Videokompression

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Videokompression
FACHHOCHSCHULE HEIDELBERG
STUDIENGANG ELEKTROTECHNIK
Studienprojekt: Telelearning
Teilprojekt: Videokompression
Karsten Nohl
[email protected]
Studienprojekt:
Telelearning
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Teilprojekt:
Videokompression
FH Heidelberg
VIDEOKOMPRESSION
TEILPROJEKT DES STUDIENPROJEKTES TELELEARNING
Fachhochschule Heidelberg
Fachbereich Informatik
Studiengang Elektrotechnik
bearbeitet durch:
betreut von:
betreut von:
Karsten Nohl
Prof. Dr. Peter Schmidt
Dipl.-Ing. Jan Maltry
Elektrotechnik
Gruppe 41740101
Studiengansleiter
Elektrotechnik
Dozent
Karsten Nohl
Studiengang Elektrotechnik
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Studienprojekt:
Telelearning
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FH Heidelberg
1
EINLEITUNG ............................................................................................................ 4
1.1
2
Teilprojekt:
Videokompression
Motivation........................................................................................................................................................ 4
GRUNDLAGEN........................................................................................................ 5
2.1
Codec................................................................................................................................................................. 5
2.2
Abgrenzung zur Dateikompression.......................................................................................................... 5
2.3
Datenreduktion............................................................................................................................................... 6
3
2.3.1
RGB à YUV...............................................................................................................................................6
2.3.2
Quantisierung...............................................................................................................................................8
2.3.3
Motion Compensation ................................................................................................................................8
2.3.4
Variable Bitrate............................................................................................................................................9
CODECS.................................................................................................................. 10
3.1
Quicktime 5 ...................................................................................................................................................10
3.2
WindowsMedia 8 .........................................................................................................................................10
3.3
RealVideo 8....................................................................................................................................................11
3.4
MPEG 1 und 2 ..............................................................................................................................................12
3.5
MPEG 4 ..........................................................................................................................................................12
3.6
DivX 5.0.2 .......................................................................................................................................................13
3.7
Vergleich ........................................................................................................................................................14
4
PROGRAMME ........................................................................................................ 15
4.1
Quicktime Pro 5.1 ........................................................................................................................................15
4.2
Windows Media Encoder 8 .......................................................................................................................16
4.3
FlaskMPEG ...................................................................................................................................................17
4.4
TmpENC ........................................................................................................................................................18
5
ANLEITUNGEN...................................................................................................... 20
5.1
DVD auf CD ..................................................................................................................................................20
5.1.1
Benötigte Software ....................................................................................................................................20
5.1.2
Rippen .........................................................................................................................................................20
5.1.3
Einstellungen in FlaskMPEG ..................................................................................................................21
5.1.4
Einstellungen im Codec............................................................................................................................21
5.2
DV auf ISDN (Streaming) .........................................................................................................................23
5.3
DV auf DivX..................................................................................................................................................24
6
DOKUMENTATIONS-CD ..................................................................................... 25
7
LITERATURVERZEICHNIS UND INTERNET-LINKS..................................... 26
Karsten Nohl
Studiengang Elektrotechnik
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Studienprojekt:
Telelearning
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Teilprojekt:
Videokompression
1 Einleit ung
Das Teilprojekt Videokompression besteht vor allem aus einem Vergleich der bestehenden Möglichkeiten der Videokompression. Zum einen werden einzelne Codecs (à 2.1)
im Kapitel 3 verglichen. Zum anderen ein Überblick über die während des Projekts
hauptsächlich eingesetzten Programme gegeben (Kapitel 4). Anleitungen zu typischen
Kompressionsaufgaben finden sich im fünften Kapitel. Vorangestellt findet sich eine Erläuterung wichtiger Begriffe und Techniken im zweiten Kapitel.
Die Hintergründe des Gesamtprojektes werden in den Dokumentationen der anderen
Teilprojekte ausführlich beschreiben und werden an dieser Stelle nicht noch einmal aufgeführt.
1.1 Motivation
Der Bedarf an Videokompression steigt unaufhaltsam. Und dass, obwohl Speicherung
und Übertragung von Information immer kostengünstiger wird. Gerade Breitbandanschlüsse wir DSL und optische Speicher wie die DVD erlauben bisher undenkbare Datenraten.
Gegenläufig steigt aber auch der Anspruch an Qualität. So mussten sich Videos noch vor
wenigen Jahren am VHS -Standard messen lassen. Heute ist die DVD Maas aller Dinge.
Zudem dringen digitale Videos in immer mehr Bereiche vor, die vormals von analogen
Videos oder sogar nur von Bild - oder Tondokumenten dominiert waren.
Nehmen wir zum Beispiel das Fernsehen, das im Grunde nicht viel Digitales an sich hat.
