IRT - TU Ilmenau
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Institut für Rundfunktechnik Regionalveranstaltung Regionalveranstaltung der der FKTG FKTG Thüringen Thüringen und und der der TU TU Ilmenau Ilmenau Ilmenau, Ilmenau, 7.Mai 7.Mai 2002 2002 MPEG-Kompression im Fernsehalltag und die Auswirkungen von Rekomprimierung auf die Bildqualität. Reinhard Reinhard Knör, Knör, IRT IRT München München © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 1 Agenda ? © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 2 Agenda a) Von der analogen Einfalt zur digitalen Vielfalt ? © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 2 Agenda a) Von der analogen Einfalt zur digitalen Vielfalt b) Neue Kompressionssysteme für die FS-Produktion ? ! Empfehlungen der EBU/SMPTE Task Force ! Neue digitale MAZ Formate ! Datentransparente Schnittstellen ! Filetransfer + Systemaspekt © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 2 Agenda a) Von der analogen Einfalt zur digitalen Vielfalt b) Neue Kompressionssysteme für die FS-Produktion ? ! Empfehlungen der EBU/SMPTE Task Force ! Neue digitale MAZ Formate ! Datentransparente Schnittstellen ! Filetransfer + Systemaspekt c) MPEG-2 422P@ML in der FS-Produktion ! Kaskadierung unterschiedlicher Implementierungen ! Ergebnisse mit Demonstration ! D-10 (MPEG IMX) Implementierung © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 2 Agenda a) Von der analogen Einfalt zur digitalen Vielfalt b) Neue Kompressionssysteme für die FS-Produktion ? ! Empfehlungen der EBU/SMPTE Task Force ! Neue digitale MAZ Formate ! Datentransparente Schnittstellen ! Filetransfer + Systemaspekt c) MPEG-2 422P@ML in der FS-Produktion ! Kaskadierung unterschiedlicher Implementierungen ! Ergebnisse mit Demonstration ! D-10 (MPEG IMX) Implementierung d) Zukünftige Anforderungen + Verbesserungspotential © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 2 Agenda a) Von der analogen Einfalt zur digitalen Vielfalt b) Neue Kompressionssysteme für die FS-Produktion ? ! Empfehlungen der EBU/SMPTE Task Force ! Neue digitale MAZ Formate ! Datentransparente Schnittstellen ! Filetransfer + Systemaspekt c) MPEG-2 422P@ML in der FS-Produktion ! Kaskadierung unterschiedlicher Implementierungen ! Ergebnisse mit Demonstration ! D-10 (MPEG IMX) Implementierung d) Zukünftige Anforderungen + Verbesserungspotential e) Zusammenfassung © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 2 A Von der analogen Einfalt zur digitalen Vielfalt! © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 3 Von der analogen Einfalt zur digitalen Vielfalt Video Data Audio Application Uncompressed Rec.6o1 D-5 Container Network Transport Mechanism 10 Bit SDI Data Link & Physical © IRT / Produktionstechnik Fernsehen VBI Audio Data [email protected] Active Video Video Mai 2002 4 Von der analogen Einfalt zur digitalen Vielfalt Video Data Audio Application Uncompressed Rec.6o1 Decompression D-5 Container Network Transport Mechanism Digi-Beta ?? ? Bit 10 Bit SDI Data Link & Physical © IRT / Produktionstechnik Fernsehen VBI Audio Data [email protected] Active Video Video Mai 2002 5 Von der analogen Einfalt zur digitalen Vielfalt Video Data Audio Application Uncompressed Rec.6o1 Container Network Transport Mechanism M-JPEG (NLE) Decompression D-5 Digi-Beta ?? 8? Bit 10 Bit SDI Data Link & Physical © IRT / Produktionstechnik Fernsehen VBI Audio Data [email protected] Active Video Video Mai 2002 6 Von der analogen Einfalt zur digitalen Vielfalt Video Data Audio Application Uncompressed Rec.6o1 Decompression D-5 Container Network Transport Mechanism DV MPEG M-JPEG (NLE) Digi-Beta ?? 8? Bit 10 Bit SDI Data Link & Physical © IRT / Produktionstechnik Fernsehen VBI Audio Data [email protected] Active Video Video Mai 2002 7 Kompressions-Dilemma in der FS-Produktion Different compression schemes for different TV applications ITU-R BT.601 Dig Beta / M-JPEG implementations / DV based / SX / MPEG-2 422P@ML / MPEG (ML@MP) / HDCT / ... Different or variable data rates for different TV areas Acquisition / Production / Graphics / NLE / Contribution / Archives /Broadcast © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 8 Kompressions-Dilemma in der FS-Produktion Different compression schemes for different TV applications ITU-R BT.601 Dig Beta / M-JPEG implementations / DV based / SX / MPEG-2 422P@ML / MPEG (ML@MP) / HDCT / ... Different or variable data rates for different TV areas Acquisition / Production / Graphics / NLE / Contributi Contribution / Archives /Broadcast ! ! ! ! ! compression scheme improved compression scheme different improved compression schemes several versions of different compression schemes improved several versions of different compression schemes © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 8 Kompressions-Dilemma in der FS-Produktion Different compression schemes for different TV applications ITU-R BT.601 Dig Beta / M-JPEG implementations / DV based / SX / MPEG-2 422P@ML / MPEG (ML@MP) / HDCT / ... Different or variable data rates for different TV areas Acquisition / Production / Graphics / NLE / Contributi Contribution / Archives /Broadcast ! ! ! ! ! compression scheme improved compression scheme different improved compression schemes several versions of different compression schemes improved several versions of different compression schemes CASCADING of improved several versions of different compression schemes ... © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 8 Kompressions-Dilemma in der FS-Produktion © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 9 STUDIOAUSGANG Legend Source D5 SDI EBU 21 Mb PAL RfA 1 PAL MAZ DigiBeta SDI NLE AVR77 SDI RfA 2 PAL MAZ DigiBeta SDI NLE AVR77 SDI SendeSendeweg SDI Server 48 Mb SDI Contribution EBU (international) MAZ DigiBeta MAZ DigiBeta PAL SDI NLE AVR77 SDI MAZ DigiBeta SDI DEMO Contribution ARDARD-STP (national) Beispiel B: Konventionelle Produktionstechnik heutzutage typische Produktionskette mit mehrfacher Kaskadierung unterschiedlicher Kompressionsverfahren von verschiedenen „state of the art“ Produktionsgeräten (MAZ, NLE, Server). ! Übliche alltägliche Praxis, daher als durchschnittliches Beispiel durchaus geeignet. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 10 B Neue Kompressionssysteme für die FS-Produktion: ! Empfehlungen der EBU/SMPTE Task Force ! Neue digitale MAZ Formate ! Datentransparente Schnittstellen ! Filetransfer + Systemaspekt © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 11 Kompressions-Auswahl – Der Entscheidungsbaum M-JPEG DigiBeta DV-based 422 MPEG-2@ML Wavelet Fractal N M-JPEG DigiBeta Wavelet Fractal No open Standard Y User Requirement Compliant? 422 MPEG-2P @ML DV-based Single member per family? Y EBU subj. Tests EBU statement on compression for Mainstream broadcasting Networked editing granularity: 1 frame Market penetration N News-Sports - Magazine Y Single compression Scheme? 