich, die im Unterbewusstsein wahrgenommenen Randbereiche des
Sichtfeldes dienen zur Orientierung im Raum.
„A high definition system is a system designed to allow viewing at about three times the
pictures height, such that the system is virtually, or nearly, transparent to the quality or
portrayal that would have been perceived in the original scene or performance by a
discerning viewer with normal visual acuity.“ 35
Abbildung 4: optimaler Betrachtungsabstand bei HDTV 36
Die Abbildung 4 zeigt schematisch die optimalen Sehbedingungen bei High Definition TV.
Zur Sicherstellung der genannten Telepräsenz sollte gemäß der ITU 37 der durchschnittliche
Betrachtungsabstand der zwei – bis dreifachen Bildhöhe entsprechen. Um HD-Bilder im
oben genannten Betrachtungsabstand scheinbar zeilenfrei betrachten zu können, wurde bei
empirischen Versuchen durch die IRT mit stehenden Bildern eine minimale Anzahl von 720
Zeilen ermittelt.
34
35
36
37
meint die stärkere Einbeziehung der Zuschauer in das Geschehen auf dem Bildschirm, die Vergrößerung des
Bildes soll den natürlichen Sehgewohnheiten entgegenkommen. Das Auge sollte im Bildfeld wandern und
seine Konzentration auf wechselnde Teilbereiche des Bildes lenken können. Quelle: [20]
Quelle: ITU, Prof. Dr Driesnack, „HDTV und SDTV – Bildqualität beim Zuschauer, FKTG-Kolloquium,
20.11.06“
nach ITU-R BT.709 Richtlinie
ITU-R BT. 709-5, 2003 / ITU-R Report 801-4, 1990
- 21 -
2.3.3
Telepräsenz statt Television bei HDTV
Bei Einstellungsgrößen ist durch die Abbildung in HDTV ein stärkerer Einsatz von Totalen
und Halbtotalen möglich. Groß- und Naheinstellungen bekommen in Verbindung mit
Personen ein stärkeres Gewicht. Dies wird zum Beispiel als dramaturgisches Stilmittel
eingesetzt, um tiefere Emotionen zu erzeugen. Naheinstellungen können aber durch die
relativ unnatürliche Betrachtungsweise im Vergleich zum herkömmlichen Fernsehformat zu
Fehlinterpretationen durch den Betrachter führen. Kamerabewegungen, wie zum Beispiel
Kamerafahrten, werden vom Zuschauer als realer Vorgang wahrgenommen. Der Betrachter
bewegt sich scheinbar selbst durch den Raum. Bewegungen um die Kameralängsachse
werden sehr schnell als störend empfunden. Veränderungen an der Brennweite
(Zoomfahrten) fallen durch die perspektivischen Veränderungen im Bild stärker auf. Das
Objekt kommt durch die scheinbare Verengung des Blickwinkels auf den Zuschauer in
unrealistischem Maße zu. Bei der Auflösung der Szenen und Schnittfolgen ergeben sich
weitere Vorteile in der Produktion in hoch auflösenden Formaten. Die größere
Detailwiedergabe macht die Bilder allgemein interessanter. Längere Einstellungen und
angepasste Schnittfolgen geben dem Betrachter mehr Zeit, die Inhalte selbst zu erfassen
ohne diese durch Textbausteine zu erklären. Das Auge kann selbst entscheiden, welcher
Inhalt bildwichtig ist oder nicht. Der gestaltete Bildschnitt muss nicht mehr zwingend die
Blickrichtung
vorgeben.
Jedoch
steigen
auch
die
Anforderungen
an
Logik
und
Bilddramaturgie. Vergleichbar wäre dies mit der Produktion bei Kinofilmen. Achs- und
Perspektivsprünge
werden
stärker
wahrgenommen.
Der
Bildaufbau
und
die
Gewichtsverteilung von Objekten wird durch das geänderte Seitenverhältnis vom Zuschauer
stärker bewertet. Der Anordnung von Elementen im Hintergrund einer Szene muss größere
Beachtung geschenkt werden, da diese unter Umständen von ursprünglich bildwichtigen
Objekten ablenken können. Die Produktion von HDTV sollte daher so gestaltet werden, dass
Bild- und Tonqualität deutlich gegenüber dem bisher gültigen Systemen verbessert werden.
Für die Bildwirkung wurde die Bezeichnung Telepräsenz geprägt, denn der Zuschauer kann
einen kleineren Abstand zum Bildschirm einnehmen, so dass auch die Blickseitenbereiche
des Bildes erfasst werden. Das Blickfeld wird weitaus mehr erfasst als bei der Television. Für
Europa entwickelte HDTV-Systeme arbeiten mit einer Zeilenzahlverdopplung, womit auch
der Blickwinkel mehr als verdoppelt wird. 38
38
Vgl.: Quelle: [8, Seite 17]
- 22 -
2.3.4
Betrachtungsumfeld bei hoch auflösenden Fernsehbildern
Der Trend zu Wiedergabegeräten im 16:9 Seitenverhältnis erhöht die Konvergenz zur
Darstellung auf Computer Monitoren. Diese Entwicklung und die Möglichkeit auf einem
Rechner Fernsehinhalte konsumieren zu können, beflügelt diese Tendenz. HD ermöglicht
durch Großdisplays darüber hinaus den Übergang vom „Nebenbei-Fernsehen“ zum
„Fernseh-Erlebnis“. Denn bei HD liegt die Bildbegrenzung, wie im Kino, außerhalb der
zentralen Sehbereiche und wird daher weniger störend empfunden. Durch das Angebot an
preiswerten, HD-tauglichen Projektoren und Flachbildschirmen wird auch für den
Heimanwender schrittweise das Home Cinema finanzierbar.
Die durchschnittliche Auflösungsgrenze des menschlichen Auges liegt bei rund 1000 Zeilen
bei einem Betrachtungsabstand der 3-fachen Bildhöhe. Ein modernes 40“ Flach-Display
besitzt
rund
20“
Bildhöhe.
Dies
entspricht
rund
50,8
Zentimeter.
Der
3-fache
Betrachtungsabstand liegt damit bei etwa 1,5 Meter. Diese rechnerischen Zahlenwerte sind
mit dem realen Betrachtungsabstand im Wohnzimmer relativ schwer nachzustellen.
2.3.5
Einheit von Bild und Ton
Das visuelle Empfinden ist mit dem Gehör wahrnehmungsphysiologisch eng verbunden.
Richtungsbestimmende Schallereignisse führen unbewußt zu Aufmerksamkeitsreaktionen
der Augen. Bei Großbildprojektionen müssen die akustischen Verhältnisse daher der
natürlichen Wahrnehmung angepasst sein. Hierzu zählt die Anpassung der Stereobasis an
die Optische Achse. Die Schallquelle muss aus ihrer sichtbaren Richtung zu orten sein. Die
räumliche Anordnung der Schallquelle muss bei der Aufnahme beachtet werden und bei der
Wiedergabe reproduzierbar sein. Aufgrund der Komplexität der Tonerzeugung und
Bearbeitung für hoch auflösende Systeme wird in der vorliegenden Masterarbeit auf eine
genauere Betrachtung verzichtet.
- 23 -
3 HDTV – Aufzeichnung, Kompression und Abtastung
3.1
HDTV-Aufnahme
Durch erheblichere Datenraten bei HD fallen bei der Materialerzeugung höhere
Datenmengen an. Bei der steigenden Bildqualität soll jedoch weiterhin eine lange
Aufnahmedauer am Drehort verfügbar sein. Eine weitere Forderung ist ein sehr gutes
Multigenerationsverhalten 39 des Aufnahmeverfahrens. Bei der Akquisition mit einem
speziellen Codierverfahren müssen die folgenden Bearbeitungsketten bedacht werden, um
Nachteile durch Kaskadierung 40 zu vermeiden. Diese Effekte können bei nicht Codeckonformer Bearbeitung und Umspielprozessen auftreten. Des Weiteren sind am Drehort eine
einfache Bedienung, die Robustheit des Equipment und die Zuverlässigkeit der Technik von
Bedeutung.
Bei der HD-Kameratechnik kann in 3 Klassen unterschieden werden. Jede Gruppe entspricht
den speziellen Anforderungen an Bedienbarkeit, erzeugter Bildqualität und letztendlich der
Bezahlbarkeit der Produkte.
→ Studiokameras für Außenübertragung und Studioproduktion
→ Kameras mit externen Aufnahmegeräten
→ Camcorder als kompakte eigenständige Aufnahmegeräte
Auf Basis eines HD-Komponentensignals geschieht die Produktion von hoch auflösenden
Signalen. Eine essentielle Voraussetzung ist die Verfügbarkeit von Produktionsgeräten, die
möglichst als Multi-Standardgeräte eine Bitrate bis 1,5 GBit/s 41 verarbeiten. HDTV-Kameras
sind von verschiedenen Herstellern verfügbar und arbeiten bei einer Auflösung von 1920 H x
1080 V mit rund 2 Millionen Pixeln statt SDTV-Kameras mit rund 450 000 Pixeln. 42 Dieser
Wert hat sich durch die Veränderung des 4:3 auf das 16:9 Bildseitenverhältnis mehr als
vervierfacht. Hochwertige HDTV-Kameras arbeiten mit 2/3 Zoll Bildwandlern und 10-BitProzessing. 43
39
Multigeneration: Nacheinanderschaltung der Kodierverfahren in Generationen [Vgl.: Kaskadierung]
Hintereinanderschaltung bzw. Verkettung mehrerer Module/Baugruppen, Verwendung verschiedener
Codecs, Abtastrastern u.s.w. verschlechtert erheblich die Qualität des Ursprungsignals
41
siehe Kapitel 3.2.3
Relevante HDTV-Systeme Tabelle 5: relevante HDTV-Systeme
42
Vgl.: Quelle: [8] Seite 668
43
siehe Abbildung 7: Aufnahme-Rastervergleich bei der elektronischen Kamera
40
- 24 -
3.1.1
HDTV-Kamerasystem
Die technische Auflösung im Bezug auf die Bildinhalte im Vergleich von SD und HD können
vereinfacht in einem Diagramm [Abbildung 5] dargestellt werden. Dabei wird die
Übertragungscharakterisitk der Kamera im Verhältnis zu der statistischen Frequenzverteilung
bei unterschiedlichen Blickwinkeln verglichen. Es ist deutlich erkennbar, dass HDAufnahmeverfahren über den erweiterten technischen Aufzeichnungsbereich von rund 30
Mhz eine ausgewogene Darstellungsharmonie besitzt. Die Grenzfrequenz von rund 5 Mhz
bei SD-Aufnahmen zeigen deutliche Schwächen bei der Abbildung von Totalen und
Halbtotalen. Diese Aussage beruht auf einer Auswertung der theoretischen Anzahl der
Bildinformationen zur Modulationstiefe des Kamerasystems.
Abbildung 5: Technische Auflösung im Bezug auf den Bildinhalt 44
Zur Erreichung einer besseren visuellen Bildschärfe für die PAL-Übertragung wird das Bild
mittels einer Detail-Funktion der Kamera künstlich verbessert. Durch die höhere Auflösung
bei der Bilderzeugung bei HDTV Aufnahmen ist eine viel geringere DTL-Zugabe notwendig,
wodurch es zu entschieden weniger Artefakten im Bild kommt.
44
Quelle: [45]
- 25 -
Die Pixelstruktur bei SD- und HD-Kameras und bei Computermonitoren zeigt die
Veränderung von Non Square und Square Pixeln auf den Aufnahmechips.
Abbildung 6: Pixelstruktur SD- und HD-Kameratechnik zu Computermonitoren 45
In der vereinfachten Darstellung wird das Größenverhältnis auf den Bildkreisdurchmesser
von SD- und HD-Kameratechnik verglichen. Der Aufnahme-Rastervergleich macht deutlich,
dass bei gleicher CCD-Chipgröße von 2/3 Zoll eine extrem hohe Anzahl von dotierten
lichtempfindlichen Zellen aufgebracht ist.
Abbildung 7: Aufnahme-Rastervergleich bei der elektronischen Kamera 46
45
46
Quelle: [45]
Quelle: [45]
- 26 -
Durch die gesteigerte Auflösung der HDTV-Kamerasysteme ist bei den Herstellern eine
Verbesserung der Lichtempfindlichkeit von HD-Kameras eingefordert. Da HD-Aufnahmen
generell mehr Lichtbedarf gegenüber SD-Aufnahmen erfordern, ist dies auch im Hinblick auf
das zukünftige Ziel einer Produktionsumgebung im Abtastformat 1080p/50 von Bedeutung. 47
Bei der HD-Bilderzeugung ist zu beachten, dass eine hohe Auflösung entscheidend für die
resultierende Bildqualität ist. Ob eine Wandlung in das gewählte HD-Abtastformat bereits im
Kamerakopf oder erst in der Bearbeitung erfolgt, ist abhängig vom System und dem
jeweiligen Hersteller. Abhängig von der Art, wie der Sensor in der Kamera betrieben wird,
kann es bei einem Abtastformat z.B. 720p/50 zu einer geringeren Lichtempfindlichkeit
kommen. Dies hat zur Folge, dass die Blende der Kamera geöffnet werden muss, um eine
technisch einwandfreie Belichtung zu erzeugen.
47
Vgl.: Empfehlungen zum HD-Produktionsformat zur Beschlussvorlage 41.PTKO am 30.10.2007
- 27 -
3.1.2
Vergleich von Bildgrößen und Bildformaten
Die Abbildung 8 zeigt eine schematische Darstellung der wichtigsten Bildformate in einem
Größenvergleich von vertikalen und horizontalen Bildpunkten. Bisher können Auflösungen
bis zu 4 K [3072 x 4096 Bildpunkte] elektronisch erzeugt und verarbeitet werden. Wie in
Kapitel 3 beschrieben wird, sind die anfallenden Datenmengen derzeit mit großem
technischen Aufwand zu bearbeiten. In der Praxis werden die Formate von Super 16 bis 35
mm mit klassischer Filmaufnahme 48 realisiert und zur weiteren Bearbeitung [Schnitt,
Farbkorrektur, Verbreitung] auf elektrische Medien skaliert.
Abbildung 8: Vergleich von Bildgrößen und Bildformaten im Größenverhältnis
48
flexiblen Träger aus Nitrozellulose für die Fotoemulsion
- 28 -
3.2
Definition des HD-Abtastsystems
Hersteller von HD-Produkten verwendeten unterschiedliche Kennzeichnungen für die
Nennung des Abtastsystems hoch auflösender Formate. Die Standardisierung zur Nennung
der HD-Formate erfolgte durch die European Broadcast Union 49 (EBU) im Juni 2005 und
nennt folgende Reihenfolge der Schreibweise.
1. Nennung der vertikalen Auflösung (720 oder 1080 Zeilen)
2. Nennung des Abtastformates (progressiv oder interlaced)
3. Nennung der Bildwechselrate (Frame-Rate)
Formate-Beispiel
vor Standardisierung Standardisierung durch EBU
720/60p
720p/60
720/50p
720p/50
1080/50i
1080i/25
1080/25p
1080p/25
1080/50p
1080p/50
Tabelle 2: Standardisierung der Abkürzungen HD-Formate 50
3.2.1
Standardisierung der HD-Formate
Vor der Standardisierung von HDTV-Formaten herrschte eine unkoordinierte Mischung bei
der Nennung von Auflösung, Abtastformat und der Bildwechselrate. Nicht kommerzielle
Nutzer und professionelle Anwender redeten förmlich aneinander vorbei und Datenblätter
ließen sich nicht eindeutig interpretieren. Nach der Standardisierung in SMPTE 292 / 295
und 296M durch die Society of Motion Picture and Television Engineers entstanden die in
Tabelle 3 festgelegten Bezeichnungen.
ursprünglich
neue
Kennzeichnung
SMPTE 292
SMPTE 295
1080/60i und 1080/59i mit
Bildraten 23,24,25 Bilder
1080i/23
1080i/24
1080i/25
1080/50i und
1080/50p
1080i/25
1080p/25
1080p/50
SMPTE
296M
720p
720p/60
720p/50
Tabelle 3: Standardisierung der HD-Formate 51
49
50
51
EBU: European Broadcasting Union (EBU) - Zusammenschluss von derzeit 75 Fernseh- und
Rundfunkanstalten in 56 Ländern Europas, Nordafrikas und des Nahen Ostens
Quelle: [43]
nach Quelle: [64] SMPTE Standard Tabelle
- 29 -
3.2.2
Auflösung, Abtastformate, Datenraten von SD- und HD-Formaten
Unter heutigen Gesichtspunkten gilt für HDTV eine Auflösung von 1080i oder 720p. Das
Format 1080i definiert, dass 50 Halbbilder mit jeweils halber Zeilenzahl, zeitlich
hintereinander und mit unterschiedlicher Bewegungsphase auf dem Wiedergabegerät
abgebildet wird. Bei dem Format 720p werden 720 Zeilen mit 50 Vollbildern kontinuierlich auf
dem
Bildschirm
Seitenverhältnis
52
dargestellt.
Die HDTV-Bildformate
wurden
ausnahmslos
auf
das
16:9 festgelegt. Die Begriffsbestimmung von hoch auflösenden Signalen
wird hauptsächlich auf die Festlegung der ITU (ITU-R BT 709 53 ) definiert. Allerdings
existieren neben dem offiziellen ITU-Richtlinien und den darin fixierten Parametern eine Fülle
weiterer HDTV-Standards 54 . Diese Formate differieren zum einem in der Pixelanzahl, welche
sich aus der Zeilenzahl und Pixel pro Zeile zusammensetzt und der Bildwiederholfrequenz.
Zum anderen unterscheiden sie sich in grundlegenden Parametern wie dem progressiven
oder interlaced Abtastverfahren. Ergänzt wird diese Gegensätzlichkeit durch eine Vielzahl
von zusätzlichen Aufzeichnungsformaten. 55 Ein weltweit oder europaweit einheitlicher
Produktions- oder Ausstrahlungsstandard ist infolgedessen zukünftig nicht eindeutig
absehbar.
Inwieweit das Progressiv- oder Interlaced-Verfahren eine entscheidende Rolle für die
Qualität der dargestellten Bilder beim Konsumenten spielt, wird in Kapitel 5.1 betrachtet.
Grundsätzlich werden beide Methoden durch die CE-Industrie 56 unterstützt und somit in
Bildschirmen und Empfangsgeräten verarbeitet.
Bei jedem Verfahren ist eine eindeutig bessere örtliche Auflösung zu verzeichnen. Die
Produktion und Ausstrahlung von HDTV ist mit einer konsequenten digitalen Ausstrahlung
verknüpft und treibt den digitalen Verbreitungsweg weiter voran.
52
53
54
55
56
auch Aspect Ratio
Parameter values for the HDTV standards for production and international programme exchange; ITU
(International Telecommunication Union) nach Quelle: [63]
siehe Tabelle 4
siehe dazu Kapitel 3.4
mit der CE-Kennzeichnung bestätigt der Hersteller die Konformität des Produktes mit den zutreffenden EGRichtlinien und die Einhaltung der darin festgelegten „wesentlichen Anforderungen“
- 30 -
Format
Auflösung
Bytes/Bild
MByte/Sec GB/h
720x486x8@30i
8398080
30.03
105.59
720x486x10@30i
11197440
40.05
140.78
720x576x8@25i
9953280
29.66
104.28
720x576x10@25i
13271040
39.55
139.05
720p24 8bit
1280x720x8@24p
22118400
63.28
222.47
720p24 10bit
1280x720x10@24p
29491200
84.38
296.63
720p50 8bit
1280x720x8@50p
22118400
131.84
463.49
720p50 10bit
1280x720x10@50p
29491200
175.78
617.98
720p60 8bit
1280x720x8@60p
22118400
158.20
556.18
720p60 10bit
1280x720x10@60
29491200
210.94
741.58
1080p24 8bit
1920x1080x8@24p
49766400
142.38
500.56
1080p24 10bit
1920x1080x10@24p
66355200
189.84
667.42
1080p25/i25 8bit
1920x1080x8@25p/25i
49766400
148.32
521.42
1080p25/i25 10bit
1920x1080x10@25p/25i 66355200
197.75
695.23
1080p30/i30 8bit
1920x1080x8@30p/30i
49766400
177.98
625.71
1080p30/i30 10bit
1920x1080x10@30p/30i 66355200
237.30
834.27
2K 10bit
2048x1556x10@24p
101974016 291.75
4K 10bit
4096x3112x10@24p
407896064 1167.00
CCIR601-525 8bit
NTCS
CCIR601-525 10bit
NTCS
CCIR601-625 8bit
PAL
CCIR601-625 10bit
PAL
Tabelle 4: Vergleich von Auflösung, Abtastformate, Datenraten von SD- und HD-Formate
57
1025.68
4102.73
57
nach Quelle: [22]
- 31 -
3.2.3
Relevante HDTV-Systeme
Die derzeit am Markt verfügbaren Systeme sind von der EBU spezifiziert und werden mit den
dargestellten Parametern in Tabelle 5 zusammengefasst.
Bildrate
Sub-sampling
Quantisation
[Bit]
Nettobild
Bitrate
[Gbit/s]
1280
720
50
4:2:2
10
0,9216
1920
1080
25
4:2:2
10
1,0368
1920
1080
25
4:2:2
10
1,0368
1920
1080
50
4:2:2
10
2,0736
720
576
25
4:2:2
10
0,207
Tabelle 5: relevante HDTV-Systeme
SD
TV
4:3
horizontales aktive
Sampling
Linien
HDTV Breitbild
16:9
HDTV
Systeme
EBUTech
3299
System 1
720p/50
System 2
1080i/25
System 3
1080p/25
System 4
1080p/50
SDTV
576i/25
58
Die EBU positioniert sich in einem technischen Statement wie folgt:
Taking into account that production and emission standards do not need to be identical,
further EBU studies on PRODUCTION standards for HDTV in Europe are in progress. This
work is not intended to result in a recommendation for a single standard for HDTV
production. 59
3.2.4
Abtastraten von SD- und HD-Signale
Tabelle 6 fasst Normen zur Abtastrate zusammen. Dabei wird der Unterschied zwischen SDund HD-Material in Bezug auf die Bandbreite des Signals besonders deutlich.
Ausgangspunkt ist ein gemeinsamer Faktor, der sich sowohl aus den Zeilenfrequenzen von
PAL, wie auch NTSC herleiten läst. Der Faktor „1“ repräsentiert dabei eine Abtastrate von
3,375 MHz.
58
59
nach Quelle: [64] SMPTE Standard Tabelle
Quelle: [44]
- 32 -
Format
Abtastung
4:4:4
SDVideo
4:2:2
Video
steht dabei meist für die volle Auflösung in R,G,B oder Y,Cr,Cb
R=G=B bzw. Y,Cr,Cb=13,5 MHz
steht für die reduzierte Chroma-Auflösung bei voller Auflösung
der Luminanz Y=13,5 MHz, Cr=6,75 MHz Cb=6,75MHz
4:1:1
steht für die reduzierte Chroma-Auflösung
4:2:0
Y=13,5 MHz, Cr=3,375 MHz, Cb=3,375 MHz
4:4:4
HD-
Beschreibung
4:2:2
3:1:1
steht für volle Auflösung in R,G,B oder Y,Cr,Cb (R=G=B bzw.
Y,Cr,Cb=74,25 MHz)
steht für reduzierte Chroma-Auflösung (Y=74,25MHz,
Cr=Cb=37,125 MHz)
HDCAM-Aufzeichnung, Reduzierung von Luminanz und
Farbauszügen
Tabelle 6: Erläuterungen zur Abtastrate SD- und HD-Signal 60
Die Abtastung beschreibt das Abtastverhältnis des Luminanzsignals und der beiden
Farbdifferenzsignale digitaler Komponentensignale.
Am Beispiel von HD-Video 4:4:4:
Bei HDTV mit 1080 Zeilen handelt es sich um 1920 Pixel x 1080 Zeilen bzw. 74,25 MHz, wie
z.B. bei HDCAM SR 61 . Gegenüber einem konventionellen HD-SDI-Signal wird dazu die