Technik aus der Mitte des letzten Jahrhunderts – und doch: die meisten Schritte bis zum
Empfang zu Hause laufen digital ab. Die Aufnahme, das Schneiden, die Verbreitung in
die Kabelnetze und manchmal – wie bei Premiere - auch der Empfang zu Hause.
Einen ähnlich digitalen Weg haben die allermeisten Kinofilme hinter sich. Und auch die
Kinos selber werden in der nächsten Zeit auf digitale Beamer- Technik umsteigen.
Netzwerke wie das Internet, um ein letztes Beispiel zu nennen, sind ein weiteres Anwendungsgebiet digitaler Videoinhalte. Gerade über das Internet lassen sich die Pay-per- view
Videotheken der Zukunft realisieren.
Alle diese Anwendungen müssen die Datenraten schon aus Kostengründen begrenzen.
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Studienprojekt:
Telelearning
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Teilprojekt:
Videokompression
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Eine besonders interessante Anwendung findet sich beim Telelearning. Die didaktische
Qualität von Telelearninganwendungen lässt sich durch den Einsatz von Videodokumenten sicherlich steigern. Um niemanden nur aufgrund seiner schmalbandigen Internetanbindung auszuschließen, muss gerade in diesem Bereich stark komprimiert werden.
Die Motivation, Videokompressionsverfahren einzusetzen, besteht darin, neue Möglichkeiten zu eröffnen oder schon bestehende Anwendungen preisgünstiger zu machen. Es
gibt kaum eine digitale Videoanwendung, bei der Kompression nicht sinnvoll wäre.
2 Grundlagen
2.1 Codec
Die Software, die sich um die Kompression und Dekompression kümmert, heißt Codec.
Das Wort Codec setzt sich zusammen aus Kodierer und Dekodierer. Bei selbst komprimierten Videos ist immer darauf zu achten, dass es sich entweder um ein Standardfo rmat
handelt oder der entsprechende Codec mitgeliefert wird.
Unter Windows stehen Codecs nach der Installation allen Anwendungen zur Verfügung.
Zu jedem Videoformat kann es immer nur einen zuständigen Codec geben. Dies führt
dazu, dass die schon einmal installierten Codecs eventuell erneut installiert werden müssen, da ein anderes Programm ihren Platz eingenommen hat.
Viele Programme haben einen eigenen Ansatz für die Integration von Kompressionsverfahren. Das bekannte Adobe Premiere zum Beispiel setzt auf Plug-Ins – also extra für
Premiere geschriebene Zusatzmodule, die einen entsprechend hohen Preis haben.
2.2 Abgrenzung zur Dateikompression
Zwischen der herkömmlichen Dateikompression (z.B. WinZip) und Videokompressionen
gibt es einige entscheidende Unterschiede:
•
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Videokompression ist verlustbehaftet, d.h. der Originalzustand kann nicht wieder
hergestellt werden.
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•
Komprimierte Dateien sind abspielbar, ein dekomprimieren des gesamten Videos
entfällt.
•
Die Kompression ist quellenbezogen, d.h. der Kodierer ist immer nur auf eine Art
von Informationen ausgelegt (Bilder, Video, Audio, ...). Die Quellenkompression
ist das eigentliche Herzstück einer jeden Medienkompression.
2.3 Datenreduktion
Die zweite im Vergleich zur Größenreduzierung mindestens gleichwertige Aufgabe eines
Codecs besteht in Erhalten der Qualität. Der Codec muss also von vorneherein über das
Wissen verfügen, an welchen Stellen Informationen gestrichen werden können, ohne dass
der Mensch den Verlust bemerkt.
Diese Einsparungsmöglichkeiten bauen überwiegend auf psycho visuellen Modellen auf.
Der Codec versucht das Sehempfinden des Menschen zu simulieren, um entscheiden zu
könne n, welche Daten die wenigste Information enthalten.
Im Folgenden werde ich drei der wichtigsten Reduzierungsmöglichkeiten erklären. Die
mathematischen Hintergründe werden in dieser Dokumentation nicht behandelt. Informationen bieten die im Anhang erwähnten Quellen – allen voran SlachcamVideoX.
2.3.1 RGB à YUV
Ein grundlegendes Verfahren, dass auch in der Einzelbildkompression (JPEG) Verwendung findet, besteht in der Umwandlung der Farben in Helligkeits- und Farbwerte. Da das
menschliche Auge wesentlich empfindlicher auf Kontraste, als auf Farbennuancen reagiert, werden die Helligkeitswerte in höherer Auflösung abgespeichert. So fallen im Vergleich zum RGB-Bild schon einmal gut 50 % der Daten weg – und das ganz ohne komplizierte Berechnungen.