4:2:2 MPEG-2P @ML N DV - based Compliance with functional requirements © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] „Mainstream“ Agile DV family decoders N MPEG-2 decoders Common decoder for MPEG and DV? Y Mai 2002 12 Kompression - Bildqualität 7. Generation ITU-R BT.601 - Digital Betacam - SONY 4:2:2 MPEG-2@ML, 50 Mb/s - DV Based, 50Mb/s - Betacam SP Viewing Distance 4H Picture Quality 60 Better <------------------------->Worse 50 40 NDR Lady Noisy Stars Barcellona Renata&Butterflies Mobile&Calendar GENERAL Improvement 30 Not prefiltered 20 10 12,5% Quasi Transparent Threshold 0 -10 ITU-R BT.601 Digital Betacam DV-Based 50Mb/s 422P, 50 Mb/s © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Betacam SP Mai 2002 13 EBU / SMPTE - Task Force, 1998 IMPAIRMENT worse Quasi Transparent Threshold S3 S1 better S3 S2 S4 S5 S6 422 DV based 50 Mb/s S4 S1 S5 S6 S2 MPEG-2 422P@ML, 50 Mb/s *) measured at 4H viewing distance after 7 generations of compression, for 5 different scenes S1 to S5 Sequences: S1 – NDR Lady S2 – Noisy Stars S3 – Barcelona © IRT / Produktionstechnik Fernsehen S4 – Renata & Butterflies S5 – Mobile & Calendar S6 - General [email protected] Mai 2002 14 DVTR: Kompressions-Familien + Systemaspekt Transparent D-1 D-1Format Format Composite D-2 D-2Format Format © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] D-3 D-3Format Format Mai 2002 15 Specific Compression DVTR: Kompressions-Familien + Systemaspekt Digital DigitalBETA BETA DCTd DCTd Transparent D-1 D-1Format Format D-5 D-5Format Format Composite D-2 D-2Format Format D-3 D-3Format Format © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 15 MPEG-2 *specific BETACAM BETACAMSX SX Specific DV DV DV based DVCPRO DVCPRO(D-7) (D-7) DV home Compression DVTR: Kompressions-Familien + Systemaspekt Digital DigitalBETA BETA DCTd DCTd Transparent D-1 D-1Format Format D-5 D-5Format Format Composite D-2 D-2Format Format D-3 D-3Format Format © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 15 DV DV MPEG-2 *specific BETACAM BETACAMSX SX Specific DVCPRO DVCPRO(D-7) (D-7) DV based Digital DigitalSS(D-9) (D-9) DV home Compression DVTR: Kompressions-Familien + Systemaspekt Digital DigitalBETA BETA DCTd DCTd Transparent D-1 D-1Format Format D-5 D-5Format Format Composite D-2 D-2Format Format D-3 D-3Format Format © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 15 DVCAM DVCAM DV DV MPEG-2 *specific BETACAM BETACAMSX SX Specific DVCPRO DVCPRO(D-7) (D-7) DV based Digital DigitalSS(D-9) (D-9) DV home Compression DVTR: Kompressions-Familien + Systemaspekt Digital DigitalBETA BETA DCTd DCTd Transparent D-1 D-1Format Format D-5 D-5Format Format Composite D-2 D-2Format Format D-3 D-3Format Format © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 15 DVTR: Kompressions-Familien + Systemaspekt DVCAM DVCAM DV DV MPEG-2 *specific BETACAM BETACAMSX SX Specific DVCPRO DVCPRO(D-7) (D-7) DV based Digital DigitalSS(D-9) (D-9) DV home Compression DVCPRO50 DVCPRO50(D-7) (D-7) Digital DigitalBETA BETA DCTd DCTd Transparent D-1 D-1Format Format D-5 D-5Format Format Composite D-2 D-2Format Format D-3 D-3Format Format © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 15 DVTR: Kompressions-Familien + Systemaspekt DVCAM DVCAM DV DV MPEG-2 *specific BETACAM BETACAMSX SX Specific DVCPRO DVCPRO(D-7) (D-7) DV based Digital DigitalSS(D-9) (D-9) IMX IMX(D-10) (D-10) DV home Compression DVCPRO50 DVCPRO50(D-7) (D-7) Digital DigitalBETA BETA DCTd DCTd Transparent D-1 D-1Format Format D-5 D-5Format Format Composite D-2 D-2Format Format D-3 D-3Format Format © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 15 IMX / D-10 Standardisierung © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 16 IMX / D-10 Standardisierung 1. SMPTE 365M: For Digital Television Tape Recording 12.65 mm Type D-10 Format 525/60 and 625/50 ! specifies a D-10 VTR, does not cover picture quality considerations, nor interface specifications on a normative basis. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 16 IMX / D-10 Standardisierung 1. SMPTE 365M: For Digital Television Tape Recording 12.65 mm Type D-10 Format 525/60 and 625/50 ! specifies a D-10 VTR, does not cover picture quality considerations, nor interface specifications on a normative basis. 2. SMPTE proposed recommended practise MPEG-2 operating ranges (Source Pro-MPEG Forum) ! document has educational character only. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 16 IMX / D-10 Standardisierung 1. SMPTE 365M: For Digital Television Tape Recording 12.65 mm Type D-10 Format 525/60 and 625/50 ! specifies a D-10 VTR, does not cover picture quality considerations, nor interface specifications on a normative basis. 2. SMPTE proposed recommended practise MPEG-2 operating ranges (Source Pro-MPEG Forum) ! document has educational character only. 3. SMPTE proposed recommended practise MPEG-2 operating ranges applications (Source Pro-MPEG Forum) ! document has educational character only. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 16 IMX / D-10 Standardisierung 1. SMPTE 365M: For Digital Television Tape Recording 12.65 mm Type D-10 Format 525/60 and 625/50 ! specifies a D-10 VTR, does not cover picture quality considerations, nor interface specifications on a normative basis. 2. SMPTE proposed recommended practise MPEG-2 operating ranges (Source Pro-MPEG Forum) ! document has educational character only. 3. SMPTE proposed recommended practise MPEG-2 operating ranges applications (Source Pro-MPEG Forum) ! document has educational character only. 4. SMPTE 356M: D-10 Type MPEG-2 4:2:2P@ML Stream Specifications 525/60 and 625/50 ! to achieve interconnectivity for VTR based systems, does not cover picture quality considerations, ! specifies some constraints, e.g. GOP = 250 kByte/Frame, data stream structure to support stunt modes. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 16 Von der analogen Einfalt zur digitalen Vielfalt Video Data Audio Application Uncompressed Rec.6o1 Decompression D-5 Container Network Transport Mechanism DV MPEG M-JPEG (NLE) Digi-Beta ?? 8? Bit 10 Bit SDI Data Link & Physical © IRT / Produktionstechnik Fernsehen VBI Audio Data [email protected] Active Video Video Mai 2002 17 Verbesserungspotential: Transportströme Data Audio Video Application Uncompressed Rec.6o1 Decompression D-5 Container Network Transport Mechanism DV M-JPEG (NLE) MPEG Digi-Beta ?? 8? Bit 10 Bit SDTI SDI Data Link & Physical © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Active Active Video Video VBI VBI Header Data Audio [email protected] Data Data VideoData Mai 2002 18 Verbesserungspotential: Transportströme Data Audio Video Application Uncompressed Rec.6o1 Decompression D-5 Container Network Transport Mechanism DV DV / DIF Stream M-JPEG (NLE) MPEG CP MPEG (TS,PES) Digi-Beta ?? 