doppelte Datenrate benötigt. Dies erfordert die Verwendung besonderer Schnittstellen, wie
z.B. Dual Link 62 . Bei den HDTV-Standards mit 720 Zeilen beschreibt 4:4.4 konkret 1280 Pixel
x 720 Zeilen bzw. ebenfalls 74,25 MHz.
60
61
62
Quelle: [9]
Vgl.: Kapitel 3.4 HD-Aufzeichnungsformate Tabelle 7: HD-Aufzeichnungsformate
Vgl.: 3.4.3 Professionelle HD-Schnittstellen
- 33 -
3.3
Codecs und Kompressionsverfahren
Bandbreite und Aufzeichnungskapazitäten waren schon immer ein begrenztes Gut. Gerade
im Hinblick auf HDTV mit einer höheren Auflösung im zeitlichen und räumlichen Bereich
wurden
verschiedene
Komprimierungsverfahren
entwickelt,
Anforderungen im HD-Bereich gerecht werden sollen.
63
die
den
gestiegenen
Der folgende Abschnitt nimmt eine
Klassifizierung der derzeitigen HD-Codecs vor und beschreibt ausgewählte Typen näher.
3.3.1
Standardisierte HD-Kodierverfahren
Grundlegend
können
folgende
Einsatzgebiete
und
verwendete
Codecs
in
der
Fernsehproduktion definiert werden:
→ MPEG 2 für Übertragungswege, Archivierung, Distribution, NLE
→ AVC (H.264) für Akquisition und Distribution
→ DNxHD proprietäres 64 Kodierverfahren entwickelt von Avid für NLE-Systeme
→ JPEG 2000@100 [MBit/s] für Standbildkodierung, Digital Cinema Distribution 65
→ VC-1 standardisierte Variante von Windows Media, optimiert für Distribution im
Netz
Um die Auswahl der verschieden Codecs einzuschränken, wird sich die Betrachtung auf den
H.264 und MPEG-2-Standard für die Akquisition und DNxHD für die Postproduktion
beschränken. Diese gelten als zukunftssicher und sind zum Teil bereits in Geräteklassen
integriert.
3.3.2
Codecs für die HD-Materialaufzeichnung
Weder DVCPROHD [Intra] 66 von Panasonic noch XDCAM [MPEG-2] 67 von Sony wurden von
der EBU als annehmbares Arbeitsmittel für eine komplette Bearbeitungsstrecke empfohlen. 68
Grund ist die begrenzte Bandbreite und ein limitiertes Multigenerationsverhalten 69 .
Demzufolge wurden beide Hersteller von der EBU aufgefordert, ein System für die HDMainstream Produktion zu entwickeln. Das AVC-Intra Format ist ein aus der ConsumerElektronik modifizierter Broadcast-Codec. Die Standardisierung und Definition erfolgte 2007
bei der SMPTE. Bei MPEG-4/AVC-Intra kommt im Unterschied zu MPEG-2 eine
bewegungskompensierte Prognose, eine Transformationscodierung mit einer Reihe von
63
64
65
66
67
68
69
siehe Kapitel 3.2.2
herstellerspezifische Entwicklung
derzeit exklusives Format für HighEnd Videoserver in 4 K Auflösung, z.B. von DVS, Codex Digital oder
Doremi, es fehlt an 3-Gbit/s-Schnittstellen als Ersatz für die bisherigen 1,5-Gbit/s-Lösungen für den Einsatz
in Produktionsketten; siehe auch Kapitel 3.4.2 HD-Aufzeichnung auf Serversystemen
AVC-Intra mit 50 Mit/s
XDCAM mit 35 MBit/S
Vgl.: EBU Supplement 1 to BPN 076 - 079
Multigeneration: Nacheinanderschaltung der Kodierverfahren in Generationen [Vgl.: Kaskadierung]
- 34 -
effizienten Codierungsmitteln zum Einsatz. Hieraus resultierte eine Einsparung der Bitrate im
Vergleich zu MPEG-2 von bis zu 50%. Hinzu kommt eine Vollbild-bezogene Verarbeitung,
welche die Ermittlung des effektivsten Algorithmus 70 nicht mehr erfordert und so das
Multigenerationsverhalten 71 deutlich verbessert. Die Folge ist ein Codec mit einer um den
Faktor 2 höheren Kompression bei gleicher Bildqualität wie bei MPEG-2. Bei der
Standardisierung werden von Panasonic zwei Varianten vorgestellt: mit 50 MBit/s den AVCIntra 50 und die Variante mit 100 MBit/s, AVC-Intra 100. Prinzipiell ist eine Entwicklung wie
bei dem DV-Consumer Format eingeschlagen worden. Für den professionellen Bereich sind
auf Grundlage des Consumer Formates 72 Verbesserungen vorgenommen worden –
Panasonic und Sony sehen die Entwicklung des DV-Standards in Richtung AVC-HD. Auch
eine Implementierung von 1080p50 Inhalten mit 130 oder 150 MBit/s sei möglich. Um AVCIntra als Austauschformat für professionelle Anwendungen zu nutzen, wird die SMPTE 73 für
den Codec einen MXF-Wrapper 74 entwickelt. Hintergrund ist die derzeitig fehlende
Integration von AVC-Intra für die Bearbeitung 75 und das Playout 76 in Fernsehanstalten.
Panasonic setzt DVCPROHD und AVC-Intra derzeit parallel ein, es gibt Geräte bei denen
jederzeit zwischen den beiden HD-Codecs umgeschaltet werden kann.
Panasonic: H.264 [AVC-Intra] based I-frame Kompressionssystem
→ gedacht für die Mainstream HDTV Produktion
→ Reduzierung von Speichervolumen und Netzwerklast
→ Bildqualität mit 150 MBit/s soll gleich oder besser als HD-D5 mit 220 MBit/s sein 77
→ für P2-Applikationen Mainstream HDTV Produktion 78
Sony: MPEG-2 Long GOP @ 50 MBit/s Kompressionssystem
→ günstige für die Reduzierung von Speichervolumen und Netzwerklast
→ long GOP (12/15) MPEG-2 422p@HL System mit 50 MBit/s
→ skalierbarer Aufnahmechip verfügbar – ein Chip für 4:2:0, zwei Chips für 4:2:2
→ XDCAM-HD und NLE Systeme für die Mainstream HDTV Produktion in Arbeit
70
71
72
73
74
75
76
77
78
Vgl.: MPEG-2 verwendet Group of Picture Verfahren aus B-,P- und I Frame
für die Verarbeitung in Produktionsketten qualitativ entscheidend
siehe Tabelle 7: HD-Aufzeichnungsformate
SMPTE: Society of Motion Picture and Television Engineers, internationaler Verband für die Entwicklung von
Normen und Standards, Forschung und wissenschaftliche Aktivität im Broadcast Sektor
offenes & nicht-proprietäres Dateiformat für Videodateien aus dem Broadcast-Bereich
derzeit von keinem professionellen Schnittsystem nativ unterstützt, nur über Umkodierung in anderes Format
[DNxHD oder Quick Time] [Stand März 2008]
als erster Anbieter von Videoserver bietet die Firma Omneon eine Implementierung des Spectrum Media
Server für AVC-Intra [Stand März 2008, laut Pressemeldung Hersteller]
nach Quelle: [36]
bandlose Aufnahme
- 35 -
3.3.3
Codec für die HD-Materialbearbeitung
Der DNxHD Codec wurde speziell für die Postproduktion entwickelt. Beim HD Typ 1 wird die
volle horizontale Auflösung von 1280 Pixeln, bei HD Typ 2 1920 Pixeln genutzt. Demzufolge
ist der DNxHD Codec dem DVCPRO HD Codec 79 mit 960 horizontalen Pixeln beim Typ1 und
1440 horizontalen Pixeln beim Typ2 überlegen. Die IRT hat das Multigenerationsverhalten
getestet und konnte sogar nach 7 Generationen noch einen Headroom feststellen. 80
Von besonderem Vorteil in der Postproduktion für Effekt- und Farbbearbeitung bei DNxHD ist
die wählbare 8 Bit oder 10 Bit Farbtiefe. Die Datenrate weist je nach Konfiguration und HDTyp eine Datenrate von 120 bis 220 MBit/s auf. Nach einem zweijährigen Test- und
Validierungsprozess wurde der DNxHD-Codec von Avid von der SMPTE als Framework für
die VC-3 Standard-Familie zugelassen. So ist mit dem VC-3 Standard eine effiziente
Codierung und Weitergabe von HD-Medien für Content-Produzenten gewährleistet.
Gegenwärtig ist nicht bekannt, ob andere Hersteller diesen Codec in ihre Produkte
integrieren und somit eine größere Interoperabilität gewährleisten. 81
SMPTE VC-3 ist industrieweit der einzige Kompressionsstandard für 720/1080 der mit
geringen Bitraten [8/10 Bit], Intra-Frame Codierung und 4:2:2 Sampling für Compositing,
Mastering und einem sehr guten Multigenerationsverhalten bestätigt ist. Der VC-3 Standard
umfasst folgende Referenzdokumente:
•
SMPTE 2019-1 – VC-3 Picture Compression and Data Stream Format
•
SMPTE RP 2019-2 – VC-3 Decoder and Bitstream Conformance
•
SMPTE 2019-3 – VC-3 Type Data Stream Mapping over SDTI
•
SMPTE 2019-4 – Mapping VC-3 Coding Units into the MXF Generic Container
Damit sichert sich Avid als Entwickler mit dem DNxHD Codec eine Integrationsmöglichkeit in
verschiedene Produkte anderer Hersteller. Der Apple eigene Uncompressed 422 HD Codec
ist derzeit von der IRT noch nicht getestet worden, somit kann noch keine Aussage zum
Multigenerationsverhalten getroffen werden.
79
80
81
siehe: Tabelle 7: HD-Aufzeichnungsformate
nach Quelle: [36]
FKTG-Nachrichten März 2008, Vgl.: EBU BPN 076
- 36 -
3.3.4
Einschränkungen bei HD-Fileformaten
Teilweise werden proprietäre System-Formate verwendet, welche mit anderen Systemen
nicht kompatibel sind, dazu zählen auch Audio, Steuer- und Metadaten. Beschreibungen wie
„Pure Image“ weisen ausdrücklich auf eine reine Verarbeitung von Bilddaten hin. Tonspuren,
Timecode-Informationen und Metadaten sind separat zu führen. Hersteller eigene
Fileformate
sind
möglicherweise
auf
einen
abgegrenzten
und
speziellen
Zweck
zugeschnitten und enthalten bereits System und Image Komponenten, die eine
Weiterverarbeitung verhindern. Auch Wrapper-Formate wie MXF können inkompatible
Codecs und Systeminformationen kapseln.
Die
Abbildung
9:
HD-Fileformate
/
Wrapperformate
zeigt
eine
Auswahl
Kombinationsmöglichkeiten in welcher Weise Codecs verpackt werden können.
Abbildung 9: HD-Fileformate / Wrapperformate 82
82
nach Quelle: [45]
- 37 -
von
3.4
In
HD-Aufzeichnungsformate
der
folgenden
Tabelle
sind
die
gegenwärtig
am
Markt
verfügbaren
HD-
Professionell: Digital Video Tape Recorder - DVTR
Consumer-Formate
Aufzeichnungsformate aufgeführt. Dabei wurde in drei Kategorien unterschieden.
Bandformat
Standard
Auflösung
Quantisierung
Frame-rate
HDV-1
¼ Tape
Draft IEC
61834-11
1280x720
8 Bit
720
p/25/30/50/60
HDV-2
¼ Tape
Draft IEC
61834-11
1440x1080
8 Bit
1080
i/25/30
1920x1080
8 Bit
720
p/50/60
1080
i/24/25/30
8 Bit
1080
p/24/25/30
i/25/30
ACV-HD
tape less
HDCAM
(D-11)
½ Tape
SMPTE
367M,
368M
1440x1080
DVCPRO
HD
¼ Tape
SMPTE
370M,
371M
960x720 /
1440x1080
8 Bit
HD-D5
½ Tape
SMPTE
342M,
399M
1920x1080
1280x720
10 Bit
HDCAMSR
½ Tape
SMPTE
409M
1920x1080
1280x720
10 Bit
Voodoo
¾ Tape
SMPTE
277M,278M
1920x1080
Y 10
Cb 8
Cr 8
720
p/50/60
1080
i/24/25/30
1080
p/24/25
i/25/30
720
p/50/60
1080
p/24/25/30
i/25/30
720
p/50/60
1080
p/24/25/30
i/25/30
1920x1080
8 Bit
1080i
XDCAM
XDCAM
HD
Professionell: Non Tape Based Recorder - NTBR
P2 HD
Optical
Disk
Optical
Disk
Solide
State
k.A.
k.A.
1920x1080
1280x720
1920x1080
1280x720
8 Bit
1080i
720p
1080i
720p
Interface
File
Tape
Firewire
MXF
[MPEG
Mapping]
Tape
Firewire
MXF
[MPEG
Mapping]
18 MBit/s
Intra (GOP 15)
SD, DVD,
Harddisk
MPEG-4
Standard
AVC/H.264
(MPEG–4
Part 10)
7:1
Intra
112-142
MBit/s
Tape
HD-SDI
MXF
9:1
Intra
100 MBit/s
Tape
HD-SDI
MXF
4,5:1 Intra
235 MBit/s
Tape
HD-SDI
MXF
2,3:1
Intra
440 MBit/s
Tape
HD-SDI
MXF
[MPEG]
Tape
HD-SDI
MXF
Professional
Discs
50 GB Dual
Layer
MPEG-2
Long-GOP
MPEG-2
Long-GOP
100 MBit/s
HD-SDI
MXF
HD-SDI
MXF
k.A.
Avid
DNxHD
145/220
47:1
Inter
(GOP 6)
19,3 MBit/s
41:1
Inter (GOP 15)
25 MBit/s
keine
Kompression
995 MBit/s
18, 25 oder 35
MBit/s
50 MBit/s
4:2:2
P2 HD
AVCIntra
tape less
SMPTE
381M
1920x1080
1280x720
8 Bit
k.A.
Intra-Pictures(Class
50(High 10
Intra) 10 bit,
4:2:0) / Class
100 (High
4:2:2 Intra)10
bit 4:2:2)
Editcam
Hard
Disk
k.A.
k.A.
k.A.
1080i
720p
k.A.
Infinity
Hard
Disk
k.A.
k.A.
k.A.
576i/25
1080i/25
k.A.
Venon
FlashPak
k.A.
k.A.
10 Bit
1080p
720p
uncompressed
Kinetta
Hard
Disk
k.A.
1920x1080
10 Bit
k.A.
uncompressed
Tabelle 7: HD-Aufzeichnungsformate
83
8 Bit
Kompression
Firewire
USB 2.0
Gigabit
Ethernet
Ausgabe
der Viper
Kamera
k.A.
Codec
DV25,
JEPG 200
k.A.
k.A.
83
Quelle: Herstellerangaben
- 38 -
Die Formate HD-D5 und HDCAM-SR von Sony werden in der Mainstream Produktion keinen
Einsatz finden. Die Geräte und Bandpreise sind preisintensiv, stellen jedoch das technisch
hochwertigste Aufzeichnungsverfahren dar. Als zukunftssicher gelten XDCAM HD und P2
HD mit AVC-Intra 84 Codec. Die Einsetzbarkeit von Format und Codec wird in Kapitel 4
Vernetzte HD-Produktion tiefgründiger diskutiert.
3.4.1
HD-Aufzeichnung auf Server und Schnittsystemen
Die Entwicklung in der Medienbranche fordert einen Umstieg von SD- auf HD-Bearbeitung.
Fernsehanstalten und TV-Dienstleister in der Postproduktion müssen sich zunehmend auf
die veränderten Marktanforderungen einstellen. Der nachhaltige Umstieg von meist
bandbasierter SD- zu einer nonlinearen HD-Postproduktion hat entscheidende Auswirkungen
auf die technische Infrastruktur. [siehe Kapitel 4.3] Die digitale Nachbearbeitung in
Onlinequalität beschränkte sich noch vor rund 15 Jahren auf klassische ½ Zoll Bandformate.
Sollte ein vergleichbarer bandbezogener hochwertiger Workflow in High Definition realisiert
werden, dann wären die wirtschaftlichen Investitionen in die entsprechende Hardware zu den
marktüblichen Aufschlägen für die HD-Postproduktion nicht rentabel. Ein enormer Fortschritt
in der Umstrukturierung zu nonlinearen Arbeitsabläufen ist die Integration der gesamten
technischen Infrastruktur. Die aktuellen Systeme für Postproduktion bieten grundsätzlich
eine skalierbare Verarbeitung von Standard Definition, High Definition bis zu 2k und 4k
Auflösungen. [Vgl Tabelle 8: HD-Aufzeichnung auf Server und Schnittsystemen]
Infolgedessen können mit einem System verschiedene Auftraggeber, Sendewege oder
Verwertungsmöglichkeiten erschlossen werden. Die Konvergenz von unterschiedlichen
Produktionsqualitäten kann sich so zu einem flexiblen Einsatz der Ressourcen entwickeln
und den Effizienzgrad der getätigten Investitionen erhöhen.
Folgende Ausstattungsmerkmale für nonlineare Bearbeitungssysteme lassen sich darüber
hinaus definieren:
→ Kompatibilität mit Schnittsystemen (offenes Format)
→ Echt-Zeit Verarbeitung oder schneller als Echtzeit
→ Unterscheidung in lineare oder nicht-lineare Bearbeitung wenn dies gefordert
ist
→ hohe Übertragungsraten / geringer Bandbreitenbedarf
→ sichere Einbindung in IT-Netzwerke
→ standardisierte Interfaces
84
Vgl.: Quelle: [36]
- 39 -
System
Standard
Beschreibung
Format
Off-/Online Color
Grading,
DNxHD,
720x576
SMPTE 2019-
HD: 1280x720
1, proprietär
1920x1080
MXF mapping
2k:
Compositing
sierung
Sampling
1080
8/10 Bit
[p/24/25/i25]
4:2:2
720 [p/50/60]
SD:
proprietär
720x576
MXF mapping
HD: 1280x720
HD
Datenrate
Kompression
145/220
4:1
MBit/s
Intra bei DNxHD
skalierbar
skalierbar
skalierbar
skalierbar
1080
8 Bit
[p/24/25/i25]
4:2:2
720 [p/50/60]
1920x1080
SD:
Quantel iQ/eQ &
Newsbox HD
Bildrate
2048x1080
Avid Xpress Pro
HD / Adrenaline
Quanti-
SD:
Avid DS Nitirs
Komplettsystem
Auflösung
proprietär
Komplettsystem
720x576
HD: 1280x720
1920x1080
für Off-/Online
16 Bit
frei
skalierbar
2k:
Color Grading
frei
skalierbar
bis 4:4:4
2048x1080
native DV, DVCAM,
Final Cut Pro 6 HD
Komplettsystem
Apple ProRes
1080i 50/60,
422 and Apple
1080p 24/25/30,
Finishing, Color
ProRes 422
720p
Grading,
(HQ)
24/25/30/50/60
für Off-/Online
23.976, 24,
8/10 Bit
25, 29.97,
30, 50 or 60
fps
DVCPRO,
skalierbar
145 Mbps
DVCPRO 50, and
4:2:2 bis
und 220
DVCPRO HD,
4:4:4
MBit/s
HDV, XDCAM EX,
XDCAM HD, IMX,
Compositing
P2
Adobe Open HD
[Produktfamilie
CS3]
Komplettsystem
für Online, Color
nativ, je an
verwendetem
HDV, HD, SD
Codec
und 2K
skalierbar
8/10 Bit
skalierbar
4:2:2 bis
skalierbar
nach Codec
4:4:4
proprietär
Grading,
Compositing
AVCHD, DV, HDV,
Pinnacle Studio
AVI, MPEG-1,
nativ, je an
11
Online Finishing,
verwendetem
HDV, HD, SD
8 Bit
skalierbar
4:2:2
skalierbar
Codec
MPEG-2, MOD,
DivX®, MPEG-4,
3GP (MPEG-4),
Color Grading
WMV
Sony Vegas Pro 8
Online Finishing,
Color Grading
nativ, je an
verwendetem
Codec
MXF
720x576
HD: 1280x720
1080
8 Bit
1920x1080
[p/24/25/i25]
4:2:2
skalierbar
720 [p/50/60]
XDCAM, XDCAM
EX, HDV-Material
Discreet Systeme
Combustion, Flint,
SD:
Flame, Inferno,
Fire, Smoke
nativ, je an
digital
verwendetem
Intermediate-
Codec
System für
720x576
HD: 1280x720
1920x1080
skalierbar
8/10 Bit
skalierbar
2k:
4:2:2 bis
skalierbar
nach Codec
4:4:4
2048x1080
Editing,
Farbkorrektur
Tabelle 8: HD-Aufzeichnung auf Server und Schnittsystemen 85
85
- 40 -
Für die HD-Produktion wird eine Schnittauflösung von 40 ms von der EBU in
Zusammenarbeit mit der ARD und ZDF festgelegt. Dies gilt für alle vier relevanten HDAbtastformate 86 : 720p/50, 1080i/25, 180p25 und 1080p/50. Es wurde festgestellt, dass von
betrieblicher Seite keine neuen Anforderungen bezüglich einer feineren Schnittauflösung von
HD gegenüber SD vorliegen. 87
3.4.2
HD-Aufzeichnung auf Serversystemen
Stellte in der Vergangenheit meist die zur Verfügung stehende Netzwerk-Bandbreite 88 ein
Problem dar, so scheint der gegenwärtige Einsatz von 1 oder 10 GBit/s Ethernet-Vernetzung
ausreichend. Jedoch relativiert sich jede Erweiterung der Übertragungsbandbreite in kurzer
Zeit durch die stetig generierten Datenmengen bei künftigen Produktionen in 2k-Auflösung 89 .
Demzufolge wäre zukünftig eine skalierbare Priorisierung bei der benötigten Bandbreite je
nach Bedarf der einzelnen Schnitt- oder Serversysteme innerhalb vernetzter Strukturen
wünschenswert. In den meisten Produktionsstätten, wie in Kapitel 4.2 beschrieben, werden
gegenwärtig dezentrale Materialspeicher für die einzelnen Produktionsbereiche verwendet.
Ein Grund ist die hohe Sicherheit bei redundanten Systemen bei verteilter Materialhaltung.
Somit wäre ein Kopierprozess von Ingest, Produktion und Playoutservern erforderlich,
welche eine enorme Herausforderung an die Leistungsfähigkeit von Serversystemen
darstellt.
folgende Schwerpunkte bei der Arbeit mit Serversystemen lassen sich definieren:
→ mangelhafte Interoperabilität zwischen den Serversystemen
→ komplexe Anbindung an bestehende Systemarchitektur Bsp: Schnittsysteme
→ Performanceverluste durch hoch frequentierte und bis an die Kapazitätsgrenze
gefüllte Datenspeicher
→ häufiger Backup-Bedarf aufgrund mangelnder Redundanzen
→ Schulungs- und Konfigurationsbedarf aufgrund von Software-Updates
→ komplexes Versionsmanagement, sowie uneinheitliche Benennungskonventionen der
Speichersysteme verschiedener Hersteller
86
87
88
89
Vgl.: Tabelle 5: relevante HDTV-Systeme
In den meisten Fernsehanstalten ist ein Fibre Channel Netzwerk für Broadcast Anwendungen eingerichtet mit
einem maximalen Datendurchsatz von 1 GBit/s, dies wird schrittweise von Ethernet-Netzwerken abgelöst.
nicht im HD-SDI Standard übertragbar, nur über Dual-Link-HD-SDI für RGB Signale in 4:4:4
- 41 -
Für Mainstream-Anwendungen in Fernsehanstalten bietet die Firma Omneon mit einem
Spectrum Media Server System 90 eine Lösung zur Ausspielung von SD- und HD-Inhalte 91
von MPEG-2 an. Die Speicherkapazität beschränkt sich auf 32 Stunden HD [45MBi/s] und
32 Stunden SD [10 MBit/s]. Omneon Serversysteme zeichnen sich durch die Steuerfähigkeit
für SAST-Systeme 92 aus.
Abbildung 10: Playout von SD- und HD-Inhalten 93
Auch K2-Videoserver von Grass Valley können HD-Signale speichern und abspielen, ein
Beispiel wurde in Kapitel 2.2 gezeigt. K2-Server spielen HD MPEG-2 Daten [4:2:2/4:2:0 100
Mb/s in I-frame or long GOP] ab und integrieren bereits einen Encoder 94 . Damit ist der Server
in der Lage zwischen SD und HD eine Cross-Konvertierung 95 vorzunehmen.
Anhand des Clipster und des Boxxster der Firma DVS werden nachfolgend zwei HighEndVideoserver vorgestellt, welche in der Mainstream Anwendung in einer Fernsehanstalt
jedoch keinen 24 Stunden Sendebetrieb abwickeln können. Die Systeme werden für
Präsentationen und im Bereich der Digital Cinema eingesetzt.
90
91
92
93
94
95
dazu sind spezielle MediaPorts [I/O-Ports für SDI und HD-SDI] und Third-party HD encoder erforderlich,
verarbeitet werden 4:2:0 and 4:2:2 in 1080i/25, 1080i/29.97, 720p/59.94 und 720p/50
siehe Abbildung 10: Playout von SD- und HD-Inhalten
SAST: Sendeablauf Steuerung in einer SAW [Sendeabwicklung]; Steuerung über Protokolle: GPI
Quelle: Herstellerseite
Einspiel von HD Material erfolgt über HD-SDI von verschiedenen MAZ-Formaten oder über den
MediaManager via FTP