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- Originalbild -
- Reduktion auf 4:1:1 -
Von diesen beiden Bildern ist das linke in RGB gespeichert, es enthält also gleich viele
Informationen über rote, grüne und blaue Farbkomponenten. Das rechte Bild vernachlässigt die Farbkomponenten gegenüber der Helligkeit und spart so 50 %.
Das Verhältnis des Helligkeitszeigers (Y) zu
den Farbzeigern (U und V) wird in der
Form 4:1:1 angegeben. Das bedeutet, dass
die Auflösung der Helligkeit in x- und yRichtung jeweils doppelt so hoch ist, wie die
der Farbzeiger.
Selbst professionelle Videoanwendungen arbeiten mit einer Reduktion auf 4:2:2.
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2.3.2 Quantisierung
Ähnlich schlecht registriert das Auge minimale Farbänderung. Sehr ähnliche Farben in
unmittelbarer Nähe werden kurzerhand zu einfarbigen Flecken gemacht. Der Grad dieser
Angleichung bestimmt etwa den Kompressionsfaktor beim herkömmlichen JPEG-Bild.
Ab einer von Quelle zu Quelle unterschiedlichen Stufe der Angleichung fängt das Bild
an, äußerst fleckig zu werden.
- Originalbild -
- Quantisierung (90%) -
2.3.3 Motion Compensation
Diese zwei Bilder seien Standbilder des gleichen Filmes. Man sieht direkt, dass sich vom
gesamten Bild nur ein kleiner Ausschnitt ändert. Außer einem Streifen am Himmel bleibt
die Szene identisch. Eine gute Kompression speichert den Hintergrund nur ein einziges
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Mal und fortan nur noch die Unterschiede zum jeweils vorangegangenen Bild. Es reicht
also im zweiten Bild einen Teil des Himmels abzuspeichern und über das erste Bild zu
legen.
Die Intelligenz des Kodierers geht aber häufig noch weiter. Er erkennt die Taube als bewegtes Objekt und analysiert ihre Bewegung im Film. So muss auch die Taube kein
zweites Mal abgespeichert werden. Die Taube wird jediglich im Bild verschoben.
2.3.4 Variable Bitrate
Die meisten Kodierer hatten oder haben nach wie vor das Problem, an den wirklich entscheidenden Stellen zu wenig Bitrate zur Verfügung zu haben. So enthält ein Vorspann
zum Beispiel nur äußerst wenig Daten. Die Bilder bleiben oft über mehrere Sekunden
identisch. An dieser Stelle ist die vorgegebene Datenrate häufig nicht ausgeschöpft. Andere Szenen, die viel Bewegung enthalten – schnelle Kameraschwenks etwa – enthalten
viele wichtige Daten, die aufgrund der beschränkten Datenrate nicht mitgesendet werden
können.
Nun gehen die allermeisten modernen Kompressionen einen sehr viel intelligenteren Weg
als die Datenrate der Leitung auch im Video zu verwenden. In statischen Szenen ist die
Datenrate niedriger, in actionreichen höher. Die Datenrate der Leitung wird nur im zeitlichen Mittel erreicht.
Bei der Direktübertragung von Videos über Datennetze ist darauf zu achten, dass immer
ausreichend zwischengespeichert wird, da die tatsächliche Datenrate die der Verbindung
oft über- und unterschreitet.
Beim Komprimieren benötigt der Kodierer die Information, an welcher Stelle der Film
statisch und wo er actionreich ist. Daher wird der Film ins gesamt zweimal durchlaufen –
einmal zur Analyse der Bildkomplexität und einmal zum eigentlichen Komprimieren. Da
ein einziger Durchlauf bei einem Spielfilm schon mehrere Stunden dauert, ist die Kompression mit variabler Bitrate äußerst langwierig.
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3 Codecs
So einfach die Grundlagen der Videokompression scheinen, so unterschiedlich fallen die
verfügbaren Produkte aus. Im Folgenden werden die zur Zeit (Mitte 2002) verfügbaren
Versionen der am meisten verbreiteten Codecs vorgestellt.
Alle vorgestellten Programme sind auf der Dokumentations -CDs enthalten.
3.1 Quicktime 5
Quicktime von Apple ist eine Multimed iaerweiterung für Apple-Computer. Diese ermöglicht – ähnlich wie DirectX unter Windows – verschiedene Medienformate ohne Zusatzprogramme abzuspielen. Quicktime beschränkt sich jedoch nicht auf das Abspielen vorhandener Standards, sondern definiert eine ganze Reihe eigener Verfahren. Teile von
Quicktime sind auch für Windows verfügbar.
Die Integration von Quicktime geht soweit, dass nur der Quicktime-Player selber die Videos (.mov) abspielen kann. Dies ist sicher eines der Hauptargumente gegen Quicktime,
da der eigene Player weit davon entfernt ist gut zu sein – eine Vollbildfunktion etwa
fehlt.
