analog-TV
Video-CD
Super Video-CD
DVD
DVB (digital-TV)
Div-X-CD

warum das Ganze?
Videoformate / Komprimierverfahren / Platz auf CD/DVD-Rohlingen
interlaced Video
Anforderung an die Hardware
Software

analog Video digitalisieren und archivieren
DV - Digital Video archivieren
DVB - Digitalfernsehen auf DVD archivieren

Technik moderner Fernsehgeräte und Beamer
Der Aufbau einer Sat-Empfangsanlage
digitale Sat-Receiver mit Festplatte

VDR - digitaler HD-Sat-Receiver auf Linux-Basis

Mein HDMI-Wandler-Problem mit JVC

Mein Ziel war es in letzter Zeit Video von analogen (VCR) und digitalen (Sat-TV / DVD) Quellen auf CDs abzuspeichern. Das das prinzipiell funktioniert ist wohl jedem klar, aber es gibt doch immer noch große Probleme, da die aktuelle PC-Technik durch die Videobearbeitung an ihre Grenzen gerät. Außerdem macht die Beschäftigung mit einem solchen Thema keinen Spaß, wenn man zwischen zwei Mausklicks stundenlang auf ein Ergebnis warten muss - und das ist beim Thema Video noch oft der Fall.

Was findet man auf diesen Seiten?
Diese Seiten sind eine Einführung in die Grundlagen der Videoverarbeitung am PC. Dabei werden die Probleme nicht allumfassend behandelt, vielmehr konzentriere ich mich auf die für die Praxis relevanten Punkte. Schwerpunkt sind die unterschiedlichen Videoformate/standards und die mit der Umwandlung eines Videos von einem Standard in ein anderen verbundenen Probleme. Die Zusammenhänge werden dabei soweit vereinfacht dargestellt wie möglich.Nichtrelevantes (NTSC, SECAM, unübliche Varianten eines Standards) wird ignoriert.

Was findet man nicht auf diesen Seiten?
Es gibt hier keine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Kopieren von Videoinformationen von einem Datenträger auf den anderen. Es gibt bereits einige sehr gute Web-Seiten, die sich genau diesem Thema widmen und die Bedienung einiger Spezialprogramme detailliert beschreiben.

Steht hier die absolute objektive Wahrheit?
Nein, natürlich nicht! Diese Seiten sind von mir, also sind sie zwangsläufig subjektiv. Ich fordere jeden auf, seine eigenen Erfahrungen zu machen. Mein Ziel ist es, einen Weg zur Video-be/verarbeitung am PC zu finden, der möglichst wenig Stolperfallen aufweist, preiswert und schnell ist. Für Tipps bin ich dankbar - natürlich nur für subjektive Tipps ;-)

Was soll das Ganze dann?
Irgendwo muss ich mir ja meine Notizen machen. Lose Zettel verschwinden zu schnell, aber wo ich diese Seiten finde weiß ich immer.

analoge Videostandards
 

Medium	Format (Spalten x Zeilen)	horizontale Auflösung in Linien	Kompression	Datenrate
analoges TV	analog x 576	330-360	keine	ca. 6 MHz
analoges VHS	analog x 576	240	keine	ca  4 MHz
analoges S-VHS / Hi8	analog x 576	400-420	keine	ca. 7 MHz

Ein in Europa normales analoges PAL-TV-Videosignal besteht aus 25 Bildern (Frames) pro Sekunde. Jedes Bild enthält 576 sichtbare Zeilen. (Ein komplettes analoges Bild besteht aus 625 Zeilen, von denen aber nur 576 Bildinformationen enthalten.) Da ein Fernsehbild ein Breiten/Höhen-Verhältnis von 4:3 hat, kann man davon ausgehen, das jede Zeile aus etwa 768 Punkten besteht. Da es sich aber um eine analoges Signal handelt spricht man von einen Auflösung von ca 350 Linien, womit 350 erkennbare senkrechte Linien nebeneinander auf dem schwarzen Bildschirm gemeint sind. Das Videosignal hat also eine maximale Frequenz von 6 MHz, auf die die TV-Hardware eingerichtet ist.