siehe dazu Kapitel 4.5 Effekte von Up-, Down-, Cross-Scaling
- 42 -
Standard
Clipster
JPEG2000
Firma: DVS
Auflösung
Quantisierung
Bildrate
Sampling
Kompression
Format
SD bis HD
RGB
variabel
uncompressed
JPEG-Intra
MXF
2K bis 4k
8/10/12/16 Bit
uncompressed
keine
k.A.
4:2:2
Angaben
25i/30i
uncompressed
keine
24/25/30p
4:2:2
Angaben
YUV 4:2:2
YUVA 4:2:2:4
RGB 4:4:4
RGBA 4:4:4:4
ClipRecorder
Quicktime
1080i
HD
Windows
1080p
8 und 10 Bit
24p
Kino
für
Firma: DVC
Media 9
720p
Playout
AVID-DS
TIF
TGA
8 und 10 Bit
Boxxster
Quicktime
SD:
Firma: DVC
Windows
720x576
Media
HD:
AVI
1280x720
k.A.
1920x1080
2k:
2048x1080
Tabelle 9: HD-Aufzeichnung auf Serversystemen 96
Um ein Digital Cinema Distribution Master (DCDM) erzeugen zu können, benötigen
Produktionsstätten für die High-End Bearbeitung leistungsfähige Systeme. Hauptaugenmerk
wird auf die formatoffene und verlustfreie Bearbeitung von hoch auflösenden Signalen
gelegt. Der Clipster wandelt Daten in Echtzeit in das JPEG2000-Format, komprimiert und
bearbeitet diese. Die Daten werden zusammen mit Audio-Spuren, Grafiken und Metadaten
finalisiert und als MXF-Daten gebündelt. Der Beitrag kann dann als Datenpaket im
Container-Format auf einen Server kopiert werden. Die im Clipster erzeugten Keysignale
werden
ebenso
in
die
MXF-Hülle
verpackt.
Für
die
Einbindung
in
komplexe
Produktionsabläufe in einer Fernsehanstalt ist der Clipster nicht konzipiert. Seine Stärken
liegen in der Bearbeitung als Insellösung. Als Playoutserver für eine Sendeabwicklung fehlt
die Anbindung von Steuersignalen – z.B. GPI 97 .
Der ClipRecorder HD der Firma DVC ist ein offenes Serversystem, welches unkomprimiert
Signale aufzeichnen, speichern und wiedergeben kann. Der Server kann in ein bestehendes
SAN-Netz eingebunden werden und verfügt über die 1 GBit Ethernet Verbindung. Für die
Einbindung in bestehende Broadcast Strukturen können die Steuerfunktionen über RS-422,
die Signal Ein- und Ausgabe über HD-SDI und AES/EBU verwendet werden. Darüber hinaus
kann über die Playout-Software eine Konvertierung des HD-Materials in verschiedene
Auflösungen vorgenommen werden. 98
96
97
98
GPI: General Purpose Interface; Schnittstelle zur Steuerung von Broadcast-Geräten
- 43 -
Die HD-fähige Serverlösung Boxxster der Firma DVC bietet eine Erweiterung über DiskArrays mit einer Kapazität von 480 GB, 720 GB und 1200 GB. Der Boxxter ist mit Broadcast
fähigen Schnittstellen für Video, Audio, Timecode und Controll-Interfaces ausgestattet. Für
die Einbindung als Serversystem können über eine speziell auf den Boxxster programmierte
Playout-Steuerung Sendebeiträge aufgezeichnet, getrimmt oder referenziert werden. Eine
Hardware gestützte Crosskonvertierung von SD- und HD-Signalen ermöglicht eine
formatoffene Ausgabe von HD-SDI, SDI und analog Componente [YCbCr und RGB].
Allerdings können bei der unkomprimierten Aufzeichnung in HD [4:2:2 / 10 Bit mode @ 25p]
nur 2 Stunden Material gespeichert werden – und das in der größten Komplettlösung mit
1200 GB SATA-2-Storage Lösung. Somit ist der Boxxster ein zwar produktiver
Playoutserver, die Speicherkapazität schränkt ihn im Sendebetrieb extrem ein. Für die
Abwicklung von Trailern, Promotion oder einzelnen Spielfilmen in einer Sendeanstalt kann
der Boxxster als Zuspieler im Verbund mit dem SD-Serversystem ergänzend eingesetzt
werden. 99
3.4.3
Professionelle HD-Schnittstellen
Das YUV (Komponenten-Signal) wird auch als Y/Pr/Pb, Y/Cr/Cb oder Digitales
Komponenten-Signal bezeichnet. Separat übertragen werden nach der Filterung, Abtastung
und Quantisierung die Helligkeit und die Farbdifferenzsignale Rot und Blau. Beim Empfänger
werden die Signale in RGB zurück gewandelt und dienen einer höheren Bildschärfe,
Farbtrennung und -auflösung. Die Abtastfrequenz des Luminanzsignals beträgt 13,5 MHz
und die Abtastfrequenz der Farbdifferenzsignale zwischen 6,75 MHz und 13,5 MHz. 100
Nachteilig bei der analogen Übertragung ist die fehlende Möglichkeit Metadaten und
Audiosignale zu übertragen – es werden 3 HF-Signalkabel [Koaxial] zur Übertragung
benötigt. Für komplexe Verschaltungen bietet das Komponenten-Signal in der BroadcastUmgebung keine Alternative zu HD-SDI.
99
100
je nach Format [4:2:0 / 4:2:2 / 4:4:4], Auflösung [8 oder 10 Bit] und Nettodatenrate [124,5 bis 324 MBit/s]
- 44 -
High Definition Serial Digital Interface [HD-SDI] ist die gebräuchliche Verbindung zur
Übertragung von unkomprimierten Bildsignalen. Werden zwei HD-SDI Signale über 2 Kabel
[Dual-SDI] zusammengeschaltet 101 , so können 2K Daten [1080p50] zwischen digitalen HDGeräten übertragen werden, die Übertragung auf nur einem Kabel ist ebenfalls möglich. 102
Definiert sind generell die Übermittlung von Bild, Metadaten [Timecode] und Ton [Embedded
Audio]. Bedingt durch die hohe Datenrate beträgt die maximale Verbindungsstrecke mit
koaxialen Videokabeln und BNC-Steckern rund 70 Meter. Soll die Dämpfung des Kabels
ausgeschlossen werden, dann kann das HD-SDI Signal auf eine Glasfaser oder CAT-5Verbindung 103 umgesetzt werden. HD-SDI bietet nach Meinung des Autors durch die
kompatiblen Anschlüsse 104 und vorhandenen Leitungswege die beste Integrationsmöglichkeit
in bestehende Produktionsumgebungen.
HDTV – relevante Schnittstellen
YUV / Y
Cr Cb
Bandbreite Luminanzsignal 13,5 MHz, Farbdifferenzsignal 6,5 MHz, ITU-R 601
HD-SDI
SMPTE 292M 1.485 GBit/s, 10 Bit, 4:2:2 HDTV Signale
Dual HDSDI
SMPTE 372M definiert eine Dual Link Version bis zu 3 GBit/s, z.B. 1080p/50
Fire
Wire
IEEE 1394 0,1 bis 0,79 Gbit/s, z.B. Anwendung für DV und HDV Camcorder
DVI
DVI definiert ein digitales Video Interface (nur RGB), unterstützt analoge Videosignale,
automatisches Setzen von Parametern zwischen Quelle und Senke, optionaler
Kopierschutz (HDCP)
HDMI
HDMI ist „DVI“ plus digitalem Ton und Y Cb Cr / keine Unterstützung für analoge
Videosignale
Tabelle 10: HDTV - relevante professionelle und consumer Schnittstellen
Die Schnittstellen Firewire, DVI und HDMI werden vorrangig im Consumer-Markt eingesetzt
und werden hier in Stichpunkten zusammenfassend erläutert.
101
102
103
104
nach SMPTE 372M
nach SMPTE 424M
HDMI-1080i- Signalen über 90 m Entfernung (45 m bei 1080p) und Audiodaten, www.gefen.com/kvm/product
BNC-Stecker: koaxialen Stecker mit Bayonett-Verriegelung
- 45 -
Firewire / IEEE1394a
→ 100, 200 oder 400 MBit/s Übertragungsgeschwindigkeit
→ Übertragung von HDV-Signalen unter Prosumer Geräten
→ Geräte können bei laufendem Betrieb angeschlossen werden und werden
automatisch erkannt: "hot plug" und "hot unplug"
→ integrierte Stromversorgung für Geräte (8 bis 40 VDC, 1.5A)
→ Anschluss über dünnes und damit flexibles 6-adriges Kabel (4 Adern für
Datentransfer, 2 für Stromversorgung) oder Anschluss über 4-adriges Kabel (4 Adern
für Datentransfer, keine Stromversorgungsleitungen)
→ Datenübertragung in beide Richtungen (bi-direktional)
→ 4.5m max. Entfernung zwischen 2 Geräten (bei 400 MBit/s)
DVI [Digital Visual Interface]
→ digitale Schnittstelle zwischen peripheren Computergeräten
→ löst analoge Übertragung der VGA-Schnittstelle ab
→ Single-Link-Verbindung überträgt maximal 3,7 GBit/s
→ Dual-Link-Verbindung überträgt 7,4 GBit/s [bis 2560 x 1600 Bildpunkte bei 60 Hz]
→ DVI-Schnittstellen gibt es in Varianten DVI-A, DVI-I und DVI-D
→ Datenübertragung
erfolgt
nach
dem
TMDS-Verfahren
[Transition-Minimized
Differential Signaling]
→ überträgt keine Audioinformationen und keine Kopierschutzinformationen über HDPC
[High-bandwidth Digital Content Protection]
HDMI [High Definition Multimedia Interface]
→ HDMI verarbeitet digitale Video- und Audioformate der Unterhaltungselektronik
→ HDMI 1.2 überträgt Audiodaten bis zu Frequenzen von 192 kHz mit bis zu 24 Bit auf
bis zu acht Kanälen
→ HDMI 1.3 überträgt Dolby Digital Plus und Dolby TrueHD
→ Übertragung von Videodaten [single-link] liegt für HDMI 1.2 bei 165 MPixel/s und
HDMI 1.3 bei 340 MPixel/s
→ HDMI 1.3 unterstützt 24 Bit (RGB 4:4:4, YCbCr 4:4:4, YCbCr 4:2:2), 30 Bit und 36 Bit
(YCbCr 4:2:2) [SMPTE 170M/ITU-R BT.601]
→ Datenübertragungsraten von 5 GBit/s bzw. 10 Gbit/s sind möglich
→ Übertragung von HDTV-Formaten bis1080p50 sind problemlos möglich
- 46 -
3.5
Parameter für die Beurteilung von Displays zur HDDarstellung
Die sprunghafte Ablösung von CRT-Geräten zu großformatigen LCD, Plasma und
Projektionsgeräten mit einer Displayauflösung von WXGA [1366 x 768] oder nativen HDTV
[1920 x 1080] beim Konsumenten zwingt förmlich zu einer spürbaren Qualitätsverbesserung
der gesamten [SD-] Produktionskette. Die Schnittstelle zwischen Mensch und digitaler Welt
wird auch weiterhin bei vielen Anwendungen die Flachbildschirmtechnik sein.
Folgende Flachdisplay- und Projektionstechnologien sind gegenwärtig verfügbar:
→ LCD [Liquid Crystal Display]
→ PDP [Plasma Display Panel]
→ FED [Feldemissions-Display]
→ VFD [Vakuumfluoreszenz-Display]
→ LED [anorganisches Leuchtdioden-Display]
→ OLED [organisches Leuchtdioden-Display]
→ DMD Digital [MicroMirror Device] für Projektions-TV
Die Technologien von LCD, Plasma und DMD haben gegenwärtig die höchste Relevanz und
werden im folgenden Abschnitt betrachtet. Als zuverlässige und preisgünstige Technik im
PC- und Home-Cinema Bereich haben sich die LCD-Displays etabliert. Der einst schlechte
Blickwinkel, die langsame Schaltzeit und der unzureichend reproduzierbare Farbraum
werden mit jeder Gerätegeneration verbessert. Plasma-Displays zeichnen sich neben ihrer
hervorragenden Fertigungseffizienz durch besonders große Bildschirmklassen über 60 Zoll
Diagonale aus und arbeiten selbstleuchtend ohne Hintergrundbeleuchtung. Ein weit
reichender Farbraum, der hohe Kontrast, der große horizontale und vertikale Blickwinkel und
das kostengünstige Produktionsverfahren ergeben ein gutes Preis-Leistungsverhältnis.
- 47 -
3.5.1
Spezifikation von Geräten mit unterschiedlicher Displaytechnik
Displaytechnik
DMD
Plasma
LCD
Diagonale
140 cm
160 cm
132 cm
Auflösung Pixel H/V
Kontrast
1280 x 720
1366 x 768
1920 x 1080
1400 : 1
1200 : 1
550 : 1
Leuchtdichte
450 cd/m2
400 cd/m2
450 cd/m2
Blickwinkel
H/V 52/24°
H/V160/120°
H/V170/170°
Helligkeitsverteilung
Abnahme
zum Abnahme zum Rand Abnahme zum Rand
Rand 20%
20%
20%
Farben
16,77 Mio
256 Graustufen
16,77 Mio
256 Graustufen
16,77 Mio
256 Graustufen
Magneteinfluss
Nein
nein
nein
Einbrenneffekt
Nein
ja
nein
Röntgenstrahlung
Nein
nein
nein
Infrarotstrahlung
Nein
ja
nein
Leistungsaufnahme
ca. 195 W
ca. 500 W
Tabelle 11: Gerätespezifikation mit unterschiedlicher Displaytechnik
ca. 300 W
105
In Tabelle 11 sind die technischen Eigenschaften der Geräte mit unterschiedlichen
Displaytechniken zusammengefasst.
OLED-Displays sind elementar aufgebaut und bestehen vereinfacht aus einer dünnen
aktiven Schicht, zwei dünnen Metallkontakten und einem kostengünstigen Substrat. So
können Leuchtdioden mit relativ beliebiger Brillanz und Farbe erzeugt werden, welche einen
geringen eingeschränkten Betrachtungswinkel bieten. Die organischen LEDs weisen eine
hohe Energie-Effizienz im Vergleich zu einer normalen Glühlampe auf. Allerdings müssen sie
vor Feuchtigkeit, Verschmutzung, Wärme und UV-Strahlung geschützt werden, da die
Leuchtstoffe organisch und unstabil gegenüber Umwelteinflüssen sind.
105
Quelle: [20, S. 511]
- 48 -
Die
sehr
begrenzte
Lebensdauer
der
organischen
Elemente
steht
dem
großen
Betrachtungswinkel, dem hohen Kontrast, der geringen Schaltzeit und dem kostengünstigen
Fertigungsverfahren entgegen. Bei großflächigen OLED-Displays besteht die Schwierigkeit
einer gleichförmigen Stromversorgung und einheitlichen Ansteuerung über die gesamte
Element-Fläche.
Durch diesen gravierenden Mangel in der Großbild-Darstellung werden in Tabelle 12
Röhrentechnik, LCD, Plasma und SED-Technik verglichen. Die SED-Technik [Surface
Conduction Electron Emitter Display] arbeitet wie andere Feldemissionsdisplays mit kleinen
Emittern, aus denen Elektronen auf eine fluoreszierende Schicht der Frontplatte treffen und
diese zum Leuchten anregen. Die grundsätzliche Arbeitsweise entspricht dem von CRTGeräten, nur ist in SED-Displays für jeden Bildpunkt ein eigener Elektronenstrahl zuständig.
Die Leistungsaufnahme ist wesentlich geringer als bei Röhren- und Plasmageräten, die
Bildqualität besser als bei LCD- und Plasma-TVs. Die Marktreife ist allerdings noch nicht
absehbar. 106
106
Vgl.: nach Quelle [9] Seite 372 ff.
- 49 -
3.5.2
Parameter für die Beurteilung von Displays zur HD-Darstellung
Die Tabelle 12 zeigt eine Auswahl von Qualitätsparametern zur Beurteilung der einzelnen
Technologien im Broadcast-Einsatz. Neben den qualitativen Parametern, wie Auflösung,
Leuchtdichte, Schwarzwert und Konvergenz-Verhalten entscheiden auch die Bautiefe und
der Stromverbrauch bei der Verwendung im professionellen Umfeld 107 .
Qualitäts-Parameter
Display-Technologien
CRT
LCD
Bilddiagonale
8-36 Zoll
8-60 Zoll
Bautiefe
groß
gering
640 x
Auflösung
320 bis 1080 Zeilen
480
1920 x
1080
Plasma
32 – 65
Zoll
gering
SED
50 Zoll
gering
480 x 852
768 x
bis 1080 x
1920
1366
Leuchtdichte
mittel
sehr groß
sehr groß
mittel
Leuchtdichteverteilung
mittel
mittel
mittel
mittel
Kontrast
sehr hoch
hoch
sehr hoch
Schwarzwert
sehr gut
Farbwiedergabe
sehr gut
Großflächenflimmern
Konvergenzfehler
Schrägbetrachtungswinkel
Farbveränderung bei
Schrägbetrachtungswinkel
Bewegungsartefakte
bei 50 HZ gross
bei 100 HZ gering
ja, nimmt zum
Bildrand zu
sehr groß
nein
bei 50 HZ gering
bei 100 HZ mittel
Einbrenngefahr
gering
akustische Störstrahlung
gering
Stromverbrauch pro Displaygröße
mittel
mittel
hoch
hoch-
mittel-
mittel
gering
mittel gut
gut
nein
gering
nein
nein
nein
sehr groß
sehr groß
nein
nein
geringmittel
ja
groß
sehr
108
sehr gut
gering
[100 HZ]
mittel-
mittel
groß
groß
gering
gering
gering
keine
gering
groß
gering
Tabelle 12: Relevante Parameter für die Beurteilung von Displays zur HD-Darstellung
107
sehr gut
gering
108
im Einsatz auf Übertragungswagen oder in Produktionsräumen mit begrenzten Stellflächen
Vgl.: Quelle: [48]
- 50 -
4 Vernetzte HD-Produktion
In der vernetzten HD-Produktion existiert ein erheblicher Handlungsbedarf sich auf ein oder
zumindest eine begrenzte Anzahl von Codierverfahren zu beschränken. Um Auswahlkriterien
zu definieren, sollte zuvor eine Klassifizierung in der Produktion vorgenommen werden:
→ High End HD-Produktionen 109
→ Mainstream HD-Produktionen 110
→ Low End HD-Produktionen 111
High End und Low End HD-Produktionen bilden ein Marktsegment, in welchem die
Fernsehanstalten und die meisten Produktionsfirmen ein geringeres Auftragsvolumen 112 zu
realisieren haben. Die Mainstream HD-Produktion wird zukünftig in der täglichen Praxis
einen erheblichen Anteil ausmachen und dem allgemeinen Trend der vernetzten Produktion
folgen. Neben den entsprechenden Codierverfahren müssen diverse Anforderungen
gegeben sein, um einen IT-basierten Workflow in professioneller Qualität zu erzeugen.
Bei der Akquisition und Produktion lassen sich folgende Punkte aufführen:
→ hohe Bildqualität bei langer Aufnahmedauer
→ sehr gutes Multigenerationsverhalten
→ einfache Bedienung, Robustheit und Zuverlässigkeit
→ preiswerte Speichermedien
→ hohe Übertragungsraten und ein geringer Bandbreitenbedarf
bei der Postproduktion:
→ standardisierte Interfaces bei der Postproduktion
→ Kompatibilität mit Schnittsystemen
→ Echtzeitverarbeitung (oder auch schneller als Echtzeit)
→ wenn gewünscht auch traditioneller Workflow
bei Playout und beim Archiv:
→ effektiv nutzbarer Speicherbedarf
→ archivierbares Quellenmedium
109
110
111
112
z.B. RGB 4:4:4-Aufzeichnung in 1080p/50 (digitalen Kinematographie) siehe Tabelle 6
englisch, wörtlich: Hauptstrom, eine große Mehrheit
Consumer Technik (HDV-Kameras) siehe Tabelle 7
nach Quelle: [36] Herr Knör: High End Produktionen für den Fernsehmarkt beschränkt sich auf Fernsehund Spielfilme [z.B. Tatort] Low End Produktionen im Bereich des Video Journalismus für Reportagen oder
Beiträge
- 51 -
Hinzu kommt für alle Produktionsbereiche ein durchgängiges Metadaten-Management. Bei
der Konfiguration eines vernetzten Produktionssystems sind außerdem die Speichertiefe und
die Speicherwege 113 zu beachten.
Um Speicherressourcen effizient zu nutzen und für künftige HD-Anwendungen nicht zu
überlasten, ist ein bestmögliches Codierverfahren für Videodaten zu wählen. Derzeit werden
Bearbeitungssysteme [nonlineare Schnittplätze], Videoserver [für das Playout von Material]
und Archivlösungen [Onlinearchiv] in Fernsehanstalten für die SD-Mainstream Produktion in
25 MBit/s realisiert. Die zur Verfügung stehende Bandbreite im Verhältnis zur Datenrate ist
für eine performante 114 Vernetzung entscheidend. HDTV-Anwendungen sollten daher die
bestehenden Netzwerke geringfügig belasten und möglichst um 50 MBit/s 115 liegen, um die
Erfahrungen einer bestehenden Infrastruktur zu nutzen. Dieser Strategie bedient sich die
Firma Sony mit der Long-GOP-Codierung und einer Datenrate von 50 MBit/s [XDCAM
HD 116 ]. Im Vergleich zur Interframe-Codierung 117 ergibt sich eine höhere Effizienz bei gleicher
Qualität, wie die am Markt befindlichen Intraframe-Codierungen 118 im Bereich von 100 bis
150 MBit/s für HD-Anwendungen. Ein zeitgemäßer Codec ist allerdings H.264 AVC, der eine
erweiterte und verbesserte Variante des MPEG-2 Codec darstellt. 119 Zwar arbeitet der H.264
AVC Codec effizienter, benötigt jedoch bei der Verarbeitung eine höhere Prozessorleistung.
Beide Codierverfahren wurden mit Software-Decodern untersucht. Dabei werden erhebliche
Unterschiede in der Performance von Rechnersystemen festgestellt. Der Aufwand ein H.264
AVC Codec zu verarbeiten ist weitaus höher, als ein MPEG-2 50 MBit/s Long GOP zu
bearbeiten. Durch die Codierung von Bildsequenzen bei MPEG-2 leidet dagegen die
Schnittgenauigkeit 120 und es können bei aufeinander folgenden Generationen Farbsäume in
Bildstrukturen entstehen. Im Multigenerationsverhalten zeigt nach Untersuchungen der IRT
der H.264 ACV Codec bei dem AVC-Intra Format von Panasonic bei der 7. Generation keine
erkennbaren Qualitätsunterschiede. Das XDCAM HD Format wird in der 7. Generation als
möglicherweise in kritischen Bildern als gerade sichtbar bezeichnet. 121
113
114
115
116
117
118
119
120
121
siehe Kapitel: 4.1.2 Quellen und Speicheroptionen
engl.: von Performance, Leistungsfähigkeit
derzeit werden auch SD-Netzwerke auf 50 MBit/s umgerüstet, um die Qualität zu sichern
siehe Kapitel 3.3.3 Codec für die HD-Materialbearbeitung und Kapitel 3.4 HD-Aufzeichnungsformate: Tabelle
7: HD-Aufzeichnungsformate
Interframe Coding: Datenreduktion von Bildsequenzen, bei der die Beziehung zwischen aufeinander
folgender Vollbilder genutzt wird.
Intraframe Coding: Datenreduktion, die innerhalb eines Vollbilds stattfindet
wird von Sony in Consumer Produkten eingesetzt, siehe Tabelle 7: HD-Aufzeichnungsformate
Schnittsysteme versuchen mit dem Verfahren der Smart Rendering an der Schnittstelle fehlende
Bildsequenzen zu interpolieren
Aussage und Testerergebnisse der IRT, Herr Knör, HD-Vortrag, Quelle: [36]
- 52 -
Dessen ungeachtet ist festzuhalten, dass in der heutigen SD-Infrastruktur der vernetzten
Produktion eine MPEG-2 Long-GOP Lösung in Bezug auf Performance und Kosten ein
Optimum in Hinblick auf die verwendete Datenrate bildet. Gegenwärtig hängt es von den
Entwicklungsphasen für H.264 AVC Produkten ab, um Systeme für die Echtzeitanwendung
zu etablieren.