Der wahrscheinlich einzige Grund, weshalb Quicktime recht verbreitet ist, ist der Kopierschutz. Dieser schützt etwa Kino-Trailer, die zwar kostenlos angeschaut, nicht aber herunter geladen werden dürfen.
Der Quicktime-eigene Video-Codec beschränkt sich auf eine Einzelbildkompression. Er
lässt viele der im vorigen Kapitel besc hriebenen Einsparungsmöglichkeiten außer Acht.
So ist es nicht verwunderlich, dass in der aktuellen Quicktime Version der Codec einer
anderen Firma eingesetzt wird.
Dieser Sorensen-Codec sollte eigentlich schon durch die Quicktime-Version 6 abgelöst
werden. Apple befindet sich jedoch in Lizenzstreitigkeiten um das verwendete MPEG-4Format (à 3.5). Daher darf die schon fertige 6. Version nicht veröffentlicht werden.
3.2 WindowsMedia 8
Windows Media aus dem Hause Microsoft ist mittlerweile schon in der achten Version
verfügbar. Microsoft versucht den zukunftsträchtigen Markt mit Druck zu besetzen. So ist
der „Windows Media Player“ fester Bestandteil von Windows geworden. Der Verbreitungsgrad liegt entsprechend hoch.
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Neben diesem Abspielprogramm ist das Kompressionsprogramm (Windows Media Encoder) kostenlos über das Internet zu beziehen. Dies ist absolut nicht selbstverständlich.
Vergleichbare Programme kosten oft mehrere hundert Euro. Das Programm kann jedoch
nur wenige (Microsoft-)Formate erstellen und akzeptie rt viele Konkurrenzformate nicht
einmal als Quelle.
Für das nächste Jahr ist die nächste Version unter dem Namen „Corona“ angekündigt.
Diese verspricht 20% höhere Kompression bei gleicher Qualität. Den Fokus legt Microsoft aber auf das so genannte „Streaming“, d.h. das Abspielen von Videos direkt über das
Internet. So sollen Webseiten in Zukunft noch bewegter werden.
Vor allem der leichte Umgang mit allen Komponenten macht Windows Media für Einsteiger optimal. Der ebenfalls kostenlose „Movie Maker“ von Microsoft bietet zusätzliche
Schnittfunktionen für einfache Videobearbeitung. Die Gefahr, dass Microsoft wie beim
Internet Explorer „hintenherum“ den Markt für Videokompression übernimmt, ist nicht
gegeben. Die gebotene Funktionalität reicht nur für einfachste Kompressionsaufgaben.
Jeder Anwender mit höheren Ansprüchen, muss auf Konkurrenzprogramme ausweichen.
3.3 RealVideo 8
RealVideo von RealNetworks hat sehr große Ähnlichkeiten mit Quicktime. Auch bei ihm
handelt es sich um das Produkt einer großen Firma, die vom Codec bis zum Player alles
in der Hand hält. Zum Abspielen wird wieder das proprietäre Abspielprogramm benötigt,
das einen zudem mit einer Flut von Werbung bombardiert.
RealVideo ist auffällig kommerziell aufgebaut. So ist die Erstellung der Videos nur mit
teueren Spezialprogrammen möglich (z.B. RealProducer Plus, ca. 300 Euro). Das Abspielprogramm ist in mehreren, meist auch kostenpflichtigen Versionen verfügbar. Sogar
beim Abspielen lokaler Dateien, stellt der Player eine Verbindung zum Internet her und
lädt einige Werbevideos.
Die Kompression zeigt vor allem bei niedrigen Bitraten Schwächen. Die Qualität kann
gerade mit der von Konkurrenzprodukten mithalten. Eine schwache Leistung, wenn man
bedenkt, dass Medienkompression das einzige Geschäftsfeld von RealNetworks ist. Apple und Microsoft vertreiben ihre Produkte im Grunde nebenbei. Aber auch die nächste
Version von RealVideo steht in den Startlöchern – auch hier mit MPEG-4-Kompression.
Karsten Nohl
Studiengang Elektrotechnik
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3.4 MPEG 1 und 2
Den größten Marktanteil hat eine Codec-Familie, die es immer wieder schafft neue Impulse zu setzen: die MPEG-Standards.
Alle MPEG-Standards stammen von einer gleichnamigen Arbeitsgruppe, die sich aus
Vertretern der ISO (weltweiter Zusammenschluss von Normierungsgremien) und der Industrie zusammensetzt. Der erste Standard wurde schon 1993 verabschiedet. Und Obwohl in den letzten Jahren in Bezug auf Computer etliche Produktzyklen durchlebt wurden, ist der Codec noch recht ansehnlich. Aufgrund des Erfolges des ersten Standards,
wurde auf diesem aufbauend, bald ein zweiter verabschiedet.