Da eine Bildrate von 25 Bildern pro Sekunde unerträglich flackern würde, wird jedes Bilder in zwei Hälften aufgeteilt, die nacheinander gesendet werden. Das erste Halbbild enthält alle Bildzeilen mit ungerader Zeilennummer, das zweite Halbbild alle geraden Zeilen. Damit ergeben sich eigentlich 50 Bilder (genannt Halbbilder) mit je ca. 288 Zeilen. Das nennt sich Interlacing.

Das analoge Aufzeichnen von hohen Frequenzen ist teuer, und so kann ein normaler VHS-Rekorder nur Frequenzen bis max. 4 MHz (billige nur bis 3,5 MHz) aufzeichnen. Damit verschwimmen feine senkrechte Strukturen im Bild. Man kann nur noch max. 240 senkrechte Linien unterscheiden.

Bei S-VHS-Rekordern hat man die Frequenzgrenze auf 7 MHz heraufgeschoben (was insbesondere durch die strikte Trennung von Farb- und Helligkeitsinformation erreicht wurde). Mit einer Auflösung von mindestens 400 Linien ist eine S-VHS-Aufnahme dem normalen Fernsehbild schon überlegen. Damit ist S-VHS zur Aufzeichnung von TV-Signalen bestens geeignet. (detailliertere Infos gibt es hier)

digitale Videostandards
 

Medium	Format (Spalten x Zeilen)	horizontale Auflösung in Linien	Kompression	Datenrate
TV-Bild (quadrat. Pixel)	768 x 576	550	keine	33 000 kByte/s
TV-Bild nach CCIR-601	720 x 576	550	keine	31 000 kByte/s
DV / Digital 8	720 x 576	500	DV	3 125 kByte/s (25 MBit/s)
VCD	352 x 288	200	MPEG-1	150 kByte/s (1,15 MBit/s)
SVCD	480 x 576	330	MPEG-2	ca. 315 kByte/s (2,52 MBit/s)
DVD	720 x 576 (704 x 576 , 352 x 576)	550	MPEG-2	ca. 750 kByte/s (6 MBit/s)
DVB-Sat	720 x 576 (480 x 576)	550	MPEG-2	ca. 350 ...650 kByte/s (3..5 MBit/s)
Daten-CD für Computer	z.B. 720 x 576	550	MPEG-4 (DivX)	ca. 250 kByte/s (2 MBit/s)
HDTV 720p	1280 x 720	900	MPEG-4AVC (H.264)
HDTV 1080i	1920 x 1080	1350	MPEG-4AVC (H.264)

Es wachsen aber die Ansprüche und der Spieltrieb der Menschen mit ihren technischen Möglichkeiten. Mit dem Eintritt ins digitale Zeitalter unterteilte man die einzelnen Zeilen des TV-Bildes in einzelne quadratische Punkte und definierte somit das Norm-TV-Bild mit 576 Zeilen zu je 768 Punkten.
Da TV heutzutage farbig ist, sind für jeden Bildpunkt je drei Byte nötig. Eine Bildzeile besteht folglich aus 2304 Byte, ein Bild (576 Zeilen) aus 1,3 MByte. In einer Sekunde fallen 33 MByte an.(Man kann auch mit nur 2 Byte pro Pixel rechnen. Dann erhält man 22 MByte/s. Das klingt dann weniger dramatisch, ändert aber nichts grundlegendes am Sachverhalt.) Solche Datenmengen lassen sich nicht direkt speichern. Aus diesem Grunde verwenden digitale Speichermedien zwei Tricks.

• Alle Videodaten werden komprimiert.
• Anstelle von 768 quadratischer Pixel werden pro Zeile nur 720,  480 oder 352  längliche Pixel verwendet.