4.1.1
Wachsende Komplexität in Industrie-Standards
Die wachsende Komplexität von Industrie Standards lässt sich in der Abbildung 11
verdeutlichen. Hat es bei der Produktion von Standard Definition innerhalb einer
Produktfamilie eines Herstellers lediglich zwischen einem Abtastformat, der verwendeten
Kompression und dem physikalischen Transportmedium zu differenzieren gegeben, so
änderte sich dies bereits bei der Einführung von IT-basierten Workflows in Fernsehanstalten
und größeren Produktionsfirmen. 122 Da eine koordinierte Ablaufsteuerung unter den
gegebenen komplexen Arbeitsabläufen nur noch durch IT-Systeme 123 beherrscht wird, ist die
Entwicklung zum HD-Workflow weitaus umfassender. Zu dieser Entwicklung strömt eine
Vielzahl von Consumer Formaten in die Broadcast-Umgebung, welche eine Wahrung der
Qualitätsparameter in einem abgegrenzten System gefährdet und Konversionen mit sich
bringt.
Abbildung 11: wachsende Komplexität von Standards 124
122
123
124
Vgl.: Kapitel 4.2 Existierender SD-Workflow in der Produktionsumgebung
Vgl.: Kapitel 4 Vernetzte HD-Produktion
Quelle: [41]
- 53 -
4.1.2
Quellen und Speicheroptionen
In der vernetzten Fernsehproduktion bestehen verschiedene Möglichkeiten 125 Daten
abzulegen oder zu transportierten. Die Komplexität der Datenhaltung ist in der Abbildung 12
dargestellt.
Abbildung 12: HDTV - Quellen und Speicheroptionen
Der schematische Materialfluss zeigt verschiedene HDTV-Quellen und deren Verteilung als
Stream 126 oder File 127 auf ein oder mehrere Speichermedien. In einer Fernsehanstalt liegen
die dargestellten Quellformate [bei Filmkamera wird Material digitalisiert 128 ] meist in
unterschiedlicher
qualitativer
und
quantitativer
Ausprägung
vor.
Existierende
Produktionsumgebungen 129 sind durch die technologische Entwicklung mit bandbezogenen
und bandlosen Bearbeitungssystemen ausgestattet. Um bei der Einführung von hoch
auflösenden Signalen einer optimalen Speicherung gerecht zu werden, sind in der Abbildung
12
verschiedene
Speicherungsvarianten
katalogisiert.
Um
Kopierprozesse
und
Medienwandlungen zu reduzieren oder zu vermeiden, sollte in einer Produktionskette nach
Möglichkeit eine Optimierung vorgenommen werden.
125
126
127
128
129
Vgl.: Abbildung 13: existierender SD-Workflow in der Produktionsumgebung
Stream: Datenstrom bezeichnet eine kontinuierliche Abfolge von Datensätzen, Bsp: Videostream
File: strukturierter Bestand inhaltlich zusammengehöriger Daten, Bsp: Videofile
Technik durch Filmabtastung (Telecine) auf elektronische Medien
siehe Kapitel: 4.2 Existierender SD-Workflow in der Produktionsumgebung
- 54 -
Vier Trägermedien sind zu klassifizieren:
→ Optische Aufzeichnung [Flim, Optical Disk 130 ]
→ Magnetische Aufzeichnung [HD DVTR 131 , Data Tape 132 ]
→ Festwert-Speicher [Solid State 133 ]
→ Festplatte [PC, Server 134 ]
4.2
Existierender SD-Workflow in der Produktionsumgebung
Die Rundfunkanbieter stehen vor einer schwierigen Situation. Im Unterschied zu allen
bisherigen Innovationen ist die Einführung von hoch auflösenden Bildern weder für den
Konsumenten, noch für die Sender zu existierenden SD-Produktionsketten kompatibel. Ohne
einen zusätzlichen HDTV-Empfänger und zusätzliche Übertragungskanäle ist der neue
Sendestandard nicht zu realisieren. Ist das Kabelnetz bis 862 MHz beim örtlichen
Versorger 135 ausgebaut oder besteht eine Empfangsmöglichkeit via Satellit, so ist die
physikalische Empfangbarkeit erdenklich. Allerdings müssen tief greifende Investitionen in
den Ausbau der Infrastruktur der Sender vorgenommen werden. Bei Pay-TV und
Spartenkanälen
mit
einem
reinen
HDTV-Inhalt
kann
die
Finanzierung
durch
Neukundengewinnung in Teilen abgefangen werden. Öffentlich-rechtliche und private
Fernsehanbieter,
welche
einen
wesentlichen
Teil
des
Gesamtprogramms
laut
Rundfunkstaatsvertrag mit Informationen, Bildung, Beratung und Unterhaltung abdecken,
können
kaum
auf
mehr
Zuschauer
hoffen.
Es
ist
sicherlich
unrealistisch
alle
Programmelemente ab einem bestimmten Zeitpunkt in HD zu produzieren, so bleibt die
Ausweichmöglichkeit eines Simulcast-Betriebes, zu den bestehenden analogen und digitalen
Verbreitungswegen. Eine weitere Herausforderung zum schrittweisen Übergang zu HDTV
bildet die Digitalisierung der Produktionsmittel. Dieser Vortrieb bietet verschiedene Chancen
die Bildqualität in den einzelnen produktiven Segmenten zu verbessern. Auch die
fortschreitende Ausstrahlung von 16:9 Inhalten in Standard Definition trägt zu einer
Qualitätssicherung bei. Durch eine Aufstockung der Datenrate auf den Übertragungswegen
wird die Abbildungsgüte der Flachbildschirme nicht ausgereizt, bieten jedoch Spielraum die
Bildqualität auch ohne sofortige Umstellung auf HDTV zu verbessern.
130
131
132
133
134
135
optische Speichermedien: z.B.: Blu-ray Disc oder Versatile Multilayer Disk oder abgekürzt VMD
HD DVTR: High Definition Digital Tape Recorder
z.B. Digital Linear Tape (DLT) Technik
Flash-basierte Speicherchips, Vorteil: geringer Energiebedarf, schnelle Zugriffzeiten z.B. P2-Karten von
Panasonic und Sony XDCAM EX mit ExpressCard
Vgl.: Kapitel: 3.4.2 HD-Aufzeichnung auf Serversystemen
Unternehmen, die ein Breitbandkabelnetz zur Verteilung von Fernseh- und Hörfunkprogrammen, z.B. Kabel
Deutschland, Unitymedia, Kabel BW
- 55 -
Abbildung 13: existierender SD-Workflow in der Produktionsumgebung
Bei den komplexen Produktionsabläufen innerhalb einer Sendeanstalt ist es sinnvoll, die
verschiedenen Produktionsbereiche als eigenständig arbeitende Einheit zu organisieren.
Einen schematischen Überblick zeigt Abbildung 13. Eine digitale Signalführung nach dem
SDI-Standard 136 zwischen den Bearbeitungseinheiten sichert eine hohe technische Qualität.
Alle Produktionskomplexe wurden bisher für die Verteilung von Video- und Audiosignalen
über eine zentrale Kreuzschiene 137 verbunden. Unter technischen Gesichtspunkten wäre
eine Verschmelzung der Bereiche denkbar. Jedoch bieten die organisatorisch und funktional
geschlossenen Einheiten mit definierten Schnittstellen eine redundante Datenhaltung des
Sendematerials zur Havarieabsicherung. Im Falle einer technischen Störung kann ein
Bereich weiterhin autark produzieren. Der Bereich Akquisition [Vgl. Ingest] verwirklicht die
Materialbeschaffung. Im Bereich PostPro [post production: engl. Nachbearbeitung] werden
Sendebeiträge aus verschiedenen Materialquellen erstellt. Der Signalaustausch erfolgt über
Band, Videosignal oder Videofile.
Zum
Bereich
SD-Master
zählen
Produktionsregien
mit
den
dazugehörigen
Produktionsstudios. Aus Sendebeiträgen und Moderationen werden Live-Sendungen oder
Live-Vorproduktionen realisiert. Eine Sendeabwicklung fasst verschiedene Programmteile für
das 24 Stunden Vollprogramm zusammen und übergibt diese an die Distribution.
136
137
engl. Abk. Serial Digital Interface, Schnittstelle zwischen Studiogeräten nach dem Standard ITU-R 601/656,
SMPTE259M (Vgl. [HTD01])
Steuergerät zum Durchschalten verschiedener Signalquellen an einen oder mehrere Verbraucher
- 56 -
4.3
Migration von HD in bestehende Produktionsumgebung
Für HDTV ist eine durchgehende digitale Infrastruktur in einer Fernsehanstalt, auf den
Übertragungswegen und beim Zuschauer absolute Voraussetzung. Jedoch besteht in der
digitalen Distribution nicht der einzige Mehraufwand. Auch die Produktion der Inhalte muss
auf das hoch auflösende Fernsehen angepasst werden. Das größere Breitbildformat verlangt
eine
angepasste
Kameraführung,
Bildgestaltung
und
gegebenenfalls
eine
andere
Dramaturgie. Die höhere Bildauflösung bei HD-Sendungen lässt Details an Akteuren und der
Dekoration erkennbar werden, die neue Anforderungen an die Maske und die Bühne stellt.
Das zu Verfügung gestellte Budget muss den steigenden Personal- und Betriebskosten
möglicherweise angepasst werden. Eine grundlegende Neuordnung an technologischen
Abläufen lässt sich durch einen einfachen Austausch von Geräten nicht realisieren.
Die Abbildung 14 zeigt schematisch ein denkbares Migrations-Szenario von Arbeitsabläufen
zur Produktion von hoch auflösenden Inhalten in eine bestehende Fernsehanstalt von der
Akquisition bis zur Distribution.
Aufgrund des wesentlich höheren Anspruches an technische Parameter 138 , wie
→ Speicherbedarf
→ Übertragungsbandbreite
→ System-Performance
→ leistungsfähiges Aufzeichnungsmedium
→ Codec konforme Signalweiterleitung mit geringen Konversionen
→ einheitliche Signalführung innerhalb der Produktionskette [Tape, Signalweg oder File]
ist ein sofortiger Einstieg nach Meinung des Autors nahezu unmöglich. Der skizzierte
Workflow zeigt daher eine parallele Behandlung von HD-Material in den gleichen
Arbeitsinstanzen. Die Schnittstellen zur SD-Produktion befinden sich entweder direkt nach
der Aufnahme oder kurz vor der Distribution. Eine Vermischung von SD- und HD-Inhalten in
der Postproduktion ist bei vielen Herstellern bereits durchführbar, aus qualitativer Sicht
jedoch nicht zu empfehlen.
138
technisch in Kapitel 3
HDTV – Aufzeichnung, Kompression und Abtastung behandelt
- 57 -
Abbildung 14: Migration von HD in bestehende Produktionsumgebung
Eine schrittweise Ergänzung der SD-Produktionskette liefert sicherlich den höchsten
Nutzwert bei der kompletten Umstellung auf HD. Eine Aufschlüsselung der Geräteklassen in
den Produktionsinstanzen gibt Abbildung 15.
4.3.1
HDTV-Signalkette in der Fernsehproduktion
Im Vergleich zu Standard Defintion (SD) erhöhen sich qualitative Parameter in den 4
Bereichen der Produktionskette. Grundsätzliche Bestandteile in den Arbeitsabläufen sind
identisch, müssen jedoch in der Komplexität von der Akquisition bis zum Playout angepasst
werden. In der Abbildung 15 werden am Beispiel der vernetzten HD-Produktion in einer
Fernsehanstalt die Ansprüche an verschiedene Parameter skizziert.
- 58 -
Abbildung 15: HDTV-Signalkette in der Fernsehproduktion
Der hier skizzierte HDTV-Workflow lehnt sich an die in Kapitel 4.2 beschriebenen
Arbeitsabläufe in Standard Definition an. Eine grundlegende Veränderung besteht in den
einzusetzenden Geräteklassen und deren komplexe Verschaltung innerhalb der gezeigten
Produktionsinstanzen. Haben sich moderne Fernsehanstalten und Produktionsfirmen auf
einen fast ausschließlich file-basierten innerbetrieblichen Materialaustausch gerüstet, so
werden HDTV-Produktionen aufgrund fehlender Interoperabilität, unzureichender Speicherund Netzwerkkapazitäten und ungeklärter Formatfragen derzeit als Produktionsinseln
realisiert. Für die Mainstream HD-Produktion müssen daher mittelfristig Lösungen gefunden
werden, die eine schrittweise Einbindung von HD-Bearbeitung erlauben. Eine Koexistenz
von SD- und HD-Materialien kann, wie im Kapitel 4.4 beschrieben, einen ersten
Integrationsansatz darstellen.
- 59 -
4.4
SD- und HD-Simulcast-Betrieb
Als Simulcast Betrieb wird die inhaltlich identische und parallele Ausstrahlung eines HD- und
SD-Programmes bezeichnet. Die ProSiebenSat1-Sendergruppe strahlte dieses Angebot
parallel zu den Standard Inhalten über den digitalen Empfangswegen DVB-S2 bis zum
16.02.2008 aus. Ein wirtschaftlicher Nutzen ist durch HD laut Aussage der Sendergruppe 139
noch nicht gegeben. Dafür machte sich die Sendergruppe den „First Mover“-Effekt zu
nutzen, der technische und technologische Aufwand wurde als kostenneutral formuliert.
Simulcast: simultaneous [zeitgleich, simultan] broadcast [Ausstrahlung, Aussendung]
Generell bietet eine komplette Umstellung der Sende- und Produktionswege für einen FreeTV Sender im Vergleich zu Pay-TV keinen wirtschaftlichen Vorteil. Außerdem eignen sich
zwangsläufig
nicht
alle
Inhalte
für
HD-Produktionen.
Szenische
Produktionen,
Dokumentationen und Produktionen von Sport-Großereignissen profitieren von der
außerordentlichen Detailschärfe von HDTV. Für Nachrichtensendung sind Unmittelbarkeit
und Authentizität in der Wahrnehmung der Zuschauer häufig mit technisch schlechter
Bildqualität verbunden. Unter diesem Gesichtspunkt bietet eine sukzessive Umstellung auf
HDTV über eine Upkonvertierung einen entscheidenden Vorteil. Ein hoch konvertiertes,
unkomprimiertes und natives SD-Signal ist gegenwärtig im Vergleich zu den meisten
Materialien qualitativ sehr gut. Zunächst ist es ein wesentlicher Unterschied, ob ein
unkomprimiertes SD-Signal mit professionellen Geräten hoch gerechnet wird oder in
komprimierter Form dem Konsumenten geliefert und dort von einem Consumer-Gerät in eine
für das Display passende Auflösung konvertiert wird. So kann professionelles „UpscalingMaterial“ als Differenzierungsmerkmal zu anderen Sendern eingesetzt werden, um sich
durch Simulcast Betrieb einen Marktvorteil zu schaffen.
139
Interview FKT 8-9 2006 Seite 489 Herr Dr. Emele [Geschäftsleiter Technologie der ProSiebenSat.1
Produktion]
- 60 -
Abbildung 16: schematische Darstellung der Cross-Konvertierung im Sendeweg 140
Die verfügbaren Ressourcen an HDTV-Material, um ein abwechslungsreiches 24-Stunden
[Voll-] Programm zu füllen, sind derzeit in keiner Fernsehanstalt gegeben. Daher ist eine
Kombination aus nativem HD-Material und konventionellen Material sinnvoll. Wie im
Blockschaltbild erkennbar, sind die meisten SD-Materialien auf einem Sende- oder PlayoutServer vorhanden. HD-Material liegt in den meisten Fällen auf einem HD-Band vor. [Vgl.:
Kapitel
3.2.1]
HD-MAZen
können
darüber
hinaus
verschiedene
HD-Auflösungen
wiedergeben und geben diese in Echtzeit über HD-SDI aus. Server und MAZ werden in dem
Beispiel synchron und frame-genau über die Sendeautomation gesteuert. Die Konvertierung
der Inhalte erfolgt mit einem Cross-Konverter 141 , der ebenso in die Synchronisation der
Sendeanlage eingebunden ist. Voraussetzung ist die HD-Fähigkeit aller Verteiler,
Schaltelemente
[Sendekreuzschienen
und
Videoverteilverstärker],
Monitoring
und
Kontrollmechanismen. Material in dem Seitenverhältnis 4:3 wird auf einem 16:9
Wiedergabegerät mit seitlichen schwarzen Rändern [Pillarbox] dargestellt.
140
141
erweiterte Darstellung nach Quelle: [20]
siehe Kapitel 4.5.1 Testaufbau mit dem Snell & Wilcox IQ
- 61 -
Die Pillarbox-Darstellung verfolgt das Prinzip die größtmögliche Formattreue innerhalb einer
Bearbeitungskette zu bewahren. Liegt Material in Letterbox vor, so kann die Information über
das Seitenverhältnis in der Sendeablaufsteuerung im entsprechenden Event hinterlegt
werden, um eine automatische Bildanpassung [Pan&Scan] zu erzeugen. Dann werden diese
Letterbox-Inhalte weitestgehend Format-füllend auf der Empfängerseite dargestellt. Auf dem
digitalen Sendeweg kann das downkonvertierte anamorphe 16:9 Signal ausgestrahlt werden.
Die
in
Abbildung
16
gezeigten
roten
Kreise
[Signalschaltungen]
sind
über
die
Sendeablaufsteuerung zu bedienen. Über ein GPI-Signal wird die Sendekreuzschiene
entsprechend geschaltet. Parallel zum Bild wird mit hinreichender Verzögerung der
Audioweg beschaltet. Für den HD-Verbreitungsweg wird ein Dolby-5.1-Signal auf zwei
AES/EBU-Signalwegen geführt. Ist auf dem SD-Digital Weg die HD-Down-Konvertierung
gewählt, so wird ein Stereo Signal [AC3, Dolby Digital] abgegeben.
4.5
Effekte von Up-, Down-, Cross-Scaling
Derzeit arbeiten auf dem europäischen Markt einige Sendeanstalten im HDTV-Standard 142
und temporär werden so genannte Showcase Testsendungen 143 durchgeführt, obwohl wenig
native HD-Inhalte auf dem Markt verfügbar sind. Sendeanstalten sind daher gezwungen
vorhandenes SD-Material in HD zu konvertieren und dies zur Ausstrahlung zu bringen. Auch
bei
einer
schrittweisen
Umstellung
auf
eine
HD-Infrastruktur
muss
in
eine
Aufwärtskonvertierung investiert werden, wenn die enormen Archivbestände in SDAuflösung genutzt werden sollen. Das folgende Kapitel beschreibt eine technische Lösung
zur Cross-Konvertierung und untermauert den praktischen Einsatz und qualitative Parameter
anhand messtechnischer Untersuchungen.
eine Klassifizierung von Konvertern kann wie folgt vorgenommen werden:
→ High-End Konverter
→ Monitoring-Konverter
→ Nonlineare Bearbeitungssysteme
Die so genannten High-End Konverter sind ausschließlich bei Broadcast-Anwendungen im
Einsatz. Sie bieten eine Echtzeit Wandlung und werden in den SDI / HD-SDI Signalweg
eingebunden. Diese Konverter entsprechend ihrer Güte, Preisklasse und Hersteller nach
verschiedenen Algorithmen. 144
142
143
144
siehe Tabelle 1: ausgewählte HDTV-Angebote weltweit
z.B. 21.03. bis zum 24.03. strahlte der Spartensender EinsFestival ca. 75 Stunden HD-Material in 720p50.
- 62 -
Die Monitoring-Konverter zeichnen sich durch eine geringe Baugröße, der einfachen
Handhabung und einem sehr guten Preis-Leistungsverhältnis aus. Allerdings sollten diese
wegen ihrer begrenzten technischen Güte nur für Sichtungszwecke (Sendeabwicklung,
Monitorwände) verwendet werden. Die Wandler werden über SDI / HD-SDI, DVI oder HDMI
in ein Signalweg eingebunden und arbeiten in Echtzeit. 145
Nonlineare Bearbeitungssysteme besitzen den höchsten Funktionsumfang, arbeiten
rechnerbasiert und sind in den wenigsten Fällen echtzeitfähig. Die Auswahl verschiedener
Algorithmen macht die Bedienung sehr komplex und fordert eine präzise Handhabung.
In der nachstehenden Betrachtung wird ausschließlich die High-End Geräteklasse
untersucht, da diese den Anforderungen bei der Einbindung in Signalwege in einer von
Sendeanstalten entspricht.
4.5.1
Testaufbau mit dem Snell & Wilcox IQ
Fernsehanstalten mit einem breiten Programmspektrum von Nachrichten-, Dokumentar- und
Spielfilmen sind auf die Hochkonvertierung von SDTV nach HDTV angewiesen. Die
Produktionskapazitäten liegen für ein Vollprogramm derzeit nach Einschätzung des Autors
nicht vor. Eine Umkonvertierung in der bestmöglichsten Qualität ist für die Sendeanstalten
unabkömmlich. Eine Hochkonvertierung sollte dabei nativem HD-Material möglichst nahe
kommen.
Der IQUDC00 ist ein flexibler Up-, Down- und Cross-Konverter mit einem integrierten
Synchronizer für Wandlungen von SD-SDI in HD-SDI Signale und umgekehrt. Außerdem
kann er Signale von HD-SDI oder SD-SDI in derselben Bildrate transcodieren. Im
Funktionsumfang befindet sich die Möglichkeit eine Veränderung des Seitenverhältnisses
(aspect ratio 146 ) vorzunehmen. Bis zu 16 Tonsignale werden im SDI-Signal mitgeführt
(AES/EBU embedded) und zum Bild synchron angelegt.
145
146
siehe Kapitel 3.4.3 Professionelle HD-Schnittstellen
Gerät zur Konvertierung von 4:3-Programmen in das Format 16:9-Vollformat und umgekehrt.
- 63 -
Bei dem Snell & Wilcox IQUDC00 handelt es sich um einen bewegungskompensierten
Konverter 147 , um eine nahezu transparente Konvertierung zu gewährleisten. In Tabelle 13
und Tabelle 14 sind die zur Verfügung stehenden Formatwandlungen abgebildet.
Up-Konvertierung
Input 480i/29
Input 625i25
Down-Konvertierung
Input 1080i29
Input 1080i25
Output 1080i29, 720p59
Output 1080i25, 720p50
Output 480i/29, 720p59
Output 625i25, 720p50
Tabelle 13: Parameter zur Up- und Down-Konvertierung Snell & Wilcox IQ
Cross-Konvertierung
Input 1080i29
Input 720p59
Input 1080i25
Input 720p50
Input 480i/29
Input 625i25
Output 720p59, 1080i29
Output 1080i29, 720p59
Output 720p50, 1080i25
Output 1080i25, 720p50
Output 480i/29
Output 625i25
Tabelle 14: Parameter zur Cross-Konvertierung Snell & Wilcox IQ
4.5.2
Komponenten für den Testaufbau
Zum Testaufbau standen folgende Geräte zur Verfügung: 148
→ Up / Down Konverter:
o
Snell & Wilcox IQ mit RollPod Remote Control