MPEG 1 und 2 unterscheiden sich von der Kompression im Grunde nur geringfügig.
Beim zweiten Standard erlaubt MPEG nun auch höhere Bitraten. Dies einer der Gründe,
weshalb er in vielen Bereichen Verwendung gefunden hat.
So ist etwa die gesamte digitale Fernehausstrahlung MPEG-2 komprimiert. Und bis zum
Jahre 2010 müssen alle Haushalte, die ihr Fernsehprogramm nach wie vor über die Dachoder Zimmerantenne empfangen, auf MPEG-2 umsteigen. Dann wird die terrestrische
Ausstrahlung analoger Inhalte eingestellt.
Eine heute schon wesentlich höhere Verbreitung hat MPEG-2 auf DVDs gefunden. Der
Videospeicher der nächsten Jahre darf nur auf dieser Kompression aufbauen.
Aufgrund der hohen Verbreitung, gibt es auch hardwareseitig eine sehr gute Unterstützung für MPEG-2. Kodier- und Dekodierchips sind für wenige Dollar zu erhalten. Moderne Grafikarten bieten die Unterstützung standardmäßig.
3.5 MPEG 4
Nachdem der MPEG-3 Standart nie verabschiedet wurde, wird wohl MPEG-4 den Erfolg
der zweiten Version versuchen fortzusetzen.
MPEG-4 ist in seiner Definition sehr frei gehalten. So gleicht er eher einem Sammelsurium von Möglichkeiten als einem festen Standart. MPEG versucht so in immer mehr Bereiche vorzudringen. Zurzeit gibt es Streitigkeiten zwischen MPEG und potenziellen Lizenznehmern. Das MPEG-Gremium hat also noch eine letzte Chance den absoluten
Durchbruch seines Standards zu verhindern. Sollte das Gremium einlenken, wird sich
MPEG-4 schnell durchsetzen.
Karsten Nohl
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MPEG-4 ist erstmals objektorientiert aufgebaut. So ist es möglich je nach Bandbreite verschiedene Komponenten einer Übertragung wegzulassen oder in einer niedrigeren Bandbreite zu senden. Aber auch eine Trennung der eigentlichen Handlung vom Hintergrund
ist möglich – muss aber schon beim Erstellen der Videos berücksichtigt werden. Es sind
also noch einmal erhebliche Einsparungen möglich.
Bis heute gibt es leider keine Möglichkeit, 100%-MPEG-4 konforme Videos zu erstellen
– vor allem, da ein Kompressor für den verwendeten Soundcodec AAC bisher fehlt. Der
am weitesten gehende Ansatz ist das im Folgenden beschriebene DivX.
3.6 DivX 5.0.2
DivX steht für eine Vielzahl von Projekten meist freier Programmierer. Der bekannteste
und mittlerweile auch kommerzielle Codec stammt von DivxNetworks. Der Codec wird
ständig weiterentwickelt (aktuell 5.0.2) und hat sich so von seinen Mitstreitern knapp absetzen können (Vergleich verschiedener DivX-Codecs unter www.doom9.org).
Der Codec ist nicht wirklich MPEG-4 kompatibel, arbeitet aber mit dessen Techniken. Er
zeigt also, was wir in Zukunft zu erwarten haben.
DivX 5 ist mein absoluter Favorit – auch für das Telelearning. Endlich ist es mö glich,
über herkömmliche Modemanbindungen Multimediainhalte aus dem Internet abzurufen –
bei durchaus akzeptabler Qualität. Dem multimedialen Telelearning steht in Bezug auf
die Videos also nichts mehr im Wege. Das einzige Manko ist bislang, dass Dateien immer komplett herunter geladen werden müssen – dass man das Video also nicht streamen
kann. Diesen Umstand werden die bald verfügbaren Versionen von Quicktime und Real
bese itigen.
Karsten Nohl
Studiengang Elektrotechnik
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3.7 Vergleich
Folgende Bilder wurden aus Videos mit der gleichen Bitrate entnommen. Alle Videos
hatten volle DVD-Auflösung mit 25 Bildern pro Sekunde. Die Bitrate war auf 128 kbit
pro Sekunde begrenzt. Die Codecs unterscheiden sich aber nicht nur durch die Qualität
der Einzelbilder. Gerade bei der Darstellung von Bewegungen zeigen sich erhebliche Unterschiede. Der Kurzfilm „Geris Game“ findet sich in jeder Kompression auf der Dokumentations-CD.
Karsten Nohl
- MPEG 1 -
- MPEG 2 -
- Windows Media Video 8 -
- DivX 5
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4 Programme
Alle beschriebenen Programme befinden sich auf der Dokumentations-CD.