Super-Video-CD (SVCD) - historisch
Auf einer SVCD werden alle 576 Bildzeilen abgespeichert. Jede Zeile enthält aber nur 480 rechteckige Pixel (die zusammen so breit sind wie die 768 quadratischen Pixel des Norm-TV-Bildes). Damit ergibt sich rechnerisch eine Rohdatenrate von 14 MByte/s. Dieser wird nun im MPEG-2-Verfahren auf  ca. 300 kByte/s komprimiert (ca. 46 fache Komprimierung). Das entspricht in etwa der doppelten CD-Geschwindigkeit. Die Datenrate eines MPEG-2 codierten Videos ist aber (im Gegensatz zu MPEG-1) nicht konstant. Ruhige Videosequenzen werden stärker komprimiert als Abschnitte mit vielen Bewegungen im Bild. Dadurch erreicht MPEG-2 eine deutlich bessere Bildqualität als MPEG-1, das bei schnell bewegten Bildern starke Kompressionsartefakte produziert.
Durch die variable Datenrate lässt sich vor dem Ende einer MPEG-2-Codierung nicht genau sagen, wie lang das MPEG-2-File letztendlich werden wird.Man kann dem Encoder aber einen Richtwert für die durchschnittliche Datenrate vorgeben. Trotzdem ist es kaum möglich eine CD-R exakt mit MPEG-2 zu füllen. Die Länge einer SVCD ist von der gewählten Durchschnittsdatenrate abhängig, und Beträgt in etwa 35 Minuten (650 MByte-Rohling mit 2,5 MBit/s). Bei verringerter Bildqualität lassen sich auf einen 700 MByte-Rohling maximal 45 Minuten quetschen (2 MBit/s).
Sowohl VCD wie auch SVCD können auf der CD-R als CD/XA Mode2 Form2 gebrannt werden. Dabei wird auf einen Teil der CD-Fehlerkorrektur verzichtet, und dafür 13% mehr Daten auf der CD untergebracht. Auf einen 80min-Rohling passen dann 795 MByte.

DVD
Eine DVD arbeitet wie eine SVCD mit MPEG-2 Kompression. Sie benutzt aber pro Zeile 720 (rechteckige) Pixel, die also kleiner als bei der SVCD sind. Dadurch ist auch die horizontale Auflösung der DVD etwas besser. Eine weitere Steigerung der Bildqualität im Vergleich zur SVCD gelingt durch eine geringere Komprimierung der Videodaten. Die DVD bietet mit mindestens 4,7 GByte soviel Platz wie 7 CDs, da kann man sich das erlauben. Bei einer durchschnittlichen Datenrate von 4 MBit/s passen auf eine DVD-R immerhin 100 Minuten Video in bester Qualität - also ein ganzer Spielfilm. Längere Filme lassen sich durch eine höhere gewählte Kompression (geringere Datenrate und also etwas verringerte Bildqualität) auf eine DVD quetschen.
Original gepresste Video-DVDs haben oft zwei Datenschichten übereinander. Die daraus resultierende Datenkapazität von über 9 GByte bietet den zusätzlichen Platz für unterschiedliche Tonspuren, Untertitel und Bonusmaterial. Außerdem arbeiten originale DVDs mit Datenraten von etwa 6 MBit/s, um eine hohe Bildqualität zu gewährleisten.