[IQUDC00 HD/SD-SDI UP/DOWN/CROSS Konverter mit Sync]
→ Messgeräte:
o
Tektronix WFM 7100 [Multiformat Waveform Monitor]
o
Rohde&Schwarz Digital Video Component Analyzer
→ Sichtgeräte
o
TAMUZ HDTV Falcon Broadcast [HCM 123W HD] > LCD SD und HD SDI
→ Signal Generatoren
147
148
o
Tektronix TG700
o
Rohde&Schwarz CCVS+Component Generator
Die Bewegungserkennung des Snell & Wilcox IQUDC00 basiert auf einer Phasenkorrelation, diese beurteilt
Bildsequenzen und rechnet bei der Konvertierung in speziellen Algorithmen, die der Hersteller nicht weiter
beschreibt.
nach Quelle: [38]
- 64 -
Abbildung 17: Snell & Wilcox IQ mit Messgeräten und Signalgeneratoren
Die abgebildeten Komponenten wurden über HD-SDI verkabelt. Die Geräte sind über den
internen Taktgeber mit einer Referenz versorgt worden. Zur Gütekontrolle für HD wurde der
TAMUZ LCD verwendet. Für die konvertierten Signale in SD wurde ein Sony Röhrenmonitor
mit SDI-Eingang verwendet.
- 65 -
Abbildung 18: Snell & Wilcox IQ mit Steuer- und 6 Wandlerkarten
4.5.3
Testauswertung Snell & Wilcox IQ
Der Snell & Wilcox IQUDC00 arbeitet sehr zuverlässig und konvertiert die möglichen
Signalarten (Farbbalten und Multiburst) der Testgeneratoren. Der RollPod (Remote Control)
erlaubt einen schnellen Eingriff in die Konvertierungsparameter und gestattet das Aufrufen
von Voreinstellungen [Presets]. Auf diese Weise kann der eigentliche 19 Zoll Recheneinheit
komfortabel in einem Geräteraum mit Klimatisierung eingebaut werden. Folgende
Messreihen wurden mit dem Konverter durchgeführt.
- 66 -
Zu den getesteten Signalen mit jeweiliger Auswertung zählten:
→ Messung von Signalverlusten oder Einbrüchen bei einem Ausgangspegel von
700 mV 149 - als Messsignal wurde ein Farbbalken 100/75 150 verwendet.
Abbildung 19: Cross-Konvertierter 100/75 Farbbalken
Es ist zu keiner Pegelabweichung bei der Konvertierung von 720p50 zu 625i25 und
umgekehrt zum jeweiligen Ausgangssignal von 700 mV gekommen. Messtechnisch konnte
bei der Cross-Konvertierung kein Pegelverlust nachgewiesen werden. Das Testsignal zeigt
keinen Verschliff (Signalabgrenzung verwischt) oder Übersprechen (Signale beeinflussen
sich gegenseitig, es entstehen Farbsäume). In der Abbildung 19 ist der Farbbalken im
Luminanz und Farbdifferenzsignal nach einer SD > HD > SD Konvertierung dargestellt. In
der SD- und HD-Abbildung auf den Monitoren war ebenso kein gravierender Unterschied
zum Ausgangssignal feststellbar. In der Farbsättigung konnte subjektiv eine leichte
Minderung festgestellt werden.
149
150
1 Volt: Maximaler erlaubter Videopegel des Luminanzsignals digitaler und analoger Videosignale. Entspricht
auch dem maximalen Luminanzanteil eines FBAS-Signals, bezogen auf einen Austastwert von 0%. und
einem Pegelwert von 0,7 Volt, ebenfalls bezogen auf einen Austastwert von 0 Volt.
Die Farbhelligkeit der Signale Rot, Grün und Blau ist in den sechs farbigen Balken auf 75% reduziert, die des
Weiß-Balkens beträgt 100%. Der Luminanzpegel der Farbe Gelb beträgt dann 66% bei SD- und 70% bei
HDTV-Signalen.
- 67 -
→ Bei der Up-Konvertierung von SD-Material auf eine Auflösung von 720p und
eingeschaltetem
Minimum
Delay 151 ,
erscheinen
bei
vertikal
bewegten
Bildelementen Nachzieheffekte. Daher sollte auf die Einstellung Minimum Delay
verzichtet werden.
Abbildung 20: Nachzieheffekte bei vertikal bewegtem Gitter und Minimum Delay
Die Abbildung 20 zeigt ein generiertes Raster nach der Wandlung von 625i25 auf 720p.
Hierbei sind deutlich die horizontal verlaufenden Streifen sichtbar. Dieser Effekt konnte
messtechnisch erfasst werden. Subjektiv auf einem Monitor ist diese Signalbeeinflussung
lediglich zu interpretieren. Nur bei feinen Strukturen (Rasen, Bäume) und einem sehr scharf
abgebildeten Ursprungssignal waren im HD-Bild Störungen in Form von horizontalen Streifen
bei Minimum Delay zu erkennen. Die Erhöhung der Rechenzeit ließ diese Störung in der
sichtbaren Kontrolle verloren gehen.
151
Mit Hilfe der Delay-Funktion können die Bildsignale innerhalb des Snell & Wilcox IQUDC00 stufenlos
verzögert werden. Diese Einstellung findet besonders bei der Einbindung in komplexe Sendestrukturen einen
Einsatz, da hierbei eine Anpassung von Rechenprozessen erfolgen kann. Bei der Einstellung ist jedoch ein
Kompromiss zwischen der Verzögerungszeit und der Rechenleistung des Konverters zu treffen. Wird die
Verzögerung deaktiviert, ergibt sich eine Leistungssteigerung - jedoch führt dies zu einer verzögerten
Signalverarbeitung.
- 68 -
→ Durch die Rechenzeit des Snell & Wilcox IQUDC00 entstehen Verzögerungen
bei
der
Signalverarbeitung.
Innerhalb
einer
Signalkette
sind
diese
Verzögerungen entscheidend für die Synchronität verschiedener Signalquellen.
Um diese Zeitdifferenz in der Produktionsumgebung anzupassen, ist es
notwendig diese exakt zu kennen. Die Messung eines Multiburst 152 Signales
ergab eine Signallaufzeit bei deaktiviertem Minimum Delay von 80 ms.
Mit deaktiviertem Minimum Delay und synchronem Eingangssignal
Input
Output
625i25
720p50
720p50
625i25
720p50
720p50
Signallaufzeit
80 ms
80 ms
80 ms
Tabelle 15: gemessene Signallaufzeit zur Wandlung von SD- und HD-Material
→ Bei der Up-Konvertierung von SD in HD wurde ein Multiburst-Signal 153
verwendet. Die höchste Auflösung bei 625i25 beträgt 5,5 MHz. Im Ergebnis der
Wandlung konnten im Vergleich keine Signaleinbußen festgestellt werden. Ein
leichter Verschliff bei rund 5,5 MHz tritt bereits im SD-Signal bei der Erzeugung
auf.
Abbildung 21: gemessenes Multiburst-Signal nach der Wandlung von SD in HD
152
153
Elektronisches Testsignal, bestehend aus Gruppen vertikaler, schwarzweißer Streifen mit aufsteigenden
Frequenzen bis 5 bzw. 30 MHz für SD- bzw. HDTV, zur Messung der Auflösung und der Modulationstiefe.
Elektronisches Testsignal, bestehend aus Gruppen vertikaler, schwarzweißer Streifen mit aufsteigenden
Frequenzen bis 5 bzw. 30 MHz für SD- bzw. HDTV, zur Messung der Auflösung und der Modulationstiefe.
- 69 -
Neben dem leichten Fehler durch eingeschaltetes Minimum Delay, konnten bei der
Betrachtung von Testsequenzen keine weiteren Bildfehler im Up-Konverter Betrieb
festgestellt werden. Erstaunlich ist die deutliche Qualitätsverbesserung bei der Wiedergabe
des hochskalierten SD-Materials auf einem LCD-Display. Die Wandlung in ein progressives
Format erzeugte eine harmonische Darstellung des hochkonvertierten SD-Materials. So ist
festzustellen, dass die Wandlung im Mischbetrieb innerhalb einer HD-Signalkette sinnvoll ist.
Eine typische Anwendung des Snell & Wilcox IQUDC00 ist die Upkonversion für den
Sendebetrieb. Sendeanstalten, die bereits SD-Programme anbieten, sind in der Lage den
Konverter zwischen einem Playoutserver und dem Signal-Übergabepunkt einzubinden und in
ein HD-Signal zu konvertieren. Unmittelbar nach der Verfügbarkeit von Technik und
Programm für einen reinen HD-Sendebetrieb kann der Snell & Wilcox IQUDC00 vom Ende
der Signalkette zum Ingest-Wandler umfunktioniert werden.
4.5.4
Parameter bei der Konversion von HDTV-Bildsignalen
Um eine Qualitätsverschlechterung bei der Konversion [Wandlung] von HDTV-Bildsignalen
weitgehend
zu
vermeiden,
schlägt
die
EBU
für
die
Mainstream-Produktion
ein
durchgehendes Subsampling von 4:2:2 vor. Ein weiteres Subsampling der Luminanz- und
Chrominanz-Komponenten
wird
nicht
empfohlen.
Implementierungen
mit
weiteren
Subsampling von z.B. 3:1:1, 4:2:0 sind zwar durchaus für spezielle Bereiche in der
Produktionskette
geeignet,
aber
nicht
als
Basis
für
eine
umfassende
HD-
Produktionsplattform ausreichend. Erfahrungen aus Testversuchen zeigten, dass die
Bildqualität bei Kompressionsformaten mit zusätzlichem Subsampling mit zunehmender
Generation erheblich verschlechtert wird.
Für
die
Mainstream-Produktion
wird
von
den
Sendeanstalten
eine
Szene-Weise
Farbkorrektur gefordert, eine Amplitudenauflösung von 8 Bit ist hierfür ausreichend.
Ergebnisse zeigen, dass die Bildqualität bis zu höheren Generationen für 8 Bit und 10 Bit
Systeme vergleichbar sind. Die Vorteile von 10 Bit Systemen kommen erst bei Bildvorlagen
mit Grafiken, Layern und einer erweiterten Farbkorrektur zur Geltung. 154
154
- 70 -
Die Tabelle 16 zeigt technische Parameter, die einen entscheidenden Einfluss auf die
qualitativen Parameter bei der Konversion von HD-Signalen haben. Die Empfehlung lautet
möglichst wenige oder keine Abweichungen der Parameter innerhalb der Produktionskette
zu generieren.
Parameter
Erläuterungen
Abtastraster
1280 x 720 1920 x 1080 [horizontale Abtastwerte x aktive Zeilen]
Abtastung
p = progressiv, i = interlaced, psf = progressively segmented
frames
Vollbildrate
24, 25, 50 etc
Pegelraum
YCrCb, RGB, YCrCrA, RGBA
Abtasthierarchie 3:1:1, 3:1.5:1.5, 4:2:2, 4:4:4, 4:2:2:4, 4:4:4:4
Auflösung
8 Bit, 10 Bit und uncompressed
Pegelbereich
begrenzter Wertebereich z.B. bei Schnittstellen Y 16 bis 235
voller Wertebereich z.B. bei Grafiksystemen (R,G,B 0 bis 255)
Pull down
3:2, 2:3 etc [Vollbildraten-Konversion]
Tabelle 16: Parameter bei der Konversion von HDTV-Bildsignalen
4.6
Monitoring von HD- und SD-Signalquellen
Die Hersteller von professionellen Monitoren zur Begutachtung von Signalen prophezeien
seit einiger Zeit das Ende des Röhrenmonitors. Hochwertige Sichtgeräte bieten
standardisierte Schnittstellen, mechanische Stabilität und definierte Wiedergabeparameter.
Für die Güte-Bewertung wurde bisher das Zertifikat Class 1 für Röhren-CRT-Monitore
vergeben und als Referenzklasse definiert. Um ein Äquivalent für die Bildbeurteilung von
Studiodisplays zu finden, wurde dazu die Bezeichnung Grade 1 155 eingeführt. Zu beachten
ist, dass gerade die ausgeklügelten Fehlerkorrekturmöglichkeiten bei Displaytechniken beim
Einsatz für Kontrast- und Farbkontrolle bei technischen Abnahmen diese nicht unterdrücken.
Demzufolge sind auch für Grade 1 Displays die Signale nativ darzustellen. 156 Displays mit
dem Siegel Grade 2 sind für den Einsatz geringer Qualitätsansprüche in Regiewänden,
Schnittplätzen und für Vorschauzwecke einzusetzen. Für Signal-Beobachtungen ist eine
genügende Consumer-Qualität mit dem Siegel Grade 3 ausreichend.
155
156
nach EBU-Empfehlung 3320
gemäß ITU-R BT.470
- 71 -
EBU Tech 3320
‘Grade 1’
‘Grade 2’
‘Grade 3’
Luminanzbereich
70 bis 100 cd/m2 70 bis 200 cd/m2 70 bis 250 cd/m2
Schwarzpegel
<0,1 cd/m2
<0,4 cd/m2
<0,7 cd/m2
Vollkontrast
>1,000:1
>500:1
>300:1
Simultankontrast
>200:1
>100:1
>100:1
Betr.-Winkel Vert. ± 20° (–20 %)
± 20° (–40 %)
± 20° (–40 %)
Betr.-Winkel Horiz. ± 45° (–20 %)
± 45° (–40 %)
± 45° (–40 %)
Farbtemperatur
D65
D65 opt. 3,200 K D65 opt. 3,200 K
Tabelle 17: EBU Richtlinie zur Bewertung von professionellen Displaytechniken 157
Ein Mangel bei den vorhandenen Displaylösungen für den Broadcast Bereich sind die
unzureichenden messtechnischen Beurteilungen, welche derzeit größtenteils auf die
Kathoden-Röhren abgestimmt sind. Die IRT hat in Testreihen die Überlegenheit von
Röhrenmonitoren in messtechnischer Hinsicht dokumentiert. 158
Betont
werden
die
Großflächenflimmern
Vorteile
und
der
niedrige
gleichmäßigen
Konvergenzfehler.
Leuchtdichte,
Dem
ein
gegenüber
geringes
stehen
die
unzureichenden Schwarzwerte, der eingeschränkte Blickwinkel und die standardisierte
Farbraumwiedergabe.
Abbildung 22: Multiviewing in verschiedenen Auflösungen der Firma evertz 159
157
158
159
Vgl.: 1-2/2008 FKT. Seite 80
Vgl.: Quelle: [25]
Quelle: [38]
- 72 -
Die Displaytechnik bringt darüber hinaus diverse Vorteile im Vergleich zu gebräuchlichen
Monitorwänden. Eine einfache mechanische Bauweise, geringe Leistungsaufnahme, mäßige
Klimatisierung und zeitsparende Kalibrierung bieten eine erhebliche Kostenersparnis.
Wie in der Abbildung 22 zu sehen ist, bieten Multiviewing-Systeme die Einblendung von
Peakmetern, Darstellung diverser Quellinformationen, Timecode und Tally-Anzeigen und
erleichtern damit die technischen Aufwende erheblich. Ein in der Praxis bedeutender
Nachteil ist die Latenz-Zeit von SD- und HD-Signalen auf Multiviewing-Systemen. Die
verzögerte Bildwiedergabe ergibt sich aus der Verarbeitung verschiedener Signalquellen zu
einem Ausgangsbild und der Reaktionszeit des Displays – abhängig von der Rechenleistung
des anliegenden HD-Signals. Das Abgebildete Multiviewing-System von Everts besitzt am
Videoeingang eine Signalerkennung, welche zwischen SD- und HD-Signalen automatisch
umschaltet.
4.7
Archivierung von HD-Material
Ein SD-Archivbestand stellt für eine Fernsehanstalt ein hohes Kapitalgut dar. Im Hinblick auf
die Einführung von hoch auflösenden Content zu den vorhandenen SD-Materialien stellen
sich
neben
den
technologischen
Fragestellungen
der
Umkonvertierung
folgende
Diskussionsschwerpunkte:
→ Gibt es eine Koexistenz von HD- und SD-Material im Archiv?
→ Wird ein sortenreines 160 HD-Archiv angelegt?
→ Wird für ein HD-Technologiewechsel 161 Roh- oder Sendematerial archiviert?
→ An welchem Bearbeitungsschritt wird bei Kaskadierung 162 in der Bearbeitungskette
archiviert?
→ Welcher Datenträger 163 wird archiviert?
Sollte sich eine Sendeanstalt oder Produktionsfirma für die ausschließliche Archivierung von
HD-Material entscheiden, können folgende Überlegungen angestellt werden:
→ Eine mangelhafte Bildqualität von SD-Material benötigt unter Umständen eine
elektronische Bearbeitung. Dabei werden zusätzliche Kosten generiert.
→ Durch die Anpassung von SD-Bildmaterial im Seitenverhältnis 4:3 tritt eine
Verschlechterung der Bildqualität zum Seitenverhältnis 16:9 durch einen Aspect Ratio
Converter 164 ein.
160
161
162
163
164
gemeint sind Unterschiede in zeitlicher und räumlicher Auflösung
z.B. für Zwei- oder Mehrfachverwertung
durch nicht Codec-konforme Verarbeitung
bandlose oder bandbezogene Speicherung
- 73 -
Abbildung 23: Einbindung von SD-Content in HD-Archivierung
Derzeitig existieren begrenzte Erfahrungen über die Archivierung von HD-Content.
Entsprechende Richtlinien müssen erarbeitet werden und dann sukzessiv umgesetzt
werden. Der organisatorische Aufwand zur Archivierung von HD-Material übersteigt ein
Vielfaches der gegenwärtigen Anstrengungen. Die finanziellen und technischen Risiken sind
derzeit nicht absehbar. Zusammengefasst bedeutet dies:
→ Effektiv nutzbarer Speicherbedarf
→ Archivierbares Quellmedium
→ Durchgängiges Metadaten- und Prozessdaten-Management
4.8
Sicherung der HD-Bildqualität
Die Möglichkeiten eine gute HD Ausgangs-Bildqualität nachhaltig zu verschlechtern ist noch
vielfältiger als bei SD möglich ist. 165 Daher müssen verschiedene Parameter in der
Produktionskette sehr sorgfältig geplant und festgelegt werden. Ansonsten könnte eine
HDTV-Qualität produziert und zu höheren Kosten gesendet, welche auch mit SDTV zu
erzielen ist. 166 Ist eine Display-Zielgröße beim Konsumenten definiert, dann kann eine
entsprechende Plattform für die Mainstream-Produktion 167 in einer Fernsehanstalt festgelegt
werden. Die HDTV-Produktion offeriert diverse Optionen 168 , die entsprechenden komplexen
Werkzeuge sind jedoch mit bedacht zu wählen. Wie auch in der Vergangenheit müssen
Formate/Codecs verschiedener Sendeanstalten gehandhabt werden. Die große Auswahl
unterschiedlicher Kompressionsschemas, -varianten und Datenraten benötigen eine
strategische Planung für den jeweiligen Einsatz. Unterschiedliche File-Formate für den
165
siehe Kapitel 3.2.2 Auflösung, Abtastformate, Datenraten von SD- und HD-Formaten
Vergleiche Aussage von hoch konvertiertem SD-Material - siehe Kapitel 4.5.1 Testaufbau mit dem Snell &
Wilcox IQ
167
höchstes Materialvolumen in HDTV - siehe Kapitel 4 Vernetzte HD-Produktion
168
siehe Kapitel 3.2.3
Relevante HDTV-Systeme
166
- 74 -
Austausch und die Speicherung sind zu evaluieren. 169 Tabelle 18 zeigt zusammenfassend
verschiedene Parameter und deren entscheidende Klärung vor Produktionsbeginn.
Parameter
Bildqualität
HD-System
Aufzeichnung
Kaskadierung
Formatwandlung
Aufnahme
Ausstrahlung
Definitionen die getroffen werden müssen
→ Festlegung von SDTV und HDTV Qualitätsprüfung auf
Flachbildschirmen oder CRT Monitoren
→ Zielgrößenbestimmung, um HDTV Tauglichkeit zu prüfen
für 42“, 50“ oder 60“ Displays
→ Festlegung der Betrachtungsbedingungen PDP oder LCD
→ Festlegung des HDTV Produktionsstandard für System 1
[720p] oder System 2 [1080i/25]
→ Festlegung ob System 3 [1080p/25] als Feature
Produktionseinsatz die 16 mm Filmproduktion ersetzt.
→ Festlegung ob System 4 [1080p/50] in der Zukunft den
höchsten Qualitätsstandard für Film/TV
Kombinationsproduktionen bildet. 170
→ Festlegung eines zweckgebundenen
Aufzeichnungsformates (Codec)
→ Festlegung des Aufzeichnungsformates für Sendung und
Archiv (bandlos <> bandbezogen)
→ Festlegung des Anlieferungs- und
Programmaustauschformates
→ Festlegung der Tonspuranzahl
→ Festlegung über Mischung mit HD-Prosumer-Formaten
→ Festlegung der Bearbeitungsketten
→ Festlegung der Leistungsfähigkeit von HDKompressionsverfahren und Varianten
→ Festlegung ob Long GOP Varianten für Produktion und
Archivierung geeignet sind
→ Festlegung der Kombinationsmöglichkeiten
→ Festlegung der Parameter für:
→ Cross-, Up-, Down-Konvertierung von HD- und SDMaterial
→ Anpassung der Anforderungen an Maske, Deko,
Beleuchtung
→ Festlegung der Gamma-Verzerrung 171 für Standard TV
oder Cine-Gamma
→ Festlegung von Shot-and-Protect für Verwertung bei 4:3
Ausstrahlung von HD-Material
→ Festlegung für Parameter der Rückwirkung zukünftiger
Verteilstandards 720p oder 1080i
Tabelle 18: Sicherungsparameter für HD-Bildqualität
169
siehe Kapitel 3.3
Codecs und Kompressionsverfahren
170
“The 1080p/50 standard will be an attractive solution in the longer term, when equipment and
compression technologies become available.“ Quelle: [46]
171
Zusammenhang zwischen Pegel und Bildhelligkeit, in der Praxis: Bildröhren bilden dieses Verhältnis nicht
linear ab, dunkle Bildteile werden gestaucht. Deshalb wird generell die Kennlinie von elektronischen Kameras
so eingestellt, dass diese spätere Stauchung am Monitor vorher kompensiert wird [Gamma-Vorentzerrung]
- 75 -
Die Mehrzahl der genannten Stellgrößen zur Sicherung der HDTV-Bildqualität sind in
verschiedenen Kapiteln betrachtet worden. Eine sorgfältige Diskussion der Kriterien ist daher
unerlässlich.
Die Abbildung 24 zeigt schematisch als Ausgangsmaterial HD-Signale in verschiedenen
Auflösungen – je nach Produktion auch als Filmmaterial im Spielfilmbereich. Für
verschiedene Verwertungswege können die Signale entweder über einen entsprechenden
Codec direkt an den Zuschauer weitergereicht werden oder müssen mit Qualitätseinbußen
konvertiert werden.
Abbildung 24: SD - HD Konvertierung - Kaskadierung mit Verteilwegen
- 76 -
5 HDTV-Distribution
5.1
Formatfrage zwischen 720p50 und 1080i25
ARD und ZDF haben sich für die Produktion im HD-Format 720p50 entschieden und
wollen den Regelbetrieb 2010 aufnehmen. Im Gegensatz zu den gegenwärtig am
Markt verfügbaren HDTV-Sendern scheint das gewählte Format eine verhältnismäßig
geringe Auflösung [Vgl.: Kapitel 3.1.2 Tabelle 7] zu bieten. Im folgenden Abschnitt
werden Argumente dargestellt, die diese Entscheidung erläutern.
Durch die Industrie wird das Prädikat Full HD für Geräteklassen mit einer Auflösung
von 1920 x 1280 Pixel vergeben. Dieser Fakt entwertet theoretisch das 720p50
Format und lässt es für den Konsumenten als minderwertig erscheinen. In Europa