4.1 Quicktime Pro 5.1
Die Standardversion von Quicktime ist kostenlos übers Internet erhältlich. Der enthaltene
Player spielt eine ganze Reihe von Formaten ab. Die entsprechenden Codecs sind speziell
auf Quicktime angepasst und werden bei Bedarf automatisch aus dem Internet nachgeladen. Ein Codec für die beliebten DivX-Formate existiert nicht. Web-Inhalte spielt der
Player direkt im Fenster des Internet-Explorers. Auch größere Videos lassen sich leider
nur im Fenster abspielen.
Die kostenpflichtige Pro-Version (ca. 30$) bietet neben der Abspielfunktionalität die
Möglichkeit, Videos ins Quicktime-Format zu exportieren.
Als Quelldatei kann grundsätzlich jedes Video benutzt werden, dass Quicktime auch abspielen kann. Hat man das Video geladen, klickt man im Datei-Menü auf Export…
Im erscheinenden Fenster kann entweder eines von mehreren festen Profilen gewählt oder
unter Options … jede Einstellung angepasst werden.
Karsten Nohl
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Zu empfehlen sind folgende Einstellungen:
•
Compressor: Sorensen Video 3
•
Colours: Millions of Colours
•
Quality: Best (braucht am meisten Zeit)
•
Limit Data rate to: gewünschte Datenrate durch Faktor 8 (Byte statt Bit!)
4.2 Windows Media Encoder 8
Der kostenlose Media Encoder ist der am einfachsten zu bedienende Encoder. Alle Einstellungen werden von einem Assistenten abgefragt. Die Einstellungen sind überwiegend
selbsterklärend. Für die meisten Einsatzgebiete sind schon fertige Profile erstellt. Mann
kann aber auch leicht ein neues Profil anlegen:
Karsten Nohl
•
Als Video- und Audiocodec sollte man die aktuelle achte Version des WindowsMediaVideo-Codecs wählen.
•
Auflösung und Bildwiederholrate sollten möglichst denen des Ausgangsmaterials
entsprechen.
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•
Es wird nur die Gesamtbitrate und die Audiobitrate angegeben. Die Differenz ist
die Videobitrate. Höhere Qualitäten werden mit 2pass erreicht (à 2.3.4)
•
WindowsMedia setzt immer eine Audiospur voraus. Soll diese nicht mitgespeichert werden, so muss die Audiobitrate auf 0,1 kbps stehen.
4.3 FlaskMPEG
FlaskMPEG war ursprünglich – wie der Name
schon sagt - ein Programm zur Erstellung von
MPEG-Videos. Diese Funktion ist aber nicht weiterentwickelt worden und mittlerweile veraltet. Es
lassen sich dafür Videos in allen in Windows installierten Codecs speichern. Diese Möglichkeit
macht es optimal für eine Vielzahl von Kompressionen. Das Programm wird im Kapitel 5.1 genauer beschrieben.
FlaskMPEG wird ständig weiterentwickelt und ist
kostenlos übers Internet zu beziehen.
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4.4 TmpENC
Mit TmpENC lassen sich MPEG-1 und -2 Videos erstellen. Die Software hat Einstellmöglichkeiten für nahezu jede an MPEG variable Komponente. (Für Kenner: Es lassen
sich sowohl die GOP-Struktur als auch das Zig-Zag-Schema modifizieren).
Für die besten Kompressionsergebnisse bieten sich folgende Einstellungen an:
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Die Werte für Size,
Aspectec Ratio (Seitenverhältnis) und
Frame Rate müssen
an das
Eingangsformat
angepasst werden.
Außerdem ist unter
Settings neben 2-pass
VBR die gewünschte
Bitrate anzugeben.
Die Plus-Version der Software ist mittlerweile kostenpflichtig. Dafür wird sie ständig
weiterentwickelt und bietet eine bessere Qualität als die meisten wesentlich teureren Programme.
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5 Anleitungen
Bei der konkreten Benutzung der Programme fällt auf, dass immer nur ganz bestimmte
Quellformate unterstütz werden. Im Falle von Microsoft etwa werden alle MPEG-2Formate unterstützt mit Ausnehme derjenigen auf der DVD. Somit kommt Microsoft
wohl der Filmindustrie entgegen, die Raubkopien verhindern möchte.
Durch dieses und andere Probleme kommt man oft um mehrfaches Umwandeln nicht
herum. Im Folgenden finden sich einige dennoch leicht nachvollziehbare Anleitungen –
auch für wichtige Anwendungen des Telelearnings.