8? Bit FC-AV 10 Bit SDTI SDI Data Link & Physical © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Active Active Video Video VBI VBI Header Data Audio [email protected] Data Data VideoData Mai 2002 19 Verbesserungspotential: Transportströme Data Audio Video Application Uncompressed Rec.6o1 Decompression D-5 Container Network Transport Mechanism DV DV / DIF Stream 10 Bit SDTI SDI Data Link & Physical CP MPEG (TS,PES) Digi-Beta ?? 8? Bit FC-AV AAL RTP / RSVP FCClass IP TCP, UDP) ATM Active Active Video Video VBI VBI Header Data Audio SDH / SONET © IRT / Produktionstechnik Fernsehen M-JPEG (NLE) MPEG [email protected] Data FC Physical Data VideoData Ethernet, etc Mai 2002 20 Systemaspekt und Interoperabilität ARCHIVE “HSM” PLAY OUT “Server” PRODUCTION “Server” UNIFORM COMPRESSION FORMAT Data-interface Data - interface DIDITAL VIDEOCASSETTE RECORDER DVW-A 500 BETACAM DIDITAL VIDEOCASSETTE RECORDER DVW-A 500 BETACAM POWER ON OFF 40 40 40 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 0-10 -20 -40 40 0-10 -20 -40 40 0-10 -20 -40 0-10 -20 -40 0-10 -20 -40 POWER ON OFF ANALOG/ PHONES CH-1 CH-2 CH-3 CH-4 CUE CHANNEL C ONDITI ON PB ASSEMBLE INSERT VIDEO MENU TI MECODE ANALOG R TRIM + - Reset CH-1 CH-2 CH-3 CH-4 PREREAD CONFI PB IN AUDIO OUT DELETE AUTO EDIT REVIEW Seconds COMPOSITE MENU PREROLL S ET REC COUNTER U-BITHOLD VAR REVERSE TC CTL PLAYER RECORDE R REC INHIBIT EDIT 40 40 20 10 20 10 20 10 20 10 0-10 -20 -40 40 0-10 -20 -40 0-10 -20 -40 0-10 -20 -40 FORWARD REMOTE 1(9P) faster than real time faster than real time CHANNEL C ONDITI ON PULL FOR VARIABLE DISPLAY PB ASSEMBLE OUT EJECT REW PLAY F FWD STOP acquisition material on tape VIDEO INSERT AES/EBU MONITOR SELECT L DIGITAL ANALOG R LTD COMPOSITE SHUTTLE CUE TI MECODE TRIM + - Reset Hours CH-1 CH-2 CH-3 CH-4 Minutes PREREAD CONFI PB IN AUDIO OUT ONOFF Seconds MENU ONOFF STANDBY DELETE AUTO EDIT REVIEW S ET COUNTER PREROLL U-BITHOLD REMOTE 1(9P) 2(50P) RS-232C VAR REVERSE TC FORWARD CTL PLAYER RECORDE R REC INHIBIT EDIT SERVO ENTRY IN JOG SHUTTLE Frames E E SETUP TI MECODE REC DMC EDIT PREVIEW NLE MENU 2 KEY INHIBI T FULL/FINE DIGITAL INPU T AUDIO INP UT/ MONITOR S ELECT VIDEO INPUT SELECT SELECT CH-1 CH-2 CH-3 C H-4 SIF SIF CUE COMPONEN T REC 2(50P) RS-232C SERVO ENTRY IN JOG SHUTTLE Frames E E SETUP TI MECODE ONOFF ONOFF STANDBY DMC EDIT Minutes 40 ANALOG/ AES/EBU L MONITOR SELECT DIGITAL LTD SHUTTLE CUE Hours PREVIEW 2 KEY INHIBI T 40 20 10 0-10 -20 -40 PHONES CH-1 CH-2 CH-3 CH-4 CUE INPU T AUDIO INP UT/ MONITOR S ELECT VIDEO INPUT SELECT SELECT CH-1 CH-2 CH-3 C H-4 SIF SIF CUE COMPONEN T REC PULL FOR VARIABLE DISPLAY FULL/FINE DIGITAL OUT EJECT REW PLAY F FWD STOP finished programme on tape compressed + packetized © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 21 SDTI: Datentransparent + schneller als Echtzeit Real time transfer via SDTI Mapping of DVCAM data into SDTI Monitor picture (SDTI output of DVCAM connected to SDI input of a studio monitor). © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 22 SDTI: Datentransparent + schneller als Echtzeit 4 times faster than real time transfer via SDTI Real time transfer via SDTI Mapping of DVCAM data into SDTI Mapping of DVCAM data into SDTI Monitor picture (SDTI output of DVCAM connected to SDI input of a studio monitor). © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 22 Ergebnisse © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 23 Layer Model und Content Mapping – Wo sind wir? Metadata Video Audio Metadata Data Video Audio 010 101 SMPTE 305M ITU-R Draft ITU-R BT.601 ITU-R BT.656 010 101 SDTI SDTI Transport Protocol Transport Protocol Signal Format (SAV, EAV, Code) Signal Format (SAV, EAV, Code) Coax optical Coax optical © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Data [email protected] SMPTE 305M ITU-R Draft ITU-R BT.601 ITU-R BT.656 Mai 2002 24 Layer Model und Content Mapping – Wo sind wir? Metadata Data Video Audio SMPTE 305M ITU-R Draft ITU-R BT.601 ITU-R BT.656 DV 25/50 Mapping SMPTE Standard 321M DV 25/50 mapping Mapping proposed SMPTE Standard Standard 321M 422p@ML ISO/IEC...... Studioprofiles? SDTI- PF (TS) 332M DV 25/50 compression proposed SMPTE Standard Standard 314M DV- IEC 4:2:0 IEC DV 25/50 (4:1:1 & 4:2:2) compression Standard 314M QSDI SMPTE322 SMPTE326 010 101 DVCAM (Content Package) QSDI SMPTE322 SDTI-CP DV- IEC 4:2:0 IEC Studioprofiles? DVCAM 422p@ML ISO/IEC...... SDTI- PF (TS) 332M SNF (SX) Sony Native Format IP Mapping (Draft) 010 101 SDTI SDTI Transport Protocol Transport Protocol Signal Format (SAV, EAV, Code) Signal Format (SAV, EAV, Code) Coax optical Coax optical © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Data [email protected] SDTI-CP (Content Package) SMPTE 326 IP Mapping (Draft) Audio SNF (SX) Sony Native Format Video Metadata SMPTE 305M ITU-R Draft ITU-R BT.601 ITU-R BT.656 Mai 2002 25 Layer Model und Content Mapping – Wo sind wir? Metadata Data File Format Domain Data 010 101 DV 25/50 Mapping SMPTE Standard 321M DV 25/50 mapping Mapping proposed SMPTE Standard Standard 321M 422p@ML ISO/IEC...... Studioprofiles? SDTI-CP (Content Package) Common Container, Streaming/Storage Wrapper, (z.B. ASF, Quicktime, OMFI, MXF, AAF) SMPTE326 SMPTE 305M ITU-R Draft SDTI SDTI Transport Protocol Transport Protocol SMPTE 326 IP Mapping (Draft) DV 25/50 compression proposed SMPTE Standard Standard 314M SNF (SX) Sony Native Format DV 25/50 (4:1:1 & 4:2:2) compression Standard 314M DV- IEC 4:2:0 IEC DV- IEC 4:2:0 IEC Audio SDTI- PF (TS) 332M (Content Package) QSDI SMPTE322 SDTI-CP DVCAM Studioprofiles? SDTI- PF (TS) 332M SNF (SX) Sony Native Format IP Mapping (Draft) 010 101 422p@ML ISO/IEC...... Video QSDI SMPTE322 Audio DVCAM Video Metadata SMPTE 305M ITU-R Draft ProtocolsSignal (z.B. FTP, FTP+, TCP, UDP, XTP, RSVP) Format Signal Format ITU-R BT.601 ITU-R BT.656 (SAV, EAV, Code) (SAV, EAV, Code) Coax optical Coax optical ITU-R BT.601 ITU-R BT.656 Transports (SDTI, ATM, FC, 1394, IP, XY-Ethernet etc.) © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 26 C Kaskadierung von unterschiedlichen Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, I-Frame, 50 Mb/s Kompression Auswirkungen auf die Bildqualität. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 27 Aufgabenstellung © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 28 Aufgabenstellung ! Vergleich und Bewertung der resultierenden Bildqualität von Kaskadierungsketten mit unterschiedlichen Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, I-Frame, 50 Mb/s Kompression. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 28 Aufgabenstellung ! Vergleich und Bewertung der resultierenden Bildqualität von Kaskadierungsketten mit unterschiedlichen Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, I-Frame, 50 Mb/s Kompression. ! Referenz ist eine Kaskadierungskette die nur aus der Sony Implementierung für den IMX Recorder besteht. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 28 Aufgabenstellung ! Vergleich und Bewertung der resultierenden Bildqualität von Kaskadierungsketten mit unterschiedlichen Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, I-Frame, 50 Mb/s Kompression. ! Referenz ist eine Kaskadierungskette die nur aus der Sony Implementierung für den IMX Recorder besteht. ! Diese Referenzkette ist aus sieben hintereinander geschalteten IMX Recordern (sieben Generationen), die über eine „SDI“ Schnittstelle verbunden sind, zusammengesetzt. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 28 Aufgabenstellung ! Vergleich und Bewertung der resultierenden Bildqualität von Kaskadierungsketten mit unterschiedlichen Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, I-Frame, 50 Mb/s Kompression. ! Referenz ist eine Kaskadierungskette die nur aus der Sony Implementierung für den IMX Recorder besteht. ! Diese Referenzkette ist aus sieben hintereinander geschalteten IMX Recordern (sieben Generationen), die über eine „SDI“ Schnittstelle verbunden sind, zusammengesetzt. ! Zwischen jeder Generation wird ein „Pixel Shift“ durchgeführt. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 28 Aufgabenstellung ! Vergleich und Bewertung der resultierenden Bildqualität von Kaskadierungsketten mit unterschiedlichen Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, I-Frame, 50 Mb/s Kompression. ! Referenz ist eine Kaskadierungskette die nur aus der Sony Implementierung für den IMX Recorder besteht. ! Diese Referenzkette ist aus sieben hintereinander geschalteten IMX Recordern (sieben Generationen), die über eine „SDI“ Schnittstelle verbunden sind, zusammengesetzt. ! Zwischen jeder Generation wird ein „Pixel Shift“ durchgeführt. ! Eine zweite einheitliche Kaskadierungskette mit der Matrox Implementierung wurde erstellt. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 28 MPEG-2 422P@ML, I-Frame, 50 Mb/s, Implementierungen 1 SONY IMX, MSW-M2000P Digitale MAZ 2 Matrox DigiSuite 4.1 mit Incite 2.8 NLE System 3 GVG XP PVS1000, Media Platform Server 4 Fast Silver NLE System © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 29 MPEG-2 422P@ML, I-Frame, 50 Mb/s, Implementierungen 1 SONY IMX, MSW-M2000P Digitale MAZ 2 Matrox DigiSuite 4.1 mit Incite 2.8 NLE System 3 GVG XP PVS1000, Media Platform Server 4 Fast Silver NLE System Zusätzlich wurde auch ein NLE System mit „Motion-JPEG“ Kompression 2:1, von der Firma Avid mit eingebunden. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 29 MPEG-2 422P@ML, I-Frame, 50 Mb/s, Implementierungen 1 SONY IMX, MSW-M2000P Digitale MAZ 2 Matrox DigiSuite 4.1 mit Incite 2.8 NLE System 3 GVG XP PVS1000, Media Platform Server 4 Fast Silver NLE System Zusätzlich wurde auch ein NLE System mit „Motion-JPEG“ Kompression 2:1, von der Firma Avid mit eingebunden. 5 Avid Media Composer 9000 XL, MJPEG 2:1 © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] NLE System Mai 2002 29 Produktion der Testketten Test-Material D-5 Zwischenband DigiBeta AusgangsMaterial D-5 A) Erstellung des Ausgangsmaterials für den Kaskadierungstest © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 30 Produktion der Testketten Test-Material D-5 Zwischenband DigiBeta AusgangsMaterial D-5 A) Erstellung des Ausgangsmaterials für den Kaskadierungstest Abspielen SDI D-5 „Pixel Shift“ D-1 in EE Jeweiliges Kettenglied SDI ! Aufzeichnen ! Ausspielen SDI Aufzeichnen D-5 B) Prinzipielle Darstellung der Produktion eines Kettengliedes © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 30 Produktion der Testketten KEIN SHIFT AusgangsMaterial D-5 (DigiBeta) SPATIAL SHIFT 1. Kettenglied --- 3. Kettenglied + 1 Zeile 5. Kettenglied SPATIAL SHIFT + 1 Zeile SPATIAL SHIFT 4. Kettenglied + 1 Zeile SPATIAL SHIFT 2. Kettenglied 6. Kettenglied - 1 Zeile SPATIAL SHIFT + 1 Sample SPATIAL SHIFT - 2 Zeilen - 1 Sample 7. Kettenglied C) Prinzipielle Darstellung der ausgeführten „Pixel Shift“ entlang einer Kette © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 31 Pixel Shift D-1 Sample n D-1 Sample n+1 Zeile n Zeile n+1 Zeile n+2 Zeile n+3 © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 32 Pixel Shift D-1 Sample n D-1 Sample n+1 Zeile n Zeile n+1 Zeile n+2 Zeile n+3 © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 32 Pixel Shift D-1 Sample n D-1 Sample n+1 Zeile n Zeile n+1 Zeile n+2 Zeile n+3 © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 32 Pixel Shift D-1 Sample n D-1 Sample n+1 Zeile n Zeile n+1 Zeile n+2 Zeile n+3 © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 32 Pixel Shift D-1 Sample n D-1 Sample n+1 Zeile n Zeile n+1 Zeile n+2 Zeile n+3 © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 32 Pixel Shift D-1 Sample n D-1 Sample n+1 Zeile n Zeile n+1 Zeile n+2 Zeile n+3 © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 32 Pixel Shift D-1 Sample n D-1 Sample n+1 Zeile n Zeile n+1 Zeile n+2 Zeile n+3 © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 32 Testketten: Unterschiedliche Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, 50 Mb/s, I-Frame Kompession Digital Betacam IMX 1.Gen IMX 2.Gen © IRT / Produktionstechnik Fernsehen IMX 3.Gen 1 [email protected] IMX 4.Gen IMX 5.Gen IMX 6.Gen IMX 7.Gen Mai 2002 33 Testketten: Unterschiedliche Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, 50 Mb/s, I-Frame Kompession Digital Betacam IMX 1.Gen IMX 2.Gen IMX 3.Gen Digital Betacam Matrox 1.Gen Matrox 2.Gen Matrox 3.Gen © IRT / Produktionstechnik Fernsehen 1 IMX 4.Gen IMX 5.Gen IMX 6.Gen IMX 7.Gen 2 Matrox 4.Gen Matrox 5.Gen Matrox 6.Gen Matrox 7.Gen [email protected] Mai 2002 33 Testketten: Unterschiedliche Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, 50 Mb/s, I-Frame Kompession Digital Betacam IMX 1.Gen IMX 2.Gen IMX 3.Gen Digital Betacam Matrox 1.Gen Matrox 2.Gen Matrox 3.Gen Digital Betacam Avid M-JPEG GVG Matrox © IRT / Produktionstechnik Fernsehen 1 IMX 4.Gen IMX 5.Gen IMX 6.Gen IMX 7.Gen 2 Matrox 4.Gen Matrox 5.Gen Matrox 6.Gen Matrox 7.Gen 3 GVG Matrox GVG Matrox [email protected] Mai 2002 33 Testketten: Unterschiedliche Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, 50 Mb/s, I-Frame Kompession Digital Betacam IMX 1.Gen IMX 2.Gen IMX 3.Gen Digital Betacam Matrox 1.Gen Matrox 2.Gen Matrox 3.Gen Digital Betacam Avid M-JPEG GVG Matrox Digital Betacam IMX GVG Matrox © IRT / Produktionstechnik Fernsehen 1 IMX 4.Gen IMX 5.Gen IMX 6.Gen IMX 7.Gen 2 Matrox 4.Gen Matrox 5.Gen Matrox 6.Gen Matrox 7.Gen 3 GVG Matrox GVG Matrox 4 IMX Matrox IMX Matrox [email protected] Mai 2002 33 Testketten: Unterschiedliche Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, 50 Mb/s, I-Frame Kompession Digital Betacam IMX 1.Gen IMX 2.Gen IMX 3.Gen Digital Betacam Matrox 1.Gen Matrox 2.Gen Matrox 3.Gen Digital Betacam Avid M-JPEG GVG Matrox Digital Betacam IMX GVG Matrox Digital Betacam Matrox GVG Matrox © IRT / Produktionstechnik Fernsehen 1 IMX 4.Gen IMX 5.Gen IMX 6.Gen IMX 7.Gen 2 Matrox 4.Gen Matrox 5.Gen Matrox 6.Gen Matrox 7.Gen 3 GVG Matrox GVG Matrox 4 IMX Matrox IMX Matrox 5 GVG Matrox GVG Matrox [email protected] Mai 2002 33 Testketten: Unterschiedliche Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, 50 Mb/s, I-Frame Kompession Digital Betacam Matrox