verarbeiten Empfangsgeräte mit dem HD-ready-Symbol Signale in 1080i und 720p.
Entgegen der in Deutschland verbreiteten HDTV-Sender im 1080i Format [Vgl: Tabelle
1] haben sich ARD und ZDF laut Aussage von Dr. Oliver Werner 172 für den
Regelbetrieb ab 2010 für das 720p50 Format festlegt. Die Sender haben die
Empfehlung der EBU 173 berücksichtigt. 174
The EBU Technical Committee recommends that EMISSION standards for HDTV
should be based on progressive scanning: 720p/50 is currently the optimum solution,
but 1080p/50 is an attractive option for the longer term. 175
5.2
Technischer Hintergrund
Der grundlegende Unterschied zwischen beiden Formaten ist die Vollbildübertragung beim
720p Format, während 1080i vergleichbar mit der PAL und NTSC Fernsehnorm nach dem
Zeilensprungverfahren arbeitet. Hierbei werden zwei Halbbilder aufeinander folgend
ausgestrahlt. Je nach standardisierter Fernsehnorm wird die verwendete Frequenz 176
angepasst. Bei dem PAL-Verfahren, wie in Europa oder Australien, wird mit 50 HZ und in
den NTSC-Regionen, wie Nordamerika oder Japan, mit 60 HZ 177 gearbeitet. Die
gebräuchlichen Abkürzungen sind folglich 720p50 und 720p60 beziehungsweise 1080i50
und 1080i60 [1080i59.94]. 720p50 als europäisches HDTV-Format überträgt in einer
172
173
174
175
176
177
Chefingenieur/Direktion Produktion und Technik - Westdeutscher Rundfunk Köln]
EBU: European Broadcasting Union (EBU) - Zusammenschluss von derzeit 75 Fernseh- und
Rundfunkanstalten in 56 Ländern Europas, Nordafrikas und des Nahen Ostens
Vgl.: [EBU Technical RecommendationR112 – 2004, 10/2004, www.ebu.ch/CMSimages/en/tec_text_r1122004_tcm6-16462.pdf?display=EN]
Quelle: [44]
englisch Fields beziehungsweise Frames
genauer: 60ˇHz∗1000/1001, ergibt gerundet 59,94 Hz
- 77 -
Sekunde 50 Vollbilder, bei 1080i50 sind es dagegen 50 Halbbilder, welche kombiniert 25
Vollbilder ergeben. 178 Die EBU verwendet daher wie in Kapitel 3.2.1 Tabelle 3 beschrieben
die Begriff 1080i25.
Abbildung 25: interlaced [links] und progressiv [rechts] Bildverarbeitung
Bei der Ausstrahlung eines statischen Bildes 179 ist der Unterschied bei der zeitlichen
Auflösung zwischen Halb- und Vollbildübertragung nicht entscheidend. Auch bei 1080i
werden beide Halbbilder unproblematisch wieder zusammengefügt und die Auflösung von
2,07 Millionen Pixeln bietet eine wesentlich höhere Detailabbildung, als das 720p-Format mit
921600 Bildpunkten. Wird dagegen ein bewegtes Objekt wiedergegeben, lässt sich dieses
bei 720p50 an 50 unterschiedlichen Positionen pro Sekunde vollständig abbilden. 180 Die
Schwäche des 1080i Formates liegt bei den einzelnen Halbbildern, bei denen die erfassten
Bewegungsphasen des Objektes jeweils eine 1/50 Sekunde auseinander liegen. Die
Verknüpfung zu einem Vollbild nach dem Weave-Verfahren 181 ergibt Artefakte an den Kanten
von Objekten, bei schnellen Bewegungen fallen die Kammartefakte außerordentlich störend
auf.
Abbildung 26: Bewegungsdarstellung bei progressiv und interlaced Bildverarbeitung
178
179
180
181
siehe Abbildung 25
Darstellung ohne Bewegung, kein oder wenig wechselnder bildlicher Inhalt
siehe Abbildung 26
bezeichnet mehrere Vorgänge, bei dem Bilder eines im Zeilensprungverfahren vorliegenden Videosignals
nach diversen Methoden zu Vollbildern konvertiert werden
- 78 -
Projektoren, LCD-, Plasma- und DLP-Bildschirme arbeiten dagegen ausschließlich mit
Vollbildern und müssen die empfangenen 1080i-Signale im Halbbildverfahren zu Vollbildern
wandeln. Im Wiedergabegerät analysiert ein Videoprozessor die anliegenden Halbbilder bis
auf die einzelne Pixelebene. Dazu setzt dieser bewegungsabhängig [Motion adaptiv]
entweder bei nicht zu erwartenden Kämmen das Weaving-Verfahren ein oder interpoliert 182
in vertikaler oder diagonaler Richtung.
Abbildung 27: Signalverarbeitung in Endgeräten 183
Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist die Beschränkung der Interpolation auf bewegte
Bereiche. Auf diese Weise wird die Reduzierung der Auflösung minimiert und unbewegte
Objekte in voller Auflösung dargestellt. Unter welchen Bedingungen die beiden Methoden
angewendet werden, richtet sich nach der bildlichen Gewichtung der Bildsequenz. Bei
komplexen Bildinhalten [wie am Beispiel in Abbildung 26] lässt sich kein Segment des Bildes
aus beiden Halbbildern komplett zusammensetzen. Im ungünstigen Fall reduziert sich die
vertikale Auflösung des Bildes bis auf 540 Zeilen für jedes Halbbild. Bei weniger komplexen
Bildabfolgen kommt die Interpolation geringfügiger zum Einsatz, anstatt des WeavingProzesses. Aus dieser Erkenntnis lässt sich schlussfolgern, dass das 1080i Format besser
für detaillierte Aufnahmen mit relativ geringem Bewegungsanteil geeignet ist. Das Format
702p ist für bewegungsreiche Inhalte qualifiziert.
182
183
diskrete Daten werden nach analytischer Beschreibung der Funktion zu einer kontinuierlichen Funktion
gebildet
Quelle: [33]
- 79 -
Anwendungsbereich Gestaltung
Broadcast
Anwendungen
Ü-Wagen
Studio
Elektronischer Film
E.Cinema
Film für Fernsehen
Aufnahmen
mit schnellen
Bewegungen
Aufnahmen
mit hoher
Auflösung
inhaltliches
Format
Sport
Shows
technischer
Standard
720p
Wiedergabe
auf großen
Displays
1080p
Tabelle 19: Klassifizierung von HD-Formaten nach Genre
Unterschiede bei Interlaced & Progressiv-Übertragung sind in Tabelle 20 zusammengefasst:
Standard
Erläuterung
Vorteile
Nachteile
als erstes werden im 1. Halbbild nur
die geraden Zeilen übertragen,
danach werden im 2. Halbbild die
geraden Zeilen übertragen
Interlaced
Bildrate: 25 Bilder pro Sekunde (50
Übertragung
Halbbilder pro Sekunde)
die Bildröhre übernimmt die
Integration der beiden Halbbilder
zum Gesamtbild
höhere Bildschärfe (1920
Bildpunkte pro Zeile)
Reduzierung der Datenmenge
pro Übertragungseinheit (540
Zeilen pro Halbbild)
gute Bewegungsauflösung (50
Hz Bildwechselfrequenz)
Displays stellen keine
Halbbilder dar, Signal muss
gewandelt werden (deinterlace)
optimiert für Wiedergabe auf
Röhrenmonitoren
alle Zeilen des Bildes werden
nacheinander übertragen
Progressive
Bildrate: 25 oder 50 Bilder pro
Sekunde
Übertragung
Ziel: 1080p (1080 Zeilen mit 1920
Bildpunkten bei 50 Vollbildern pro
Sekunde)
volle Bildauflösung pro
Übertragungseinheit
zur Reduzierung der
gute Bewegungsauflösung (50
Datenmengen wird zur zeit nur
Hz Bildwechselfrequenz)
mit 720 Zeilen und 1280
optimiert für Wiedergabe auf
Bildpunkten pro Zeile gearbeitet
Displays
Tabelle 20: Vor- und Nachteile der Übertragungsverfahren
5.3
Hintergrund zur Entscheidung für 720p50
Nur wenn das Quellmaterial effektiv mit 50 Vollbildern pro Sekunde aufgezeichnet wurde,
können bei 720p die Vorteile der höheren zeitlichen Auflösung erreicht werden. Ist dies nicht
der Fall so werden auch Spielfilme, die ursprünglich für das Kino mit 24 Vollbildern produziert
wurden, den Vorzug bei der Ausstrahlung nicht ausspielen. In dieser Beziehung ist die
Entscheidung von ARD und ZDF nicht förderlich, egal ob für die Kinoproduktion eine analoge
oder digitale Kamera beim Dreh eingesetzt wurde. Für die HDTV-Ausstrahlung wird sich mit
einem 3:2 Pull Down 184 beholfen. Wie auch bei der Konvertierung von Kinofilmen für die
PAL-Ausstrahlung wird in Europa das Material mit 25 Bildern statt mit 24 Bildern abgespielt.
184
Kinofilme werden mit 24 Bildern pro Sekunde belichtet und projiziert. Wenn ein Film für die
Videonachbearbeitung und -wiedergabe abgetastet wird, werden aus dem ersten Filmbild 3, aus dem
zweiten 2 Video-Halbbilder generiert. So ergeben sich (12 x 3) + (12 x 2) = 60 Halbbilder pro Sekunde. Bei
- 80 -
Bei dem Format 1080i werden durch Halbierung [englisch Interlacing] der 25 Vollbilder in
zwei Halbbilder die benötigten 50 Fields pro Sekunde erzeugt. Eine Verdopplung jedes
Vollbildes generiert bei 720p50 50 Frames pro Sekunde. Die von 24 auf 25 Bildern pro
Sekunde beschleunigten Bilder eines Kinofilmes werden durch einfaches Weaving wiederum
vollständig ohne Artefakte aus den Halbbildern der 1080i25-Übertragung angefertigt.
Entscheidend ist die präzise Arbeit des Videoprozessors im Empfangsgerät. Dieser sollte
erfassen, dass die beiden Halbbilder ohne zeitlichen Versatz produziert wurden.
Demzufolge werden 25 redundante Bilder beim Format 720p50 übertragen, was an der
geringeren Formatauflösung gegenüber 1080i25 nichts ändert. Für die Ausstrahlung eines
Kinofilmes im Format 720p wäre ein Ankauf in 1080i und die damit verbundene
Konvertierung [siehe Kapitel 4.5.1] nicht sinnvoll. Um einen gewissen Filmlook 185 zu erhalten,
werden Fernsehfilme und TV-Serien größtenteils mit Filmkameras produziert. Bei
Filmaufnahmen 186 in 35 mm, 16 mm oder Super 16 entstehen die TV-Fassungen durch FilmAbtastung. Dabei spielt die spätere Verwendung für SD- oder HD-Auflösung keine Rolle. Mit
dem beschriebenen 3:2 Pull Down lassen sich Produktionen mit 24 fps [frames per second]
in 1080i25 oder 720p50 konvertieren. Für eine PAL-Produktion kann an der Filmkamera
direkt mit 25 Bildern pro Sekunde aufgezeichnet werden. Der Vorteil durch Interlacing oder
eine Verdopplung der Ausgangsbilder können in der Nachbearbeitung die 50 Voll- oder
Halbbilder
erzeugt
werden.
Dieses
Verfahren
ändert
nichts
an
der
geringen
Bewegungsauflösung bei 720p50, da 25 der angezeigten Vollbilder redundant sind.
Fernsehfilme und Serien werden zunehmend mit elektronischen HD-Kameras produziert, da
hierbei gegenüber einer 35-mm-Produktion ein hohes wirtschaftliches Einsparungspotential
besteht. Für verschiedene Distributionskanäle und die internationale Vermarktung wird
demzufolge mit 1920 x 1080 Pixel [progressiv] gearbeitet.
185
186
PAL läuft der Film um 4% schneller und macht aus jedem Vollbild zwei Halbbilder, so werden 50 VideoHalbbilder erzeugt.
Filmlook: durch Manipulation der Farb- und Kontrastaufzeichnung bei elektronischen Kameras wird versucht
eine ästhetische Abbildung, wie sie bei Filmmaterial vorhanden ist, zu erreichen
Filmformat bezeichnet in der Filmtechnik einen technischen Standard, der durch Filmbreite und Perforation
des Filmmaterials, Abmessungen des Einzelbildes (Seitenverhältnis), Perforationsschritt oder Filmschritt,
Filmlaufrichtung in der Filmkamera, Bildfrequenz (Bilder pro Sekunde bzw. fps) und Art der optischen
Abbildung des Filmbildes (sphärisch oder anamorphotisches Verfahren) bestimmt wird
- 81 -
5.4
720p50 – eine europäische Entscheidung
Die European Broadcast Union hat sich für das 720p Format entschieden, deutlich mit dem
Argument
das
Encoder
in
den
Empfangsgeräten
Vollbildformate
effizienter
als
Halbbildformate kodieren können. 187 Die EBU testete auf identischen 50 Zoll Full HDDisplays die Formate 1080p50, 1080i25 und 720p50. Als Quelle diente der H.264 AVC
Codec in verschiedenen Datenraten von 6 bis 20 MBit/s. Die Testzuschauer entschieden
sich in allen Sequenzen und Bitraten für das 720p50 Format. Für eine bessere Qualität mit
weniger erkennbaren Bildartefakten als beim 1080i25 Format. Gerade bei sinkender Bitrate
seien die Testzuschauer vom 720p50 Format überzeugt gewesen. Nur in den höheren
Bitraten war erwartungsgemäß das 1080p50 Format favorisiert worden, welches dagegen
aufgrund der erforderlichen hohen Bandbreite als Sendeformat ausscheidet. Auch beim
Upscaling auf die volle HD-Auflösung sei ein besseres Bilderlebnis zu erwarten als bei
1080i25. Ein weiterer Pluspunkt für das 720p50 Format ist der derzeitige Mangel an Full HD
Displays in Deutschland, welche erst in den kommenden Jahren in ein preisgünstiges
Segment rücken. Die 1080i25-Befürworter kritisieren hingegen die geringe Detailauflösung
einer 720p-Übertragung auf ein Panel mit 1920x1080 Pixel mit wenig Bewegung in der
Szene und entsprechend hohem Weave-Anteil. Verbessern sich die Videoprozessoren
hinsichtlich der Deinterlacing-Leistung in den Fernsehgeräten bis zum HDTV-Sendestart
2010, so könnten bei übertragenen Sequenzen mit schnellen Bildinhalten Störungen
erheblich reduziert werden. Bei der horizontalen Auflösung liegt das 1080i25 Format deutlich
im Vorteil. Wird die Problematik nicht von Seiten der Konsumenten betrachtet, so spielt die
Leistungsfähigkeit der H.264 AVC Encoder im Broadcast-Bereich eine entscheidende Rolle
bei der Qualität von HD-Ausstrahlungen. Untersuchungen sind zu dieser Thematik derzeit
nicht verfügbar. Die praktische Erfahrung abseits der Laborbedingungen wird dies zeigen.
Nicht zuletzt hängt es davon ab, welche Ausgangsformate verwendet werden.
Die professionellen Geräteklassen passen sich der EBU Forderung an und sind an der
Integration von 720p50 188 beschäftigt. Bezüglich der Bewegungsauflösung besitzt das
progressive 720p50 Format unbestritten einen Vorteil gegenüber 1080i50. Aufgabe der
Sendeanstalten ist es nun, diesen Trend in Europa und Deutschland auch auf
Produktionsfirmen zu übertragen. Ob sich für die Mainstream-Produktion 189 im TV-Bereich für
Shows, Magazine und Nachrichtensendungen ein bewegungseffizientes Format besser
eignet, wird die Praxis zeigen. Gerade bei News werden weltweit Agenturen Material auf
lange Sicht noch in SD und dann interlaced anliefern. 190
187
188
189
190
Vgl.: Quelle: [23]
Panasonic brachte Ende 2007 die erste MAZ [AJ-HD1800] mit 720p50 Auflösung auf den Markt, der
Schnittsystemhersteller Avid implementierte in seinem HighEnd Schnittsystem Nitris DS ebenso 720p50
Vgl.: Kapitel 4 Vernetzte HD-Produktion
Vgl.: Nico Jurran - Das bessere HDTV - c’t 2007, Heft 22
- 82 -
5.5
Netzbetreiber und Konsumenten
Mit der Abschaltung analoger Dienste und der Umrüstung auf digitale Übertragung ergibt
sich für die Netzbetreiber ein Anreiz HDTV-Services mit effizienterer Bandbreitenausnutzung
zu übertragen. Um die Bandbreitenansprüche und hohe Übertragungskosten zu vermeiden,
müssen effiziente Quellcodierungen eingesetzt werden. Mit dem Advanced Video Coding
[MPEG-4 / Part 10] für die Bildübertragung und die Modulation für die Satellitenverbreitung
nach dem Standard DVB-S2 können diese Ansprüche erfüllt werden. Etwa ein Drittel der
Bandbreite wird gegenüber der Kombination von MPEG-2 [MP@HL] 191 und DVB-S
eingespart. Mit
AAC
oder
Dolby
Digital
Plus
im
Audiobereich
sind effizientere
Codiertechniken auf den Weg gebracht. Abbildung 28 zeigt die zeitliche Entwicklung des
H.264 Standards und die gestiegene Effizienz der Datenreduktion.
Abbildung 28: Kodiergewinn [main profile] im Vergleich MPEG-2 vs. MPEG-4 192
191
192
Main Profile@HighLevel
Quelle: [32]
- 83 -
Abbildung 29: Kodiergewinn im Vergleich von SD- und HD-Distribution 193
Im Vergleich zu Multikanal Übertragungen im Audio-Bereich besteht für eine großformatige
Darstellung von HDTV definitiv Nachholbedarf. Gegenwärtig sind hauptsächlich hoch
konvertierte SDTV-Inhalte auf den verschiedenen Distributionswegen empfangbar. Nach
dem Durchlauf der HDTV-Produktionskette [mit oder ohne Kaskadierungseffekten] ist eine
qualitativ hochwertige Übertragung zwingend erforderlich, um zu einem Mehrwert des
Nutzers und eine Steigerung der emotionalen Wahrnehmung hervorzurufen.
Hard- und Softwareprodukte für Broadcast-Anwendungen haben die Leistungsfähigkeit
erreicht, um MPEG-4 AVC Signale in Echtzeit
bei gleicher Bildqualität und nur halber
Bandbreite gegenüber SD-Signalen zu verarbeiten. Die Komplexität eines KodierAlgorithmus erstreckt sich unter anderem durch die Festlegung der Encoder-, Multiplex-,
Transport-, Modulation- und Decodierbausteine. HD-[AVC]-Signale beruhen in Grundzügen
auf der weiterentwickelten MPEG-2 Technik. Die ISO-MPEG-Standard Kommission und die
ITU haben bei der Entwicklung von AVC auf die bereits vorhandene MPEG-2 Transport- und
Modulationsinfrastruktur gesetzt. So kann der AVC-Datenstrom auf existierende MPEG2Standards aufbauen, woraus vereinfacht folgende Differenzierungsmerkmale resultieren:
→ mehr Referenzbilder [bis 15 bei H.264]
→ mehr Prädiktionsmodi [örtlich, zeitlich, Vektoren]
→ hierarchische, kleinere Segmente für bewegte Elemente
→ genauere Bewegungsvektoren
→ geänderte Transformationen
193
Quelle: [33]
- 84 -
Abbildung 30: durchschnittliche Videobitrate für Premiere HD 194
5.5.1
Standards für die HD-Ausstrahlung über DVB
Ziel war es die MPEG-2-Methoden effektiv zu MPEG-4 zu erweitern. Zusätzliche
Signalprozesse und erweiterte Speicherfunktionen werden durch leistungsstarke integrierte
Bauteile und konkurrierende Angebote anwenderfreundlich und bezahlbar. Sechs mal so viel
Bildelemente pro Sekunde müssen bei HD verarbeitet werden als bei SD, daher stellt die
HD-Kompression eine enorme Herausforderung an AVC.
Bei AVC besteht besonders bei den Encoder- und Decoderelementen eine technische
Herausforderung, da eine Vielzahl von Applikationen von Handy-TV [DMB oder DVB-H] bis
zu D-Cinema-Anwendungen [2k bis 4k Auflösung] im Standard vereint ist. Daher sind im
ACV-Standard zahlreiche Profile und Level fixiert. Main Profile@Level Three (MP@L3) ist
für die 4:2:0 interlace SD-Videoauflösung vorgesehen und Level 4 (MP@L4) für HD. 2004
verabschiedete das MPEG-Komitee in Seattle [USA] eine Vielzahl von Profile-Ergänzungen
mit der Fidelity Rate Extensions [FRExt] Ergänzung. Diese erweitern die Broadcastbereiche
von AVC mit Optionen für 4:2:2 Codierung, einer höheren Abtastrate und verbesserten
Quantisierungswerkzeugen.
194
Quelle: [66]
- 85 -
Abbildung 31: Datenreduktion H.264/AVC und DVB-S2 zur HD-Übertragung 195
Abbildung 32: Standards für die HD-Ausstrahlung über DVB 196
195
196
Quelle: [33]
Quelle: [34]
- 86 -
Um eine Kompatibilität zwischen HDTV- und SD-Signalen zu erzeugen, müsste ein
hierarchisches Ausstrahlungsverfahren angewendet werden. Im Modell würde so das SDSignal innerhalb des HD-Signalstromes übertragen werden. Die zwei Elementarströme
setzen sich dabei aus einem SD-Anteil und einem Differenz-Anteil aus SD zu HD
zusammen. SD-Empfänger würden den HD-Anteil ignorieren, HDTV-Empfangsgeräte werten
den HD-Anteil aus und stellen diesen dar. In der Spezifizierung von DVB ist diese
hierarchische Videocodierung derzeit nicht vorgesehen. Dem entgegen steht die wenig
effiziente Codierung von HD-Inhalten in MPEG-2 und die Verbreitung von HD- und SDMaterial über getrennte Transponderkanäle. Ein signifikanter Gewinn an Datenrate innerhalb
von MPEG-2 ist beim hierarchischen Verfahren nicht zu verzeichnen. Der Simulcast-Betrieb
von SD MPEG-2 und HD in H.264 ist effizienter.
5.5.2
Fazit
Mit MPEG-4 H.264 und DVB-S2 als neue Kompressions- und Modulationstechnik wird die
Verbreitung von HDTV-Inhalten für die Rundfunksender wirtschaftlich tragbar. So wird künftig
auf Seiten der Programmanbieter ein hoher technischer Aufwand betrieben, der im
ungünstigen
Fall
auf
der
Konsumentenseite
durch
technische
Probleme
und
Lieferschwierigkeiten bei Decoder-Herstellern zunichte gemacht wird.
Ein Trost bleibt bei der Einführung von HD in Deutschland: auch die schrittweise Einführung
des Farbfernsehens in Deutland hat rund 15 Jahre in Anspruch genommen.
- 87 -
6 Hybridprodukte – P2 Mischbetrieb von HD und SD
Hersteller von Migrations-Produkten, die sowohl SD als auch HD fähiges Material
produzieren, liefern eine Vielzahl von Produktionslösungen für den professionellen und
semiprofessionellen
Anwender.
Beispielhaft
soll
an
spezielle
P2-Produkten
die
Leistungsfähigkeit von solchen hybriden in einem praktischen Test aufgezeigt werden. Es
wurde besonders die praktische Einsatzfähigkeit überprüft.
Zum Test standen folgende Geräte:

P2 Kamera AG-HVX 200

Festplattenrecorder FS-100

Avid Xpress Pro HD 5.8 [auf MAC Book Pro und HP Notebook]

P2 Kartenleser AJ-PCD 20

P2-Karten mit 8 GB bis 32 GB Kapazität

P2 Store AJ-PCS060
Besonders bei Videojournalisten sind diese Technikkomponenten aufgrund der relativ
einfachen Handhabung, des geringen Gewichtes und Skalierbarkeit von SD bis HD sehr
beliebt. Leider ergeben sich aus der derzeitigen geringen Aufnahmekapazität auf das
bandlose P2-Aufzeichnungsformat auch Nachteile bei der Materialspeicherung. Bei der HD
Aufnahme mit 100 MBit/s können mit aktuellen 32 GB Karten gerade 30 Minuten Material
aufgezeichnet werden. Bei einem Preis von rund 1400€ je 32 GB P2-Karte [AJ-P2C032RG]
sollte die Karte als Produktionsmittel dienen und nicht einen Materialspeicher bilden. Da die
Verwendung von P2-Karten aus wirtschaftlichen Gründen nicht mit der von Bändern
verglichen werden kann, muss für Mehrtagesproduktionen Material ausgelagert werden.
Dazu bietet der Hersteller Panasonic mehrere Möglichkeiten, dieses auf einem
Zwischenspeicher [FS-100 oder AJ-PC060] zu sichern. Nachfolgend werden diese
Möglichkeiten unter bestimmten Rahmenbedingungen technologisch untersucht.
- 88 -
Abbildung 33: Testaufbau Avid Xpress Pro HD [MAC&PC], AG-HVX 200 & AJ-PCD 20
Auf eine genaue Beschreibung der Komponenten wurde im Rahmen der Masterarbeit
verzichtet. Hauptaugenmerk wurde auf den praktischen Einsatz gelegt.
6.1
Vorbetrachtungen
Bei den Untersuchungen ist eine Datenrate von 50 MBit/s einzuhalten, der Einsatz von HD
(DVCPRO HD 100 MBit/s) ist Teil der Untersuchung. Die Produktionssicherheit mit dem
Festplattenrecorder soll mit dem FS-100 zu jedem Zeitpunkt gewährleistet sein. Dazu zählt
eine hohe Datenstabilität, schnelles und unkompliziertes Arbeiten am Drehort, sowie ein
Höchstmass an Kompatibilität zu nonlinearen Bearbeitungssystemen und die hohe
Praxistauglichkeit für Videojournalisten.
Folgende Arbeitsschwerpunkte wurden definiert und werden in den Kapiteln beantwortet.
1.
Kann der FS-100 bei der EB-Aufnahme als direktes Aufzeichnungsmedium
verwendet werden, um den Einsatz von P2-Karten zu verringern oder abzulösen?
2.
Kann der FS-100 als Massenspeicher dienen, um Content von P2-Karten nach dem
Dreh zu sichern und wieder für die Aufzeichnung bereit zu stellen?
3.
Kann der FS-100 als Massenspeicher bei der nonlinearen Bearbeitung genutzt
werden?
Die Untersuchungen mit dem FS-100 wurden in verschiedenen Kombinationen durchgeführt.
- 89 -
6.2
Multiformat-Kamera AG-HVX 200
Die Panasonic AG-HVX200 zeichnet wie die AG-DVX100 DV SP auf Mini-DV-Kassetten auf.
Sie bietet alternativ die Möglichkeit, die Video- und Audiodaten auf zwei P2-Speicherkarten
zu schreiben. Dabei kann zwischen 4 Formaten gewählt werden: DV SP, DVCPRO25,
DVCPRO50 und DVCPROHD mit 100 MBit/s. Bei jedem Format gibt es zusätzlich die
Auswahl zwischen interlaced und progressiv, sowie zwischen verschiedenen Frameraten.
Die 3CCD-Kamera zeichnet ein progressives natives 16:9 Signal über ein Leica Dicomar
Weitwinkel-Zoom-Objektiv auf.
Abbildung 34: Multiformatkamera Panasonic AG-HVX 200 197
197
Quelle: [Panasonic]
- 90 -
6.3
Multiformat Aufzeichnung Firestore FS-100
Der Firestore FS-100 wird über ein Firewire-Kabel, das Audio- und Videodaten sowie
Timecode und Steuerbefehle überträgt, mit dem Panasonic-Camcorder AG-HVX200
verbunden und kann dann Videomaterial parallel auf Festplatte aufzeichnen. Die
Aufzeichnung ist in den Formaten DVCPROHD, DVCPRO50, DVCPRO und DV möglich.
Standardmäßig ist der Diskrecorder mit einer 100-GB-Platte ausgerüstet.
Abbildung 35: Multiformataufzeichnung auf dem FS-100 von Focus
Abbildung 36: Anschluss von Firewire an AG-HVX 200 198
198
Quelle: [Panasonic] > spezieller gewinkelter Firewire Stecker, um einen Abriss bei der Verwendung des FS100 zu vermeiden
- 91 -
In regelmäßigen Abständen kommen neue Softwareupdates für P2-Produkte auf den Markt.
Informationen sind zeitnah auf der japanischen Internetseite 199 für Broadcast-Anwender zu
finden. So unterstützt die aktuelle 200 Firmware Version 4.0 die Aufzeichnung einer variablen
Framerate der Panasonic Camcorder. Bei den Kameramodellen AG-HVX 200 und HVX 500
können Zeitraffer- oder Zeitlupen-Clips im DVCPROHD-Format mit 720p erstellt werden. Der
FS-100 speichert die Dateien direkt in den Formaten P2-MXF oder Quicktime HD. Für FinalCut-Pro-Nutzer erleichtet sich der Workflow erheblich durch die QuickTime-Referenz
Aufzeichnung. Bisher mussten die aufgezeichneten MXF-Daten in Echtzeit in das movFormat aufgezeichnet werden oder die QuickTime-Dateien zur Weiterverarbeitung auf den
Mac übertragen werden. Mit der FS-100 Funktion „Make Ref Movie“ wird eine ReferenzDatei erstellt, mit welcher Final Cut pro direkt arbeiten kann, ohne die Daten auf lokale
Datenspeicher zu transferieren.
Auch für Zeitrafferaufnahmen kann der FS-100 genutzt werden und bietet durch die hohe
Performance der internen Festplatte und der Firewire-Schnittstelle ein Direct-To-EditWorkflow.
6.3.1
Datenkopie aus der AG-HVX 200 auf den FS-100
Der in Abbildung 37 skizzierte Workflow beschreibt die Aufnahme auf P2-Karten und den
nachträglichen Datentransfer auf den FS-100. Im nächsten Produktionsschritt erfolgt die
Bearbeitung am Avid Xpress pro 5.8 über Firewire direkt auf dem FS-100.
Abbildung 37: Workflow Modell AG-HVX 200 auf FS-100
199
200
Quelle: [67]
Stand: 01.2008
- 92 -
Vorteile:

Flexibler Einsatz der Kamera ohne Montage des FS-100 unter der Kamera 201

keine weitere IT-Technik (Laptop oder ähnliches) für den Kopierprozess nötig

Verifizierung durch Übertragungsprotokoll gewährleistet

Schnitt-Bearbeitung kann auf dem FS-100 stattfinden 202 , Einspielvorgang auf einem
nonlinearen Schnittsystem entfällt
Nachteile:

2 P2-Karten können in die Kamera gesetzt werden, aber je Prozess kann nur eine
Karte kopiert werden, anschließend muss jede Karte einzeln formatiert werden

Arbeitszeit für den Operator verlängert sich erheblich

bei Clips über 4 GB Größe wird der Überhang als neues MXF-File abgelegt und kann
durch die unübersichtliche Clip-Anordnung beim Sichten und in der Bearbeitung
schlecht zugeordnet werden 203

Kopierdauer richtet sich nicht nur nach gesamten Materialvolumen einer Karte,
sondern verlängert sich auch je nach Anzahl der Clips auf einer Karte 204

Browsing-Funktionalität über den P2-Viewer ist für den Redakteur zeitaufwendig 205
und durch bis zu 15 Laufwerkordner unübersichtlich

100 GB Speicherkapazität des FS-100 können nicht voll genutzt werden, da eine
spezielle Formatierung durch die P2-Kamera vorgenommen wird; der Kopierprozess
erzwingt das Mounten von maximal 15 Laufwerken je 4 GB Größe 206
> eine
Speicherverwaltung bei 8 GB P2-Karten ist noch komplexer

es ist kein Rückspiel der kopierten Daten zur Kamera möglich

bei Schnittvorbereitung / Bearbeitung sind erweiterte PC-Kenntnisse erforderlich, z.B.
Sichtung über P2-Viewer, Dopplung von Laufwerkbuchstaben, mounten von
Laufwerken
201
202
203
204
205
206
Halterung für FS-100 der Firma Bebob Box-FS
getestet mit Avid Xpress Pro HD 5.8 auf PC und MAC Basis
durch die „lastclip.txt“-Datei sollen Schnittsysteme diesen Übergang erkennen
bei vielen kurzen Drehsequenzen erhöht sich die Kopierdauer
muss jeden Material Container (CONTENTS Ordner) einzeln im P2-Viewer zuweisen
von theoretisch 100 GB können nur rund 60 GB Kapazität genutzt werden
- 93 -
6.3.2
Arbeitsschritte für den Kopierprozess
Trotz der eingeschränkten Praxistauglichkeit sollen an dieser Stelle die Arbeitsschritte zum
Kopiervorgang von Kamera auf den FS-100 festgehalten werden.

im Kamera Menü (Wahlschalter Camera-Modus) unter PC MODE > 1394 HOST
anwählen

Menü verlassen und die Pause Taste an der Kamera betätigen

FS-100 mit der AG-HVX 200 über IEEE 1394 koppeln

im FS-100 im Menü HDD Mode > DD Drive verkoppeln

anschließend Menüwahlschalter der Kamera 2 Sekunden lang drücken, um in den
PC/DUB Modus zu kommen

im Menü können über COPY TO HDD die einzelnen P2-Slots angewählt werden

aus diesem Menü muss der FS-100 einmalig formatiert werden, da sonst die P2Ordnerstruktur nicht angelegt werden kann

nach dem Beenden des Kopiervorganges muss die Kamera ausgeschaltet werden,
ein Verlassen des 1394 HOST-Modus ist nicht anderweitig möglich

ein Kopiervorgang von 4 GB 207 P2-Karte nimmt mit Überprüfung (Verify) ca. 5:40
Minuten in Anspruch, eine steigende Clipanzahl verlängert den Kopierprozess
erheblich

an einer herkömmlichen Wechselfestplatte nimmt der Transfer ähnliche Zeit in
Anspruch
Um einen sicheren Kopiervorgang zu gewährleisten, ist im 1393 HOST-Modus Menü unter
dem Punkt SETUP die Funktion Verify ON auszuwählen. Das Kopieren der P2-Karte wird
auch dann abgeschlossen, wenn der Vorgang während der Datenprüfung unterbrochen wird.
Lediglich eine Anwesenheitskontrolle der kopierten Clips mit Datum und Seriennummer der
Karte, kann über den Menüpunkt PROPERTY abgerufen werden. Außerdem kann die
Restkapazität
des
Festplattenlaufwerkes
eingesehen
werden.
Ein
Rückspiel
der
übertragenen Daten zur Kamera ist nicht möglich. Der FS-100 ist nicht in der Lage, die
erzeugten Laufwerkpartitionen auszulesen. Es ist zu beachten, dass nur bis zu 15
Kopiervorgänge 208 auf einem Festplattenlaufwerk vorgenommen werden können. Das
rückwärtige Kopieren von P2-Daten des Festplattenlaufwerkes auf eine P2-Karte in die
Kamera ist nicht möglich.
207
208
4 GB entspricht ca. 4 Minuten HD 100 MBit/s oder 8 Minuten 50 MBit/s und 16 Minuten 25 MBit/s
das Mounten von mehr Laufwerken ist nicht möglich
- 94 -
6.3.3
Bemerkungen bei der Verwendung der AG-HVX 200 mit FS-100
Wird der FS-100 als direktes Aufzeichnungsmedium verwendet, muss beim Rückspiel von
Material zur Kamera eine identische Formatwahl getroffen werden. Bei einer Überschreitung
von 2 GB MXF Clips werden diese geteilt. Die Ausgabe im P2-Viewer und im Avid
Schnittsystem wird dadurch unübersichtlich. Bei der Schnittbearbeitung müssen diese vom
Cutter zusammengeführt werden.
Bei der Konvertierung im FS-100 in die CONTENTS Struktur, werden mit der neuen
Firmware zwar Thumbnails (.bmp) für jeden Clip angelegt, diese können jedoch von der AGHVX 200 nicht wiedergegeben werden. Laut Aussage von Panasonic 209 ist das auch
zukünftig nicht möglich, da das Firewire-Protokoll 210 diese Funktionalität nicht bietet.
Die Firma Focus Enhancement empfiehlt eine Umstrukturierung in die CONTENTS Struktur
erst nach der letzten Aufzeichnung. Wurde die CONTENTS Struktur angelegt, sollten keine
weiteren Clips auf dem FS-100 aufgezeichnet werden.
Das Lüftergeräusch des FS-100 wurde in Kombination mit dem serienmäßig gelieferten
Mikrofon AG-MC100G der AG-HVX 200 getestet. Bei der Wiedergabe an einem
Schnittsystem waren die Störgeräusche durch den Lüfter und das Festplattengeräusch nur
schwach wahrnehmbar. Eine Beeinträchtigung atmosphärischer Geräusche ist nicht
gegeben.
6.4
Nachbearbeitung Avid Xpress Pro HD
Eine Bearbeitung im Avid System kann direkt auf dem FS-100 erfolgen. Die
Datenübertragungsrate der IEEE-1394 Schnittstelle wurde als ausreichend für eine
Bearbeitung in 50 MBit/s und 100 MBit/s eingestuft. Mehrere Videoströme können
gleichzeitig bearbeitet werden.
Ein Import bzw. die Verlinkung des P2 Content erfolgt über den Menüpunkt File > Import P2.
Wie in der Abbildung 38 ersichtlich, können in einer Sequenz 25, 50 und 100 MBit/s
Materialien verarbeitet werden. Die Multiformat-Fähigkeit ist derzeit bis DVCPROHD möglich.
209
210
Gespräch mit Herrn Nägele von Panasonic
FireWire Streaming Mode
- 95 -
Abbildung 38: Verlinkung von MXF-Files aus dem FS-100 in Avid Xpress Pro HD 5.8
6.4.1
Verwendung des P2-Kartenlesers AJ-PCD 20
Getestet wurde das Kartenlesegerät AJ-PCD 20 von Panasonic mit einer Firewire 800
Schnittstelle (IEEE 1394b). Es sollte untersucht werden, ob ein Datenkopiervorgang von
beschriebenen P2-Karten einen deutlichen zeitlichen Vorteil über Firewire 800 gegenüber
USB 2.0 [AJ-PCD 10] liefert.
technische Voraussetzung:
→ AJ-PCD20 mit Firmware 2.00, neuer Kombi-Treiber für Windows XP und Vista
→ HP Workstation XW8000 mit Windows XP SP2
→ IEEE 1394b Firewire-Karte von Orange [TI-Chipsatz], Treiber Windows XP SP1
und SP2
→ 4 und 8 GB P2-Karte mit 20 Clips a 30 Sekunden in 50 MBit/s [Gesamtkapazität
4,7 GB]
- 96 -
Auswertung:
→ ein Kopiervorgang von P2-Material unter XP SP2 erforderte die dreifache
Kopierzeit als unter USB 2.0 [IEEE 1394b = 12 Minuten, USB 2.0 = 4 Minuten]
→ Grund: IEEE 1394b Treiber von Panasonic harmonieren nicht mit FirewireHardware unter Windows XP SP2, Windows Hotfix [KB 885222] brachte keinen
Erfolg
→ nach Downgrade auf Windows XP SP1 lief die Firewire-Hardware, jedoch liefert
Panasonic keinen optimalen IEEE 1394b Produkttreiber für SP1
→ Einsatz von AJ-PCD 20 mit Firewire800 [IEEE 1394b] nicht sinnvoll
6.5
P2-Materialspeicher AJ-PCS060
Der AJ-PCS060 wurde vor den Testversuchen mit einer neuen Firmware [2.01] versehen.
Die Steuerung des AJ-PCS060 über einen PC wird mit Hilfe des Store Manager
vorgenommen. Der Zugriff über den Standard Windows Datei Explorer ist nicht sinnvoll, da
alle Laufwerke für einen Schreib- und Lesevorgang gesperrt sind. Der AJ-PCS060 reserviert
15 Laufwerkpartitionen mit einer Kapazität von jeweils 4 GB. Sind 8 GB P2-Karten in
Verwendung, werden 2 Partitionen auf dem AJ-PCS060 bereitgestellt. Dies ermöglicht keine
effiziente Nutzung der vorhandenen Speicherkapazität von 60 GB, da nur 15 Partitionen mit
Material beschrieben werden können.
6.5.1
Materialsicherung auf dem AJ-PCS060
Pro Kopierprozess auf den AJ-PCS060 kann jeweils nur eine P2-Karte verarbeitet werden.
Über den START Button (mindestens 2 Sekunden gedrückt halten) wird der Kopierprozess
ausgelöst. Nach Abschluss des Kopiervorganges muss der POWER Button am AJ-PCS060
einmal kurz gedrückt werden. Ein Kopiervorgang einer bespielten 4 GB Karte auf den AJPCS060 dauert rund 5:40 Minuten. Bei einer hohen Anzahl von Clips verzögert sich der
Kopierprozess um einige Minuten. 211 Ist das Material kopiert, kann dies mit dem Store
Manager kontrolliert werden. Dazu zeigt dieser den Status und die Seriennummer der
kopierten P2-Karte an. Eine Sichtungsfunktion ist nicht möglich.
Mit dem P2-Viewer 212 wird das entsprechende Laufwerk zur Wiedergabe freigegeben. Eine
Veränderung der Metadaten (z.B. USER CLIP NAME) ist nicht möglich, da sämtliche Daten
auf den AJ-PCS060 schreibgeschützt sind.
211
212
Verifizierung der einzelnen Clips ist sehr zeitaufwendig
Version 3.5.12, unterstützt auch ACV-Intra und Proxy Vorschau
- 97 -
6.5.2
Kopierprozess aus dem AJ-PCS060 auf ein Wechselmedium
Durch die gemounteten Laufwerke kann über einen PC mit dem Windows Explorer ein
Kopieprozess mit drag&drop durchgeführt werden. Der Kopiervorgang einer vollständig
bespielten 4 GB P2-Karte vom AJ-PCS060 auf den FS-100 beansprucht ca. 4 Minuten. Eine
hohe Anzahl von Clips nimmt erheblich mehr Kopierzeit in Anspruch.
6.5.3
Materialverarbeitung mit Avid Schnittsystemen
Der AJ-PCS060 wird vom Avid Schnittsystem erkannt. Eine Bearbeitung des Materials über
den AJ-PCS060 ist nur bis maximal 25 MBit/s möglich. Wird in 50 MBit/s oder HD-Auflösung
gearbeitet, ist die Festplattengeschwindigkeit des AJ-PCS060 nicht ausreichend. Allerdings
traten
bei
den
Laufwerkbuchstaben
Testversuchen
213
häufig
Probleme
mit
mehrfach
vergebenen
auf, daher ist von einer Bearbeitung direkt auf dem AJ-PCS060
abzusehen.
6.5.4
Löschen der Daten auf dem AJ-PCS060
Am Gerät ist eine Formatierung der internen Festplatte und der P2-Karte möglich. Die
Funktion kann nur im Einzelbetrieb ausgeführt werden, also ohne USB-Verbindung zum PC.
Irritierend dabei: die Files werden nicht gelöscht, sondern nur ein Lösch-Flag gesetzt. Das
heißt, die Daten sind weiterhin sichtbar und werden erst durch einen Materialüberlauf
überschrieben. Eine Bereinigung des Laufwerkes ist nur über den P2 Store Manager 214
möglich.
Abbildung 39: P2 Store Manager - Quick Format
213
214
beim Anschluss an einen PC werden 15 Laufwerke angemeldet
Funktion Quick Format, siehe Abbildung 39
- 98 -
6.6
Arbeit mit der P2 Viewer Software
Mit der Software P2-Viewer 215 können von unterschiedlichen Quellen 216 Materialien gesichtet
und Metadaten verändert werden. Diese sind in einem xml-File des CONTENTS Ordner
abgelegt.
Um Material zu sichten, muss jede P2-Karte oder virtuelle P2-Karte separat gemountet
werden.
Folgende Übersicht zeigt Anwendungsmöglichkeiten und deren Funktionsumfang:

P2-Karte sichten und setzen von Metadaten

P2-Karte im AJ-PCS060 sichten

Material auf dem AJ-PCS060 sichten

FS-100 (Sichten und Setzen von Metadaten) 217

AG-HVX 200 (Sichten über USB-Verbindung 218 , beim Setzen von Metadaten
Fehlermeldung)
Nach einem Softwareupdate zur Version P2 Viewer 3.5.12 vom November 2007 kann jetzt
auch der HD AVC-Intra Codec und PROXY gesichtet werden. Des Weiteren wird eine
Kompatibilität zu Vista bestätigt, auf dem MAC Betriebssystem ist der P2 Viewer nicht
lauffähig.
6.7
P2 Content Management Software
Mit dem Programm kann P2 Material direkt von einer Karte auf Festplatte eines PC geladen
und verwaltet werden. Außerdem ist die von Panasonic entwickelte Viewer Lösung integriert
und kann direkt über dieses Tool aufgerufen werden. Wird zusätzliches Material bei einem
Dreh einem Projekt zugeführt, so wird dies über einen Datenbankeintrag der P2 Metadaten
(xml File) realisiert. Es ist also nicht nur möglich Material projektbezogen hinzuzufügen,
sondern auch zu ändern oder zu löschen. Panasonic hat damit eine Möglichkeit geschaffen,
P2 Material zur Materialsicherung auf eine Festplatte oder ein optisches Medium
auszulagern. Damit stehen nach dem Dreh die P2 Karten dem Team zur Verfügung und es
kann auf der Festplatte mit entsprechender Performance direkt geschnitten werden.
215
216
217
218
Download: https://eww.pavc.panasonic.co.jp/pro-av/support/desk/e/download.htm#p2viewer
virtuelle Laufwerke/Ordner oder externe oder interne Laufwerke
um mit dem P2-Viewer Material auf dem FS-100 zu sichten, muss zwingend die CONTENTS Struktur über
Utilities > Organize P2 generiert werden. Anschließend ist der FS-100 über die Computer I/O mit dem PC zu
verbinden.
Sichten über FireWire Mode „Device“ und „Host“ nicht möglich, Achtung: spezielle Treiber erforderlich
- 99 -
Hauptfunktionen:
→ spielt P2 Material ab
→ kopiert P2 Material
→ ruft Metadaten aus dem P2 Contents Ordner auf
→ klassifiziert Material
→ gibt Text Memos wieder
→ zeichnet und löscht Voice Memos
→ exportiert P2 Content auf verschiedene Medien
→ beschreibt MXF-Daten mit Metadaten (sinnvoll für Content Management System >
proprietär [herstellerabhängig ] )
→ archiviert P2 Content (moving to optical media disk)
→ löscht Mediendaten
6.8
6.8.1
AG-HVX 200 in Kopplung mit Avid Xpress Pro HD
Verbindung der AG-HVX 200 über Firewire (Device Modus)
Bei einer Firewire Verbindung 219 der AG-HVX 200 mit der Avid Schnittlösung 220 kann über
das Record Tool ein direktes Einspielen von Material in Echtzeit erfolgen. Die Kamera wird
hierbei wie eine MAZ bedient. Das Material wird in Echtzeit auf die Bearbeitungsfestplatte
digitalisiert.
Das Live-Capturen des Kamerabildes mit der AG-HVX 200 ist ebenfalls möglich. Hierbei ist
besonders auf eine identische Auflösungs- und Formatwahl zu achten. Eine Änderung ist
über die Funktion Projekt Type vorzunehmen. So kann das Schnittsystem innerhalb einer
Timeline die dargestellten Formate verarbeiten.
219
220
FireWire Ausgang der Kamera auf den 1394 Device Modus stellen
Avid Xpress pro HD 5.6
- 100 -
Abbildung 40: Multiformatfähigkeit innerhalb eines Projektes in Avid Xpress Pro HD 5.8
6.8.2
Verbindung der AG-HVX 200 als USB-Device
Über eine USB Datenverbindung wird für jeweils eine P2-Karte ein Laufwerk unter Windows
angemeldet. Ein direkter Zugriff auf die CONTENTS Struktur ist möglich. Somit besteht die
Möglichkeit auf den P2-Karten direkt zu schneiden.
6.9
Fazit
Die Produktionsanforderungen bei der EB-Aufnahme mit der AG-HVX 200, dem FS-100 und
dem Avid Xpress Pro HD werden erfüllt. Ein routinierter und zeitlich optimierter ProduktionsWorkflow ist nur bei Beachtung der aufgeführten Bedienungsfunktionen erfüllbar. Die
Produktion mit dem FS-100 stellt zum derzeitigen bandbasierten Produktionsverfahren eine
eingeschränkte Handhabung dar.
Nach Meinung des Autors gibt nur die exakte Kenntnis aller Funktionsparameter der
aufgeführten P2-Produktpalette ein gewisses Maß an Produktionssicherheit.
Grundsätzlich ist eine externe Materialaufzeichnung bei hohen Kosten von P2-Karten in
Erwägung
zu
ziehen. Die
Nutzung
des
FS-100
zur
Materialaufnahme
und
Bearbeitungsspeicher ist bei dem gegebenen Funktionsumfang möglich.
- 101 -
als
7 Zusammenfassung
Die beachtlichsten technischen Innovationen im Fernsehbereich sind in den vergangenen
Jahren und Jahrzehnten vollzogen worden. Die Einführung des Videorecorders, der
Videokamera oder der DVD werden auf Seiten der Konsumenten als nachhaltige
Errungenschaft angesehen. Die Workflow-Optimierungen in der Produktion und die ITbasierten Arbeitsabläufe bei den Rundfunkanstalten werden durch den Zuschauer nicht aktiv
wahrgenommen. Durch die andauernde Dosissteigerung des Programmangebotes auf allen
Kanälen hat sich das Sehverhalten entsprechend angepasst. Eine Bestätigung der
Errungenschaften ist erst durch eine direkte Gegenüberstellung älterer Nachrichten-,
Unterhaltungs- und Sportsendungen mit vergleichbaren aktuellen Formaten zu erhalten.
Ob HDTV einen subjektiv empfundenen Mehrwert auslöst und sich dies im Absatz von
Endgeräten bemerkbar macht, ist bis jetzt schwer abschätzbar. Die Einführung von hoch
auflösendem Fernsehen in Europa Ende der achtziger Jahre scheiterte unter anderem an
fehlender durchdachter und erschwinglicher Technik und den entsprechenden politischen
Rahmenbedingungen. Auch auf Seiten der Broadcaster gab es nur wenige Komponenten,
die aus wirtschaftlichen und technischen Gesichtspunkten in der Produktionskette einsetzbar
waren. Die Übertragung und der Empfang von hoch auflösenden Signalen waren damals
weitestgehend ungeklärt.
Der vergleichsweise reibungslose Start von DVB-T in den vergangen Jahren kam durch
konzentrierte und gemeinsame Arbeit von Veranstaltern des Rundfunks, des Fachhandels
und medienpolitischen Regulierungen zustande. Auch ausgereifte Technik zu bezahlbaren
Preisen und eine klare Kommunikation zum Konsumenten förderten den Umstieg auf das
digitale „Überall-Fernsehen“.
Die Ausstrahlung von 16:9 Inhalten steigt gegenwärtig drastisch. ARD und ZDF haben zum
Jahresende 2007 die aktuellen Nachrichtensendungen auf Breitbild umgestellt. Fernseh- und
Spielfilme, Dokumentationen und Reportagen laufen vermehrt im Bildseitenverhältnis 16:9.
→ Die ARD hat in ihrer digitalen Strategie [19.06.2007] den Einstieg in hoch
auflösendes Fernsehen gemeinsam mit dem ZDF beschlossen.
→ Die Olympischen Winterspiele in Vancouver 2010 werden in HD produziert.
→ Im Anschluss wird die ARD [das Erste] ihr Programm in HD-Simulcast über
Satellit ausstrahlen.
- 102 -
Gerade rund 20% der Fernsehnutzer verwenden DVB-Dienste, die einen Empfang von
HDTV-Inhalten ermöglichen. Im Vergleich zu europäischen Nachbarn verwenden bereits
50% der Zuschauer im Vereinigten Königreich ein 16:9 Empfangsgerät und rund 50% sind in
der Lage Signale über DVB zu empfangen. 221
Mit dem Hintergrund dieser Feststellungen ist die Einführung von HDTV in Deutschland
differenziert zu bewerten. Einzelne Anbieter sind bereits in den Regelbetrieb gegangen,
andere Anstalten stehen vor gewaltigen Hindernissen. In Japan, USA, China, Korea und
Australien hat die Umstrukturierung der technischen Parameter letztendlich auch unter dem
Druck politischer Vorgaben stattgefunden. HD-Produktionen erzeugen einen ungefähren
Aufpreis von rund 20% im Vergleich zu konventionellen Produktionen. 222 Mit der Etablierung
von DVB-S2 Ende 2005 und der Komprimierung der Daten in MPEG-4 steht ein
wirtschaftlicher, effizienter und wirtschaftlicher Transportweg für HDTV zur Verfügung.
Endgeräte die auf Basis von DVB-S2 den MPEG-2 und MPEG-4 Standard beherrschen sind
für rund 250€ im Handel erhältlich und geben dem Konsumenten eine relative
Investitionssicherheit. Consumer HD-Kamerarecorder sind ab einem Einstiegspreis von rund
600 Euro zu beziehen und HD-PVR (Personal-Video-Recorder) sind ab 500€ im Handel
erhältlich. LCD Display Technik von Markenanbietern mit einer Auflösung von 1920 x 1080
Bildpunkten hat sich von den letzten 2 bis 3 Jahren halbiert. Der Standard für den
Markterfolg ist nicht mehr zwingend entscheidend, da der Endkunde den Unterschied ohne
einen unmittelbaren Vergleich zwischen 720p und 1080i nicht zwingend realisiert. Die
historische Chance das Zeilensprungverfahren aus den Festlegungen der HDTV-Standards
endgültig zu entfernen ist versäumt worden. Bis zur Durchsetzung von 1080p werden somit
die
Aufwende
und
Mehrkosten
von
allen
Marktbeteiligten
getragen
werden.
Rundfunkanstalten, Industrie, Fachhandel und Medienpolitik entscheiden über den Erfolg
von HDTV in Deutschland. Eine aktive und seriöse Kommunikation, ein attraktives
Programmangebot und erschwingliche Empfangs- und Wiedergabegeräte prägen die
Akzeptanz der Endverbraucher, soll HDTV aus dem derzeitigen Benutzerkreis gehoben
werden.
221
222
statistische Angaben von http://www.gfu.de/home/news.xhtml Gesellschaft für Unterhaltungs- und
Kommunikationstechnik, gelesen 05.02.2008
http://www.digitalfernsehen.de/news/news_196353.html
- 103 -
Für HD-Technik wird auf die Rundfunkanstalten eine komplexe Re-Investitionsaufgabe
zukommen. Die Auswirkungen auf alle Produktionsbereiche sind bei der Integration von hoch
auflösenden Signalen als interner Produktionsstandard und Sendeformat weit reichend. Die
Entwickler von HD-Technik hielten es nicht für notwendig einheitliche weltweite Standards zu
schaffen, sondern entwickelten eine Menge HD-Formate. Die Qualität des Fernsehens wird
sich durch die Einführung des Dolby Digital-Tonstatus verbessern. Investitionen sind daher in
allen
Produktionsbereichen
für
das
entsprechende
Equipment
zu
treffen.
Die
Echtzeitfähigkeit von IT-Netzwerken wird diese Entwicklung prägen und den Quality of
Service 223 weiter verbessern. Die klassischen Broadcast-Komponenten mit standardisierten
Schnittstellen wie HD-SDI und AES/EBU werden sich mit einem hohen Preisniveau
stabilisieren,
IT-Komponenten
und
Softwarelösungen
werden
sich
langfristig
zu
erschwinglichen Alternativen gerade für kleine und mittlere Firmen festigen.
Ein entscheidender Auslöser in Richtung HDTV ist der Trend zu Flachdisplays auf Seiten der
Konsumenten, welcher nicht mehr umzukehren ist. Der Bedarf nach scharfen und
detailreichen Bildern wächst zunehmend bei Geräten mit einer Diagonalen von mehr als 80
cm. Eine schlüssige Argumentationslinie für HDTV-Produktion liefert die Gfk [Gesellschaft für
Konsumforschung] für 2008. Demnach soll ein Viertel der deutschen Haushalte über ein
HDTV-fähiges Flachdisplay verfügen. Allein im Jahr 2007 wurden rund 4,4 Millionen HDTVfähige Endgeräte in Deutschland verkauft. 224 Das entspricht rund 3,9 Millionen LCD- und
0,54 Millionen Plasma-Geräten. Für das Jahr 2008 wird mit einem Absatz von 5,3 Millionen
Flachbildschirmen gerechnet, was einem Umsatz von rund 4,7 Milliarden Euro entspräche.
Damit nimmt Deutschland die Vorreiterstellung in Europa ein. Eine europaweite Quote von
19 Prozent für das Jahr 2010 sei damit realistisch, für 2015 sei sogar mit 80 Prozent zu
rechnen. Eine beinahe flächendeckende Einführung von hoch auflösenden Signalen könnte
im Gegensatz zu anderen Innovationen in der Fernsehtechnik weitaus schneller vollzogen
werden als bisher gedacht. Die prognostizierte Mischung von hoch skalierten SD-Inhalten
und reinen HD-Inhalten beschleunigt den Bedarf an reinen HD-Produktionen erheblich.
Entscheidende Impulse sind bereits am Zuschauermarkt durch die Integration von
hochwertigen Consumer- und Prosumer-Elektronik in den Segmenten PC-Spiele, digitale
Fotografie und Homevideo gegeben. Die Qualitätsmaßstäbe der Konsumenten an das
Produkt Fernsehen verlagern sich sukzessive durch die Herstellung hoch auflösender
Inhalte. HDTV könnte sich bei entsprechenden Personengruppen zum Must-have-Produkt
entwickeln und zum Teil den Digitalen-Lifestyle avancieren.
223
224
QoS: Dienstgüte beschreibt die Güte eines Kommunikationsdienstes aus der Sicht der Anwender, wie stark
die Güte des Dienstes mit deren Anforderungen übereinstimmt
Quelle: 57
- 104 -
Eine weitere Chance bietet sich den klassischen Fernsehmarken durch das zusätzliche
HDTV-Angebot: sie können gegenüber anderen Medien, wie Internet-, Kabel- und
Telekommunikationsunternehmen die Wettbewerbsfähigkeit stärken und den Marktvorteil
ausbauen und als Premium-Plattform sichern. Der Simulcast-Betrieb gestattet erstmalig den
TV-Anbieter ein signifikantes Differenzierungsmerkmal zu setzen und auf die Strukturen des
medialen Wettbewerbs einzuwirken.
Mittelfristig stellt für Fernsehstationen und Sendeanstalten der Lerneffekt in Bezug auf HDTV
einen enormen Nutzen bezüglich des Zuschauer- und Konsumentenverhaltens dar. Die
Innovation HDTV wird sich zum Ausstrahlungs-Standard entwickeln und nicht nur die
technischen Komponenten, sondern auch die inhaltlichen Parameter qualitativ verändern.
Fernsehfilme, Dokumentationen, Reportagen und Live-Events gewinnen so weiter an
Bedeutung und prägen nachhaltig neue Genre-Merkmale.
- 105 -
8 Fragenkatalog zur Kompatibilität von HD-Produkten
Fernsehanstalten, Produktionsfirmen und technische Dienstleister sollten bei der Investition
in HD-Technik auf die verschiedene Parameter achten. Dabei nimmt nicht nur die
Interoperabilität unter Gerätefamilien einen hohen Stellenwert ein. Der nachfolgende
Fragenkatalog gibt einen Leitfaden, unter welchen technologischen Fragestellungen
Investitionen in HD-Technik betrachtet werden sollten. 225
1. Welche Austausch-Interfaces bieten die einzelnen Geräte-Komponenten und welche
HD-Signalformate (1080i25, 720p50) werden von den Herstellern unterstützt?
2. Werden in den Gerätekomponenten beide HD-Signalformate (1080i25, 720p50)
unterstützt und wie hoch ist der Aufwand für die Umschaltung zwischen den HDSignalformaten?
3. Ist mit den Gerätekomponenten ein Mischbetrieb mit beiden HD-Signalformaten
möglich und welche Auswirkung hat dies auf die Qualität?
4. Welche HD-Signalformate (Samplingraster, Auflösung usw.) kommen Geräte-intern
zum Einsatz?
5. Inwieweit unterstützen die HD-Komponenten/Geräte Standard Definition und welche
Schnittstellen und Formate sind vorgesehen?
6. Welche Aufzeichnungsmedien 226
und -verfahren 227
bzw. –formate 228
werden
unterstützt?
7. Wie viele Audiokanäle werden unterstützt und welche Auflösung (Bit/Sample) ist bittransparent vorgesehen?
8. Wird in den Komponenten/Geräten Dolby E unterstützt und wird Dolby E erkannt?
9. Welche Einschränkung gibt es beim Schnitt von 720p50 und welche Auswirkungen
hat dies auf die Schnittstellen?
10. Welche Schnittstellen zur Einbindung in eine Standard-IT-Umgebung werden
angeboten?
11. Welche
Kompressionsverfahren
mit
welchen
Parametern
werden
in
den
Komponenten/Geräten eingesetzt?
12. Ist ein Mischbetrieb mit unterschiedlichen Kompressionsverfahren möglich und
welches Verfahren kommt intern zum Einsatz?
13. Wie sieht es mit Qualitätsverlusten durch Recodierprozesse beim Schnitt aus?
225
226
227
228
nach Quelle: [42]
magnetische-, magnetisch-optische-, Solide-State Speicherung
Fileformat
z.B. Codec
- 106 -
14. Welche Anforderungen hinsichtlich Performance, Bandbreite, Speicher usw. sind bei
einer
Systemintegration
vorhandener
Gerätekomponenten
für
das
jeweilige
Kompressionsverfahren zu berücksichtigen?
15. Wie erfolgt die framegenaue Schnittsteuerung bei 720p50?
16. Wie arbeitet der Bildaufnahmesensor der Kamera bei 720p und 1080i? Wird
herunter- bzw. hoch interpoliert oder wird nativ gearbeitet?
9 Thesen
→ High Definition Television wird Standard Definition Television in den nächsten Jahren
schrittweise vom Markt ablösen.
→ Ungeachtet der herrschenden Consumer-Bedürfnisse sollten Fernsehanstalten oder
Content-Provider unverzüglich beginnen, HDTV-Inhalte zu produzieren.
→ Die HDTV-Formatvielfalt erschwert die Kompatibilität unter den Produkten der
Hersteller.
→ Die qualitativen Ansprüche der Zuschauer an Broadcast-Anbieter werden
durch Content von Blu-ray, HD-DVD, PC-Spielen und hochwertigen Displays
steigen.
→ Die Anzahl der Bildformate und Kodierformate wird zunehmen, gleichzeitig wird
die Interoperabilität komplexer.
→ technologische Änderungen in Teilbereichen der Fernsehproduktion verlangen eine
Anpassung des gesamten Workflows.
→ Die Möglichkeit große Datenmengen zu übertragen existiert (Satellit, Kabel)
und wird sich ausbauen.
→ Die Detailgenauigkeit, der Mindestbetrachtungsabstand und das Bildseitenverhältnis
von HDTV sind wichtige Faktoren, die die Gestaltung dieser Formate beeinflussen.
→ Produkte von IT-Broadcast Lösungen erhöhen einen kostenorientierten und flexiblen
HD-Einsatz.
→ Broadcaster werden auf HD-Distribution einsteigen, der Simulcast-Betrieb wird
bis dahin die Lücke schließen.
→ Die Skalierbarkeit von Netzwerkstrukturen wird die Produktion von HDTVInhalten erleichtern.
- 107 -
10 Literaturverzeichnis
10.1
1:
Monografien und Sammelbände
Das digitale Kino – Filmemachen in High-Definition mit
Fallstudie, Hahne, Marille (2004), 1. Auflage, Marburg
2:
Handbuch der Filmmontage, Beller, Hans (1993), 1.
Auflage, München
3:
Film verstehen, Neuausgabe, Monaco, James (1999),
Reinbek
4:
SRT Ausbildungshandbuch audiovisuelle Medienberufe
Band 1, 2. Auflage, Heidelberg Meyer-Schwarzenberg,
Gernot (Schule für Rundfunktechnik Nürnberg) (2000)
5:
SRT Ausbildungshandbuch audiovisuelle Medienberufe
Band 2, 4. Auflage, Heidelberg von Appeldorn, Werner
(Schule für Rundfunktechnik Nürnberg) (2000)
6:
Multimedia-Psychologie, Hasebrook, Joachim (1995), 1.
Auflage, Heidelberg
7.
Wahrnehmung – Vom visuellen Reiz zum Sehen und
Erkennen, Rock, Irvin (1985), deutsche Ausgabe,
Heidelberg: Spektrum der WissenschaftVerlagsgesellschaft
8.
Professionelle Videotechnik – Analoge und digitale
Grundlagen, Signalformen, Videoaufnahme, Wiedergabe,
Speicherung, Signalverarbeitung und Studiotechnik;
U.Schmidt, 3. Auflage 2003
9.
Jürgen Bischoff "Die politische Ökonomie von HDTV"
Internationale Förderstrategien zur Durchsetzung einer
neuen Fernsehtechnologie, Seite 33 Absatz 1
Kommunikationswissenschaften und Publizistik Band 36
im Verlag Peter Lang
- 108 -
10.2
20:
Zeitungen und Zeitschriften
FKT
–
Die
Fachzeitschrift
für
Fernsehen,
Film
und
Film
und
Film
und
Elektronische Medien, 10/2005 Seite: 511 und ff.
21:
FKT
–
Die
Fachzeitschrift
für
Fernsehen,
Elektronische Medien, 1-2/2008 Seite: 78
22:
FKT
–
Die
Fachzeitschrift
für
Fernsehen,
Elektronische Medien, Seite 482, Ausgabe 8-9/2006 FKT
23:
Hans Hoffmann - EBU Technical Department / HDTV— EBU
format comparisons at IBC-2006
24:
Nico Jurran - Das bessere HDTV - c’t 2007, Heft 22
25:
IRT Jahresbericht - Friedrich Gierlinger - Neue Farben für
HDTV – Farbräume für künftiges Fernsehen
10.3
31:
Eigenrecherche
FKTG Seminar am 27.11.07 beim Rundfunk BerlinBrandenburg, rbb / ARD POC-Potsdam, DVBSystemplanung/ -Service
32:
T. Halbach, NTNU, 2003 / HDTV und SDTV – Bildqualität
beim Zuschauer, FKTG-Kolloquium
33:
Sullivan, Topiwala, Luthra / HDTV und SDTV – Bildqualität
beim Zuschauer, FKTG-Kolloquium
34:
23. Juli 2007 / IRT – PF – Birgit Schröter / Schrittweise
Einführung von HDTV durch beitragsbezogenen Simulcast
FKT-Kolloquium, München
35:
Media Solutions Roadshow 2007 Sony / Eigenrecherche
36:
FKTG-Regionalgruppe Mitteldeutschland, Referat:
Kaskadierung in der HD-Mainstream-Produktion Herrn
Knör (Institut für Rundfunktechnik) 13.03.2008
37:
Roadshow der Firma „Evertz“ am 22.02.2008, Leipzig,
MDR
38:
Prüfbericht Snell&Wilcox IQUDC00 Up-/Down-/Cross
Konverter, Unterstützung von Jochen Reitz, RBT
- 109 -
10.4
Normen und Empfehlungen
40:
PTKO-Beschlussvorlage 41. PTKO am 29./30. Oktober in
Potsdam, Aktionsplan HD-Einführung, Autor: Lipp NDR, FSBLK
41:
„HD-Einführung in der Produktion“ Seminar der FSBL-K und
AKO beim IRT in München 16. - 17. Oktober 2007
42:
Produktions- und Technik-Kommission von ARD und ZDF,
FSBL-K / AKO / ASF und IRT vom Dezember 2007
43:
EBU Technical Statement D62-1998 Choice of an HDTV
production standard for Europe, Page 1
44:
EBU Technical Recommendation R112 – 2004 EBU statement
on HDTV standards
45:
Herbert Schlierf, HD Basiswissen / ARD ZDF Medienakademie
46:
EBU R115-2005 - FUTURE HIGH DEFINITION TELEVISION
SYSTEMS:
The
need
to
develop
television
production
equipment for a progressively scanned image format of 1920
horizontal by 1080 vertical resolution at 50 and 60 Hz frame
rates.
47:
EBU Tech. Review 299, John Ive, Sony und Eigenrecherche
48:
EBU – TECH 3321 / EBU guidelines for Consumer Flat Panel
Displays (FPDs)
10.5
50:
Onlinequellen
HDTV:
Technik
erklärt;
zuletzt
gesehen
23.05.2007;
http://www.toshiba.de/consumer/content/defaultid1_3_id2_28.a
spx
51:
HDTV: Thema Kontrastumfang; zuletzt gesehen 19.05.2007;
www.film-tv-video.de/100+M5cfc75b36fa.
html?&lex=Gamma&lex=Knie&lex=Kontrastumfang
52:
Geoffrey
Morrison,
1080i
v.
1080p,
http://blog.hometheatermag.com/geoffreymorrison/0807061080i
v1080p/
53:
Sigma Designs, Blu-ray 8634, SMP8634 Blu-ray Player
DevelopmentKit,www.sigmadesigns.com/public/Products/SMP8
630/pdf_files/bluray8634_br.pdf
54:
Gerald Himmelein, Aus halb mach ganz, Deinterlacing: Wie
DVD-Player Bilder wiedergeben, c't 25/04, S. 204
55:
http://news.bbc.co.uk/1/hi/entertainment/
- 110 -
tv_and_radio/4417202.stm
56:
http://www.kabelbw.de/kabelbw/cms/
TV_Radio/Kabelanschluss/HDTV/index.html
57:
http://www.gfk.com/group/press_information/press, 15.01.2008
58:
http://www.fktg.de/nachrichten.asp, 21.02.2008, 15 Uhr
57:
http://www.sesastra.com/consumer/de/Angebot/TV/hdtv/programs/index.php
17.03.2008 11 Uhr
58:
http://www.mride.com/html/index.php?lang=de&pic=home&page=home,
24.01.2008, 14:30 Uhr
59:
http://gamerscoreblog.com/team/archive/2008/02/23,
23.02.2008, 17:00 Uhr
60:
http://www.toshiba.co.jp/about/press/2008_02/pr1903.htm
18.03.2008, 15 Uhr
61:
http://www.synctv.com/company.html, 22.02.2008, 15 Uhr
62:
http://www.nhk.or.jp/digital/en/super_hi/02_super.html
17.03.2008, 11 Uhr
63:
http://www.itu.int/rec/R-REC-BT.709/e 11.03.2008, 10 Uhr
64:
http://www.smpte.org/standards 22.03.2008, 15 Uhr
65:
http://europa.eu/rapid/pressReleases 25.03.2008, 19 Uhr
66:
www.linowsat.de 14.03.2008, 15 Uhr
67:
https://eww.pavc.panasonic.co.jp/pro-av/index.html 28.03.2008,
15 Uhr
10.6
Bildnachweise
Alle fotografischen Darstellungen innerhalb von Abbildungen sind eigene Aufnahmen des
Autors.
- 111 -
11 Selbständigkeitserklärung
Hiermit versichere ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig und nur unter
Verwendung der angegebenen Quellen angefertigt habe.
Leipzig, 31.04.2008
Jens Hoppe
12 Danksagung
Für die freundliche Unterstützung und konstruktive Zusammenarbeit möchte ich mich bei
meinem Betreuer Prof. Dr.-Ing. Uwe Kulisch von der Hochschule für Technik, Wirtschaft und
Kultur Leipzig bedanken.
Meiner Freundin Anja Döhler und meiner Mutter danke ich sehr herzlich für ihre
Unterstützung und Hilfestellung.
- 112 -