5.1 DVD auf CD
5.1.1 Benötigte Software
•
FlaskMPEG (aktuelle Version: 0.6-preview)
•
Thunder-PlugIn für FlaskMPEG
•
DivX-Codec (aktuelle Version: 5.0.2)
•
CladDVD (aktuelle Version: 1.5 XP)
•
Evtl. Bitraten-Rechner (z.B. Gordian Knot)
Zuerst müssen alle Programme installier werden. Das Thunder-PlugIn muss nur ins
FlaskMPEG-Verzeichnis kopiert werden.
5.1.2 Rippen
Unter dem Rippen der DVD versteht man das Kopieren der Videodaten auf die Festplatte. Da die Dateien auf der DVD verschlüsselt sind, muss ein Ripper eingesetzt werden.
Diese Software (z.B. CladDVD) bietet die Möglichkeit den Hauptfilm der DVD in ein
beliebiges Verzeichnis auf der Festplatte zu kopieren – fertig.
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5.1.3 Einstellungen in FlaskMPEG
FlaskMPEG kann die DVD-Dateien mit der Endung „.vob“ nur lesen, wenn auch das
Thunder-PlugIn installiert ist. Als erstes öffnen wir also die Indexdatei des Filmes (Endung .ifo) und wählen im folgenden Fenster die gewünschte Sprache. Mehrsprachige CDs
wären auch möglich, sind aber äußerst kompliziert zu erstellen.
Als nächstes müssen unter Optionen einige Parameter kontrolliert werden. Wichtig sind
auch hier die richtigen Werte für Bildwiederholrate, Seitenverhältnis usw., die aber meistens richtig erkannt werden. Unter Nachbearbeitung ist darauf zu achten, dass links die
unterste Option (HQ Bikubisch) gewählt ist. Bei eventuell vorhandenen schwarzen Streifen müssen diese weg geschnitten werden. Dazu klickt man im folgenden Fenster auf Zeige Ausgabe-Pfad. Das Schneidefenster ist selbsterklärend.
Unter Dateien müssen wir noch den gewünschten Ausgabepfad und –dateinamen wählen.
5.1.4 Einstellungen im Codec
Nach klicken auf OK landen wir wieder im Hauptbildschirm. Dort ist unter Select Output
die Option AVI Output zu wählen. Klickt man nun noch einmal auf Select Output und
wählt Configure Output Module erscheint das folgende linke Fenster. Klickt man auf das
obere Select Codec, erscheint das rechte Fenster
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In diesem Fenster wählen wir den gewünschten Codec. In unserem Fall DivX 5.0.2.
Klickt man dort auf Configure erhält man folgendes Fenster:
Die einzigen Einstellungen, die in diesem Fenster gewählt werden müssen,
sind die Kompressionsmethode und
die Bitrate. Als Kompressionsmethode
sollte man auf jeden Fall 2pass, first
pass wählen. Nur so kann man die unter 2.3.4 beschriebenen Vorteile nutzen.
Die Bitrate kann man am einfachsten
mit einem der vielen Bitrate-Calculator
errechnen lassen. Sie lässt sich aber
auch relativ einfach selber ausrechnen:
Zuerst teile man die Größe des CDRohlings in KByte (typisch 700*1024
oder 650*1024) durch die Länge des
Filmes in Sekunden. Vom Ergebnis
muss man noch die gewünschte Bitrate
für die Tonspur (typisch 64, 96 oder
128 – je nach gewünschter Qualität)
abziehen. Das Ergebnis ist die Bitrate
des Videos. Annähernd DVD-Qualität wird mittlerweile schon bei 800 erreicht.
Tragen wir nun die Bitrate ein und wechseln durch klicken auf OK wieder in das vorige
Fenster. Dort klicken wir auf das untere Select Codec. Im nun erscheinenden Fenster
müssen wir uns für eine Audiokompression entscheiden. Im mittleren Auswahlfeld wäh-
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len wir den Codec. Sollte ein MP3-Codec installiert sein, so entscheiden wir uns für diesen. Ansonsten tut es auch der „Windows Media Audio V2“-Codec. Im unteren Auswahlfeld wählen wir noch die Bitrate, für die wir uns vorher entschieden haben. Durch zweimaliges klicken auf OK landen wir wieder im Hauptfenster. Dort können wir durch Flask
es! die Kompression starten.
Da wir 2pass als Kodiermethode gewählt haben, müssen wir nach Abschluss der ersten
Runde (kann einige Stunden dauern!), die Einstellungen des Codecs (Select Output à
Configure Output à oberes Select Codec à Configure) auf 2pass, second pass abändern
und die Kompression noch einmal starten. Nach etwa der gleichen Zeit sollte das Video
fertig sein, das sich zum Beispiel mit dem Windows Media Player abspielen lässt.