Avid M-JPEG © IRT / Produktionstechnik Fernsehen GVG 6 [email protected] Avid M-JPEG Fast Matrox Avid M-JPEG Mai 2002 34 Testketten: Unterschiedliche Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, 50 Mb/s, I-Frame Kompession Digital Betacam Matrox Avid M-JPEG GVG Digital Betacam FAST GVG Matrox © IRT / Produktionstechnik Fernsehen 6 Avid M-JPEG Fast Matrox Avid M-JPEG 7 GVG Matrox GVG Matrox [email protected] Mai 2002 34 Testketten: Unterschiedliche Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, 50 Mb/s, I-Frame Kompession Digital Betacam Matrox Avid M-JPEG GVG Digital Betacam FAST GVG Matrox Digital Betacam Avid M-JPEG GVG Matrox 6 Avid M-JPEG Fast Matrox Avid M-JPEG 7 GVG Matrox GVG Matrox 8 GVG Matrox GVG Matrox 5 Generationen © IRT / Produktionstechnik Fernsehen 5 Generationen [email protected] Mai 2002 34 Testketten: Unterschiedliche Implementierungen der MPEG-2 422P@ML, 50 Mb/s, I-Frame Kompession Digital Betacam Matrox Avid M-JPEG GVG Digital Betacam FAST GVG Matrox Digital Betacam Avid M-JPEG GVG Matrox 6 Avid M-JPEG Fast Matrox Avid M-JPEG 7 GVG Matrox GVG Matrox 8 GVG Matrox GVG Matrox GVG Matrox 5 Generationen Digital Betacam Avid M-JPEG 5 Generationen GVG Matrox 9 GVG Matrox 5 Generationen © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 34 Ergebnisse © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 35 Zusammenfassung der Ergebnisse © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 36 Zusammenfassung der Ergebnisse 1. Bei normalem Betrachtungsabstand und durchschnittlichen Bildsequenzen haben auch Experten ihre Schwierigkeiten entsprechende Unterschiede zwischen den Bildqualitäten am Ende der einzelnen Kaskadierungsketten (bei jeweils gleicher Anzahl der Kettenglieder) festzustellen. Nur bei kritischen Bildsequenzen werden leichte Unterschiede bezüglich der Auflösung und des Kodierungsrauschens erkannt. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 36 Zusammenfassung der Ergebnisse 1. Bei normalem Betrachtungsabstand und durchschnittlichen Bildsequenzen haben auch Experten ihre Schwierigkeiten entsprechende Unterschiede zwischen den Bildqualitäten am Ende der einzelnen Kaskadierungsketten (bei jeweils gleicher Anzahl der Kettenglieder) festzustellen. Nur bei kritischen Bildsequenzen werden leichte Unterschiede bezüglich der Auflösung und des Kodierungsrauschens erkannt. 2. Generell kann festgestellt werden, dass bei Ketten die eine oder mehrere IMX Implementierungen beinhalten bei kritischen Sequenzen etwas weniger Auflösung aber auch etwas weniger Kodierungsrauschen sichtbar ist. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 36 Zusammenfassung der Ergebnisse 3. In jedem Fall, ist aber der Grad der Beeinflussung der Bildqualität am Ende einer normalen Kaskadierungskette (mit sieben Kettengliedern) bei normalem Betrachtungsabstand kaum wahrzunehmen. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 37 Zusammenfassung der Ergebnisse 3. In jedem Fall, ist aber der Grad der Beeinflussung der Bildqualität am Ende einer normalen Kaskadierungskette (mit sieben Kettengliedern) bei normalem Betrachtungsabstand kaum wahrzunehmen. 4. Die beiden Ketten mit einer erhöhten Anzahl von Mehrfachgenerationen (Kette 8 und 9) zeigen entsprechend mehr Kodierungsrauschen bei schwierigerem Bildmaterial. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 37 Zusammenfassung der Ergebnisse 5. Die Ergebnisse zeigen, dass bezüglich der resultierenden Bildqualität die unterschiedlichen MPEG-2 422P@ML, 50 Mb/s, I-Frame Implementierungen fast gleichwertige Leistungsfähigkeit bereitstellen. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 38 Zusammenfassung der Ergebnisse 5. Die Ergebnisse zeigen, dass bezüglich der resultierenden Bildqualität die unterschiedlichen MPEG-2 422P@ML, 50 Mb/s, I-Frame Implementierungen fast gleichwertige Leistungsfähigkeit bereitstellen. 6. Zu beachten ist allerdings, dass nur die IMX Implementierung (Magnetbandaufzeichnung!) mit einer definierten Anzahl von Bytes pro Vollbild (die in keinem Fall überschritten werden darf) arbeitet. Alle anderen in diesem Test eingesetzten Implementierungen (Aufzeichnung auf Disk!) unterliegen nicht dieser Limitierung. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 38 Zusammenfassung der Ergebnisse 7. Zusätzlich ist anzumerken, dass die aktuelle Avid Implementierung der M-JPEG Kompression 2:1 gegenüber der vorausgegangenen AVR77 Implementierung erhebliche Leistungssteigerung aufweist. ? © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 39 Zusammenfassung der Ergebnisse 7. Zusätzlich ist anzumerken, dass die aktuelle Avid Implementierung der M-JPEG Kompression 2:1 gegenüber der vorausgegangenen AVR77 Implementierung erhebliche Leistungssteigerung aufweist. 8. Die Experten waren der Meinung, dass die nun vorliegenden Testergebnisse zwingend und so schnell als möglich durch die Abklärung der folgenden noch offenen Fragen komplettiert werden müssen: ? © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 39 D Zukünftige Anforderungen + Verbesserungspotential © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 40 Interoperabilität – Was ist noch zu klären? © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 41 Interoperabilität – Was ist noch zu klären? 1. Inwieweit sind die unterschiedlichen Implementierungen über eine datentransparente Schnittstelle, z.B. SDTI, mit der IMX Recorder Implementierung kompatibel? © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 41 Interoperabilität – Was ist noch zu klären? 1. Inwieweit sind die unterschiedlichen Implementierungen über eine datentransparente Schnittstelle, z.B. SDTI, mit der IMX Recorder Implementierung kompatibel? 2. Inwieweit sind die unterschiedlichen Implementierungen über einen File-Austausch kompatibel? © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 41 Interoperabilität – Was ist noch zu klären? 1. Inwieweit sind die unterschiedlichen Implementierungen über eine datentransparente Schnittstelle, z.B. SDTI, mit der IMX Recorder Implementierung kompatibel? 2. Inwieweit sind die unterschiedlichen Implementierungen über einen File-Austausch kompatibel? 3. Welche zusätzlichen Auswirkungen auf die Bildqualität erfolgen, wenn die jeweilige Kodierung und Dekodierung mit unterschiedlichen Implementierungen durchgeführt wird? z.B. a) Kodierung durch Encoder X, b) Austausch des Materials mittels eines Files, c) Dekodierung durch Decoder Y. