IRT - TU Ilmenau

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 ...
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[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
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[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.
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[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.
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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.
?
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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:
?
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Mai 2002
39
D
Zukünftige Anforderungen +
Verbesserungspotential
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[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.
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[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.
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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.
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[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
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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
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Mai 2002
49
MXF – Struktur der Dokumentation
Engineering Guideline
Format Specification
(Structural Metadata, ...)
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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, ...)
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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, ...)
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Mai 2002
49
Example: Transfer between NLE's
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Mai 2002
50
Example: Transfer between NLE's
Essence
Essence (A,V,Data)
Metadata
Metadata
NLE
NLE
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50
Example: Transfer between NLE's
OS,
Modules,
APIs
OS,
Modules,
APIs,
Disk
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Disk
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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
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Disk
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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
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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
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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
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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.
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[email protected]
Mai 2002
60
Relevante Standards
© IRT / Produktionstechnik Fernsehen
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Mai 2002
61
Relevante Standards
! SMPTE 327 – MPEG-2 Video Recoding Data Set
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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
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[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
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[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
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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
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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
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[email protected]
Mai 2002
61
Zusammenfassung
E
© IRT / Produktionstechnik Fernsehen
[email protected]
Mai 2002
62
Zusammenfassung
a) Beliebige Kaskadierung = ineffizient
E
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Mai 2002
62
Zusammenfassung
a) Beliebige Kaskadierung = ineffizient
b) Einheitliche Produktionsplattform = vorteilhaft
E
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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
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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
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Mai 2002
62
?
Noch Fragen?
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.
erksamkeit
© IRT / Produktionstechnik Fernsehen
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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“.
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The copyright reference must not be removed.
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Mai 2002
64