DVB (digital-TV)
Das digital ausgesendete Fernsehen (egal ob über Satellit, Kabel oder terrestrisch) verwendet (oft die selbe Bildauflösung und) die selbe Kompressionstechnik wie die DVD. Dementsprechend überzeugend gut kann auch die Qualität des Videobildes sein. Kann, denn die MPEG-2-Datenrate kann ja hoch oder niedrig gewählt werden, und der Sender bezahlt seine Übertragung entsprechend der gewählten Bandbreite. Eine Diskussionsrunde im Fernsehen ist recht unbewegt. Sie kann hoch komprimiert mit geringer Datenrate übertragen werden. Ein Action-Film oder eine Sportübertragung benötigen aber eine höhere Datenrate, ansonsten führen alle schnellen Bewegungen zu störenden, sichtbaren Kompressionartefakten.
In einem DVB-Datenstrom (z.B. auf einem Satelliten-Transponder) werden in der Regel mehrere Programme (6..9 TV-Programme + Radio + Datendienst) gleichzeitig übertragen. Die teilen sich die gesamt-Datenrate auf. Die Gesamtdatenrate des Kanals kann man aus der Symbolrate und dem FEC-Wert (Werte die im Sat-Receiver für jeden Sender eingestellt werden müssen bzw. sich beim Sendersuchlauf automatisch einstellen) errechnen und beträgt in etwa 30 MBit/s = 3.75 MByte/s für einen typischen Transponder. Ein Fernsehkanal benötigt davon jeweils 3..5 MBit/s (je nach 'Bewegtheit' des Programms), ein Radiokanal ist mit 128 kBit/s zufrieden.
Normalerweise sind diese Werte fest eingestellt, womit der MPEG-2-Vorteil der variablen Datenrate nicht zum Tragen kommt (Time Division Multiplexing - TDM). Es gibt aber auch schon die Möglichkeit, die Datenrate unter den Kanälen eines Transponders ständig flexibel abzustimmen (Statistical Multiplexing). Das Ergebnis ist für alle Kanäle eine durchschnittlich geringere Kompression und folglich eine bessere Bildqualität.
Im MPEG-2-Datenstrom von DVB sind (im Gegensatz zum MPEG-2 der DVD) das Audio- und das Video-Signal synchronisiert. Wenn also einige Bilder des Video-Streams oder einige Samples des Audio-Streams verloren gehen, können beide Streams wieder synchronisiert werden, und der Film bleibt lippensynchron. Das funktioniert aber nur auf DVB-Receivern. Wird ein DVB-File auf DVD gebrannt, kann bei der DVD-Wiedergabe die Synchronität verloren gehen. Hier hilft ProjectX.

Daten-CD für Computer / DivX-CD
Wer damit zufrieden ist, Videos am PC zu genießen, der unterliegt kaum Einschränkungen in Format und Datenkompression. Eingebürgert hat sich hier die DivX-Kompression (MPEG-4), die Videos noch wesentlich effizienter komprimiert als MPEG-2. Das Ziel ist es hier in aller Regel, einen ganzen Film auf eine CD-R zu komprimieren. Das fällt aber auch mit DivX schwer.
Bei voller DVD-Auflösung von 720x576 Pixel und DVD-ähnlicher Bildqualität liefert DivX einen Datenstrom von etwa 250 kByte/s. Da ist ein 700 MByte-Rohling nach 45 Minuten voll.
Begnügt man sich mit der SVCD-typischen Auflösung von 480x576 kommen noch 170 kByte/s zusammen. Die 700 MByte-CD-R ist nach 77 Minuten voll, die 870 MByte CD-R reicht für 95 Minuten. Da kann es tatsächlich gelingen einen ganzen Film auf eine CD zu quetschen. In der Praxis wird aber die Datenrate weiter reduziert werden müssen, was die Bildqualität etwas einschränkt.
Da DivX-Video auf dem PC-Monitor im Vollbildverfahren (also nicht Interlaced) ausgegeben wird, ist bei der Archivierung von Material was mit Videokameras (und nicht mit Filmkameras) aufgenommen wurde unbedingt eine Deinterlacing-Software zu benutzen. Das kann z.B. ein Deinterlace-Filter von VirtualDub sein. Danach ist auch die Zahl der Zeilen pro Video-Bild keine heilige Kuh mehr. Wer viel Zeit aber keinen CD-R-Platz hat kann danach das Bild auch vertikal schrumpfen lassen um die Datenrate zu verringern.