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 41 „Stuffing & Transcoding“ MPEG-2 VTR : Speicherung Mittelwert © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 42 „Stuffing & Transcoding“ MPEG-2 VTR : Speicherung Mittelwert Mittelwert © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 42 „Stuffing & Transcoding“ MPEG-2 VTR : Speicherung Mittelwert Byte / GOP = Konst. Mittelwert © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Definierter Spitzenwert Mittelwert [email protected] Mai 2002 42 „Stuffing & Transcoding“ MPEG-2 VTR : Speicherung Mittelwert Byte / GOP = Konst. Mittelwert © IRT / Produktionstechnik Fernsehen effizient ? Definierter Spitzenwert Spitz „Stopfbits“ Mittelwert [email protected] Mai 2002 42 „Stuffing & Transcoding“ MPEG-2 VTR : Speicherung Mittelwert Byte / GOP = Konst. Mittelwert effizient ? Definierter Spitzenwert Spitz „Stopfbits“ Mittelwert „Stopfbits“ © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Transkodierung transparent ? Mittelwert [email protected] Mai 2002 42 Chipsätze: DV und MPEG Codec Lösungen Beispiel: Dvxpress MX50 Produkt von „C-Cube“ Single Chip, multi format codec: DV home 25 Mb/s; DV based 25 Mb/s; DV based 50 Mb/s; MPEG-2 (2-50 Mb/s); Ml@MP, 422P@ML; I / IP /IBBP. " Supports DV / MPEG transcoding, " Multiple stream decoding, " Real time special effects between video streams. e.g. Avid, Fast, Pinnacle (TARGA), Matrox (DigiSuite) " für professionelle NLE Systeme und Video Server Systeme; " D-10 (Sony IMX VTRs) kompatible MPEG Variante (CB/GOP constrained byte per GOP – CBG) wünschenswert. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 43 C-Cube / LSI Dvxpress-MXT50 D-10 compatible codec " Prototyp Anfang 2002 getestet, " Vergleich der Bildqualität der 1. bis 7. Generation. " Check des Datenstroms auf der Disk bezüglich SMPTE 356 (Stream Spezifikations) " Bildqualität innerhalb der geforderten Toleranz, " Relevante Spezifikationen des Datenstroms sind o.k, " Wann als fertiges Produkt frei verfügbar ? " EBU wird dann eine entsprechende Empfehlung geben. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 44 Ergebnisse © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 45 Bit-transparent Signal Exchange Video and Audio (uncompressed) Source SDI ITU-R BT.601 ITU-R BT.656 Phys. Medium & Link SDI © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 46 Bit-transparent Signal Exchange Video and Audio (uncompressed) Source MPEG-2 DV-based DV SDTI-CP SMPTE 326M SMPTE 321M SMPTE 322M SDTI – SMPTE 305M Mapping, Wrapper Transport & Protocol Phys. Medium & Link SDI © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Compression [email protected] Mai 2002 47 Bit-transparent Signal Exchange Video and Audio (uncompressed) MPEG-2 DV-based Source DV SMPTE 322M SDTI-CP, SDTI-DV,SMPTE FC-AV,321M ..., File Format SDTI-CP SDTI, TCP/IP, XTP, ... SDTI SDI SDI, ATM, Ethernet, FC-PH © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Compression Mapping, Wrapper Transport & Protocol Phys. Medium & Link Mai 2002 48 MXF – Struktur der Dokumentation Engineering Guideline © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 49 MXF – Struktur der Dokumentation Engineering Guideline Format Specification (Structural Metadata, ...) © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 49 MXF – Struktur der Dokumentation Engineering Guideline ... MPEG-1,2 Complex MPEG-1,2 Simple ... HD-D5 ... MPEG-2 OP1 D11 - HDCAM D10 - IMX DV (alle) SDTI-CP comp. SysItem Generic Container Umcompressed Essence Mappings Format Specification (Structural Metadata, ...) © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 49 MXF – Struktur der Dokumentation Engineering Guideline Descriptive Metadata (User Metadata - Plugins) Geneva Scheme (EBU P/Meta) ... ... MPEG-1,2 Complex MPEG-1,2 Simple ... HD-D5 ... MPEG-2 OP1 D11 - HDCAM D10 - IMX DV (alle) SDTI-CP comp. SysItem Generic Container Umcompressed Essence Mappings Format Specification (Structural Metadata, ...) © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 49 MXF – Struktur der Dokumentation Engineering Guideline Complexity Constraints Descriptive Metadata (User Metadata - Plugins) ... ... MPEG-1,2 Complex MPEG-1,2 Simple ... HD-D5 ... MPEG-2 OP1 D11 - HDCAM D10 - IMX DV (alle) SDTI-CP comp. SysItem Generic Container Umcompressed Essence Mappings Operational Pattern 2 ... Operational Pattern 1a Geneva Scheme (EBU P/Meta) (Applications) Format Specification (Structural Metadata, ...) © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 49 Example: Transfer between NLE's © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 50 Example: Transfer between NLE's Essence Essence (A,V,Data) Metadata Metadata NLE NLE © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 50 Example: Transfer between NLE's OS, Modules, APIs OS, Modules, APIs, Disk © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Disk [email protected] Mai 2002 50 Example: Transfer between NLE's Essence + Metadata Essence + Metadata (601, DV, DV-based, MPEG, ...) (601, DV, DV-based, MPEG, ...) OS, Modules, APIs OS, Modules, APIs, Disk © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Disk [email protected] Mai 2002 50 Example: Transfer between NLE's Essence + Metadata Essence + Metadata (601, DV, DV-based, MPEG, ...) (601, DV, DV-based, MPEG, ...) Application Application API FF Module Network API OS, Modules, APIs API FF Module OS, Modules, APIs, Disk © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Network API Disk [email protected] Mai 2002 50 Example: Transfer between NLE's Essence + Metadata Essence + Metadata (601, DV, DV-based, MPEG, ...) (601, DV, DV-based, MPEG, ...) Application Application API FF Module OS, Modules, APIs Disk © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Network API Netzwerk Network API FTP, FTP+ Application FTP, FTP+ TCP, XTP Transport TCP, XTP IP Network IP Ethernet Data Link Ethernet 1000BASE-SX Physical 1000BASE-SX [email protected] API FF Module OS, Modules, APIs, Disk Mai 2002 50 Example: Transfer between NLE's Essence + Metadata Essence + Metadata (601, DV, DV-based, MPEG, ...) (601, DV, DV-based, MPEG, ...) File Format Application API FF Module OS, Modules, APIs Disk © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Network API Netzwerk Application Network API FTP, FTP+ Application FTP, FTP+ TCP, XTP Transport TCP, XTP IP Network IP Ethernet Data Link Ethernet 1000BASE-SX Physical 1000BASE-SX [email protected] API FF Module OS, Modules, APIs, Disk Mai 2002 50 Example: Transfer between NLE's Essence + Metadata Signal Format (601, DV, DV-based, MPEG, ...) FF Module OS, Modules, APIs Disk © IRT / Produktionstechnik Fernsehen (601, DV, DV-based, MPEG, ...) File Format Application API Essence + Metadata Network API Netzwerk Application Network API FTP, FTP+ Application FTP, FTP+ TCP, XTP Transport TCP, XTP IP Network IP Ethernet Data Link Ethernet 1000BASE-SX Physical 1000BASE-SX [email protected] API FF Module OS, Modules, APIs, Disk Mai 2002 50 Interoperabilität Example: Transfer between NLE's Essence + Metadata Signal Format (601, DV, DV-based, MPEG, ...) FF Module OS, Modules, APIs Disk © IRT / Produktionstechnik Fernsehen (601, DV, DV-based, MPEG, ...) File Format Application API Essence + Metadata Network API Netzwerk Application Network API FTP, FTP+ Application FTP, FTP+ TCP, XTP Transport TCP, XTP IP Network IP Ethernet Data Link Ethernet 1000BASE-SX Physical 1000BASE-SX [email protected] API FF Module OS, Modules, APIs, Disk Mai 2002 