5.2 DV auf ISDN (Streaming)
Möchte etwa ein Dozent selbst aufgenommene Videoinhalte einem größeren Kreis von
Studenten zur Verfügung stellen, müssen die Daten übers Internet verschickt werden. Die
Datenrate sollte dabei die eines Modems nicht überschreiten. So sind Direktvideos ohne
langwieriges Herunterladen denkbar.
Die Arbeit mit DV-Kameras ist vor allem unter Windows Me und XP sehr einfach gehalten. Wir schließen die Kamera bei laufendem Computer an die FireWire-Schnit stelle an
und die benötigten Treiber werden automatisch im Hintergrund installiert. Zusätzlich
fragt uns Windows, was
wir mit dem angeschlo ssenen Gerät machen
möchten. Wir wählen Video aufzeichnen und erhalten folgendes Fenster
des Microsoft Movie Makers:
In diesem Fenster müssen
wir einzig die Bandbreite
wählen.
Typisch
für
Webanwendungen,
die
auch mit äußerst besche idenen Modemanbindungen nachgefragt werden
Karsten Nohl
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können, ist die Einstellung Video für Webserver (28.8 kbps). Nun können wir mit einem
Klick auf Record die Aufnahme samt gleichzeitiger Kompression starten.
Die erstellte Datei lässt sich direkt über das Internet nachfragen – und das von nahezu
jeder Windowsversion.
5.3 DV auf DivX
Die Kombination der zwei beschrieben Kompressionen sieht wie folgt aus: Ein Dozent
wird gefilmt und der Film komprimiert entweder übers Internet oder auf CDs verteilt.
Wert wird diesmal vor allem auf Qualität und weniger auf Echtzeitfähigkeit gelegt.
Wir komprimieren den Film erst einmal wie im vorigen Kapitel beschrieben, wählen als
Profil aber diesmal DV-AVI (25 Mbps). Die entstehende Datei kann sehr groß werden
(190 MB pro Minute).
Um diese Datei nun im MediaPlayer oder in FlaskMPEG öffnen zu können, müssen wir
zuerst einen DV-Codec installieren. Ein solcher findet sich auf der Dokumentations-CD
oder auch bei Google, wenn man nach den Stichworten DV-Codec und download sucht.
Die Testversion reicht vollkommen aus.
Nun verfahren wir genau wie in 5.1 beschrieben. Satt der DVD-Datei öffnen wir unsere
erstellte avi- Datei. Die Installation des Thunder-PlugIns sowie die Sprachauswahl entfallen.
Karsten Nohl
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6 Dokumentations-CD
Die Dokumentations-CD hat folgende Struktur:
•
o Ausgangsdateien
„Geris Game“ Dateien
o Clips nachher
Kurzclips für Präsentation
o Clips vorher
Quellen für Kurzclips
o Fehlversuche
Kompressionsfehler
o Nachher
„Geris Game“ komprimiert
•
Bilder
•
Programme
•
Karsten Nohl
Beispielvideos
Bilder der Dokumentation
o Codecs
DivX und DV-Codec
o Kompression
Kompressionstools
o Umwandlungen
Formatumwandlungen
Quellen
Informationsdokumente
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7 Literaturverzeichnis und Internet-Links
Anhand des folgenden Buches habe ich die erste Einarbeitung in das Thema vorgeno mmen. Es deckt gegenüber den anderen Quellen verstärkt den mathematisch technischen
Hintergrund ab:
•
Multimediatechnologie von Ralf Steinmetz, 3. Auflage erschienen 2000 im Springer-Verlag, ISBN 3-540-67332-6
Die mit Abstand meisten Informationen habe ich dem Internet entnommen. Vor allem zu
konkreten Problemen führt die Google-Suchmaschine schnell zu einer Antwort. Folgende
Seiten enthalten besonders viele und gut ausgearbeitete Informationen:
•
SlashCam-VideoX: große Artikelsammlung zu Hintergründen, Codecs und DV.
http://www.slashcam.de/
•
Introduction to Quicktime: Hintergrundinformationen zu Quicktime (für Programmierer).
http://developer.apple.com/quicktime/qttutorial/index.html
•
MPEG-Seiten der Universität Berkeley: Hintergrund von MPEG-1, -2 und -4
http://bmrc.berkeley.edu/frame/research/mpeg/mpeg_overview.html
•
MPEG-Homepage: inoffizielle Seite mit viel technischem Hintergrund zu allen
MPEG-Standards
http://mpeg.telecomitalialab.com/
•
DigiVIDEO Web: viele Anleitungen zu Kompression und Bearbeitung
http://digilander.iol.it/digivideoweb/homegb.htm
•
NickyGuides: BESTE Sammlung von Anleitungen für DivX und VideoCD
http://nickyguides.digital-digest.com
•
DivX-Digest:
BESTE Fundquelle
http://www.divx-digest.com
für
Software
rund
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Video
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Anwender in den Newsgroup -Foren:
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