50 Interoperabilität Example: Transfer between NLE's Essence + Metadata Signal Format (601, DV, DV-based, MPEG, ...) FF Module OS, Modules, APIs Connectivity Disk © IRT / Produktionstechnik Fernsehen (601, DV, DV-based, MPEG, ...) File Format Application API Essence + Metadata Network API Netzwerk Application Network API FTP, FTP+ Application FTP, FTP+ TCP, XTP Transport TCP, XTP IP Network IP Ethernet Data Link Ethernet 1000BASE-SX Physical 1000BASE-SX [email protected] API FF Module OS, Modules, APIs, Disk Mai 2002 50 Interoperabilität Example: Transfer between NLE's Essence + Metadata Signal Format (601, DV, DV-based, MPEG, ...) Exchange FF Module OS, Modules, APIs Connectivity Disk © IRT / Produktionstechnik Fernsehen (601, DV, DV-based, MPEG, ...) File Format Application API Essence + Metadata Network API Netzwerk Application Network API FTP, FTP+ Application FTP, FTP+ TCP, XTP Transport TCP, XTP IP Network IP Ethernet Data Link Ethernet 1000BASE-SX Physical 1000BASE-SX [email protected] API FF Module OS, Modules, APIs, Disk Mai 2002 50 Interoperabilität Signal Example: Transfer between NLE's Essence + Metadata (601, DV, DV-based, MPEG, ...) Exchange FF Module OS, Modules, APIs Disk © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Essence + Metadata (601, DV, DV-based, MPEG, ...) File Format Application API Connectivity Signal Format Network API Netzwerk Application Network API FTP, FTP+ Application FTP, FTP+ TCP, XTP Transport TCP, XTP IP Network IP Ethernet Data Link Ethernet 1000BASE-SX Physical 1000BASE-SX [email protected] API FF Module OS, Modules, APIs, Disk Mai 2002 50 Interoperabilität – DV: Decoding of DV compliant data through SDTI 1 Decoding of different bit-streams with identical decoding delay at the output. SMPTE 321M DVCPRO SMPTE 321M DVCPRO 50 SMPTE 322M DVCAM SMPTE 321M DVCPRO 50 OR Agile Decoder Switched during VBI dT 1/2 = 0 OR SDI Agile Decoder © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 51 Interoperabilität – DV: Decoding of DV compliant data through SDTI 1 Decoding of different bit-streams with identical decoding delay at the output. SMPTE 321M DVCPRO SMPTE 321M DVCPRO 50 SMPTE 322M DVCAM SMPTE 321M DVCPRO 50 2 OR Agile Decoder Switched during VBI dT 1/2 = 0 OR SDI Agile Decoder Intra-family switching between different bit-streams at the input SMPTE 322M DVCAM Agile Decoder SMPTE 321M DVCPRO 50 SDI SDI Switched during VBI © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 51 Interoperabilität – DV: Decoding of DV compliant data through SDTI 1 Decoding of different bit-streams with identical decoding delay at the output. SMPTE 321M DVCPRO SMPTE 321M DVCPRO 50 SMPTE 322M DVCAM SMPTE 321M DVCPRO 50 2 OR Agile Decoder Switched during VBI dT 1/2 = 0 OR SDI Agile Decoder Intra-family switching between different bit-streams at the input SMPTE 322M DVCAM Agile Decoder SDI SMPTE 321M DVCPRO 50 SDI Switched during VBI 3 .Intra-family decoding SMPTE 322M DVCAM SMPTE 321M DVCPRO 50 between different bit-stream packets within a single bit stream SMPTE 321M DVCPRO © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Agile Decoder [email protected] SDI Mai 2002 51 EBU Test on MPEG-2 422P@ML: 625@50Hz, non expert, 4H 35 Cascade Cascade IBBP@20 IBBP@20 ++ I@50 I@50 ++ IBBP@20 IBBP@20 30 IB@30 IB@30 88 codecs codecs 22 TemporalShifts TemporalShifts Source: Mr. Ardito/RAI, Chairman of EBU PMC 25 IB@30 IB@30 88 codecs codecs 22 Spatial Spatial Shifts Shifts 20 I@50 I@50 88 codecs codecs 22 Spatial Spatial Shifts Shifts 15 10 5 Reference Reference 0 Mobile Mobile & & Calendar Calendar Renata Renata & & Butterflies Butterflies Wall Wall Basketball-2 Basketball-2 MP@ML MP@ML 66 Mbps Mbps IB@20 IB@20 -5 88 codecs codecs 22 Temporal Temporal Shifts Shifts I@30 I@30 88 codecs codecs 22 Spatial Spatial Shifts Shifts IB@20 IB@20 88 codecs codecs 22 Spatial Spatial Shifts Shifts IBBP@20 IBBP@20 88 codecs codecs 22 Spatial Spatial Shifts Shifts IBBP@20 IBBP@20 88 codecs codecs 22 Temporal Temporal Shifts Shifts © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 52 Interoperabilität - MPEG Source: Mr. Ardito/RAI, Chairman of EBU PMC © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 53 Interoperabilität - MPEG # forthcoming EBU tests based on the interconnection of different MPEG bitstreams at 50 Mb/s, I only, coming from different implementations (manufacturers) will be focused on: ! seamless switching; ! editing in a mixed Server-VTR environment; ! quality checks at the end of the production chain; ! storage efficiency. Source: Mr. Ardito/RAI, Chairman of EBU PMC © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 53 Chain performance MPEG-2 422P@ML Kaskadierung: Rangordnung + 1° Same encoder with alignment (metadata) Meaningful advantage (even 1 generation) 2° Same encoder without alignment 3° Different encoders with alignment (metadata) - 4° Different encoders without alignment Meaningful advantage Minimum advantage EBU Project Group P/ Chain – Final output © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 54 MPEG - Spielfelder CP „Bitstream-Splicing“ Schneller Transport, Speicherung CP Serial Data Transport Interface MPEG-2 MP@ML MPEG-2 422@ML, IBP MPEG-2 422@ML, IB MPEG-2 422@ML, I SMPTE 305M © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 55 MPEG - Spielfelder „Bitstream-Splicing“ Schneller Transport, Speicherung CP CP Serial Data Transport Interface MPEG-2 MP@ML MPEG-2 422@ML, IBP MPEG-2 422@ML, IB MPEG-2 422@ML, I SMPTE 305M Probleme Serial Digital Interface MPEG Decoder 4:2:2 M © IRT / Produktionstechnik Fernsehen SMPTE 259 MPEG Encoder Pixel related processing [email protected] Mai 2002 56 MPEG - Spielfelder I-P-B I-P-B in in // out out constraints constraints Buffer over / underflow CP „Bitstream-Splicing“ Schneller Transport, Speicherung CP Start up delays Serial Data Transport Interface Splicing constraintsMPEG-2 MP@ML MPEG-2 422@ML, IBP Seamless / nonseamless splicing Delay matching ......... MPEG-2 422@ML, IB MPEG-2 422@ML, I SMPTE 305M Probleme Serial Digital Interface MPEG Decoder 4:2:2 M © IRT / Produktionstechnik Fernsehen SMPTE 259 MPEG Encoder Pixel related processing [email protected] Mai 2002 57 MPEG - Spielfelder I-P-B I-P-B in in // out out constraints constraints Buffer over / underflow CP „Bitstream-Splicing“ Schneller Transport, Speicherung CP Start up delays Serial Data Transport Interface Splicing constraintsMPEG-2 MP@ML MPEG-2 422@ML, IBP Seamless / nonseamless splicing Delay matching ......... MPEG-2 422@ML, IB MPEG-2 422@ML, I SMPTE 305M Probleme Serial Digital Interface MPEG Decoder Q 4:2:2 GOP SMPTE 259 V MUX Encoder M © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Pixel related processing [email protected] MPEG Encoder V GOP Q MUX Decoder Mai 2002 58 MPEG - Spielfelder I-P-B I-P-B in in // out out constraints constraints Buffer over / underflow CP „Bitstream-Splicing“ Schneller Transport, Speicherung Start up delays CP Re - Coding Data Set Serial Data Transport Interface Splicing constraintsMPEG-2 MP@ML MPEG-2 422@ML, IB MPEG-2 422@ML, IBP Seamless / nonseamless splicing SMPTE 305M Compressed Stream Delay matching ......... FORMAT MPEG-2 422@ML, I MPEG2-ES Editing Info Probleme 10 bit ITU-BT 656 V-Ancillary Audio Tracks, etc SDTI-CP Serial Digital Interface MPEG Decoder Q 4:2:2 GOP SMPTE 259 V MUX Encoder M © IRT / Produktionstechnik Fernsehen Pixel related processing [email protected] MPEG Encoder V GOP Q MUX Decoder Mai 2002 59 Verbesserungspotential © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 60 Verbesserungspotential Optionen um den Qualitätsverlust zu reduzieren: © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 60 Verbesserungspotential Optionen um den Qualitätsverlust zu reduzieren: ! Transcoder (420 nach 422 nach 420); © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 60 Verbesserungspotential Optionen um den Qualitätsverlust zu reduzieren: ! Transcoder (420 nach 422 nach 420); ! Codec Detection (Algorithmus für die Erkennung von „quantisation scale code“); © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 60 Verbesserungspotential Optionen um den Qualitätsverlust zu reduzieren: ! Transcoder (420 nach 422 nach 420); ! Codec Detection (Algorithmus für die Erkennung von „quantisation scale code“); ! Helper-Signal (Mole); © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 60 Verbesserungspotential Optionen um den Qualitätsverlust zu reduzieren: ! Transcoder (420 nach 422 nach 420); ! Codec Detection (Algorithmus für die Erkennung von „quantisation scale code“); ! Helper-Signal (Mole); ! Historie-Daten. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 60 Relevante Standards © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 61 Relevante Standards ! SMPTE 327 – MPEG-2 Video Recoding Data Set © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 61 Relevante Standards ! SMPTE 327 – MPEG-2 Video Recoding Data Set ! SMPTE 319 – Transporting MPEG-2 Recoding Information through 4:2:2 Component Digital Interface © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 61 Relevante Standards ! SMPTE 327 – MPEG-2 Video Recoding Data Set ! SMPTE 319 – Transporting MPEG-2 Recoding Information through 4:2:2 Component Digital Interface ! SMPTE 329 – MPEG-2 Video Recoding Data Set – Compressed Stream Format © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 61 Relevante Standards ! SMPTE 327 – MPEG-2 Video Recoding Data Set ! SMPTE 319 – Transporting MPEG-2 Recoding Information through 4:2:2 Component Digital Interface ! SMPTE 329 – MPEG-2 Video Recoding Data Set – Compressed Stream Format ! SMPTE 351 – Transporting MPEG-2 Recoding Information trough High Definition Digital Interface © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 61 Relevante Standards ! SMPTE 327 – MPEG-2 Video Recoding Data Set ! SMPTE 319 – Transporting MPEG-2 Recoding Information through 4:2:2 Component Digital Interface ! SMPTE 329 – MPEG-2 Video Recoding Data Set – Compressed Stream Format ! SMPTE 351 – Transporting MPEG-2 Recoding Information trough High Definition Digital Interface ! SMPTE 353 – Transport of MPEG-2 Recoding Information as Ancillary Data Packets © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 61 Relevante Standards ! SMPTE 327 – MPEG-2 Video Recoding Data Set ! SMPTE 319 – Transporting MPEG-2 Recoding Information through 4:2:2 Component Digital Interface ! SMPTE 329 – MPEG-2 Video Recoding Data Set – Compressed Stream Format ! SMPTE 351 – Transporting MPEG-2 Recoding Information trough High Definition Digital Interface ! SMPTE 353 – Transport of MPEG-2 Recoding Information as Ancillary Data Packets ! SMPTE xx1M – A Compression Scheme for the MPEG Video Recoding Data Set © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 61 Relevante Standards ! SMPTE 327 – MPEG-2 Video Recoding Data Set ! SMPTE 319 – Transporting MPEG-2 Recoding Information through 4:2:2 Component Digital Interface ! SMPTE 329 – MPEG-2 Video Recoding Data Set – Compressed Stream Format ! SMPTE 351 – Transporting MPEG-2 Recoding Information trough High Definition Digital Interface ! SMPTE 353 – Transport of MPEG-2 Recoding Information as Ancillary Data Packets ! SMPTE xx1M – A Compression Scheme for the MPEG Video Recoding Data Set ! SMPTE xx2M – Transport of the Compressed MPEG-2 Video Recoding Data Set through 50 Mb/s DV-based DIF packets © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 61 Zusammenfassung E © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 62 Zusammenfassung a) Beliebige Kaskadierung = ineffizient E © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 62 Zusammenfassung a) Beliebige Kaskadierung = ineffizient b) Einheitliche Produktionsplattform = vorteilhaft E © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 62 Zusammenfassung a) Beliebige Kaskadierung = ineffizient b) Einheitliche Produktionsplattform = vorteilhaft E c) Einsatz unterschiedlicher MPEG-2 (50Mb/s, I-Frame) Implementierungen: ! Bildqualität = fast identisch ! Interoperabilität = nicht gewährleistet ! Einsatz in der FS-Produktion = ineffizient ! Verbesserungspotential = aufwendig, komplex © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 62 Zusammenfassung a) Beliebige Kaskadierung = ineffizient b) Einheitliche Produktionsplattform = vorteilhaft E c) Einsatz unterschiedlicher MPEG-2 (50Mb/s, I-Frame) Implementierungen: ! Bildqualität = fast identisch ! Interoperabilität = nicht gewährleistet ! Einsatz in der FS-Produktion = ineffizient ! Verbesserungspotential = aufwendig, komplex d) Einheitliches MPEG-2 Studioprofile = notwendig © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 62 Zusammenfassung a) Beliebige Kaskadierung = ineffizient b) Einheitliche Produktionsplattform = vorteilhaft E c) Einsatz unterschiedlicher MPEG-2 (50Mb/s, I-Frame) Implementierungen: ! Bildqualität = fast identisch ! Interoperabilität = nicht gewährleistet ! Einsatz in der FS-Produktion = ineffizient ! Verbesserungspotential = aufwendig, komplex d) Einheitliches MPEG-2 Studioprofile = notwendig e) Wenn ein D-10 (IMX) second source chip set frei zugänglich, wird die EBU die D-10 variante der MPEG-2 422P@ML, 50 Mbit/s, I-Frame Kompression empfehlen! © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 62 ? Noch Fragen? Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. erksamkeit © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 63 Institut für Rundfunktechnik Recording and Archives, TV Studio Section Reinhard Knör Phone: 089 - 323 99 – 421 Fax: 089 - 323 99 – 200 e-mail: [email protected] Regionalveranstaltung FKTG in Thüringen und der TU Ilmenau Mai 2002 “MPEG-Kompression im Fernsehalltag und die Auswirkung von Rekomprimierung auf die Bildqualität“. The folio/documents are protected by the copyright. A copy is only permitted with permission of the author. The copyright reference must not be removed. © IRT / Produktionstechnik Fernsehen [email protected] Mai 2002 64