Bit
Budgeting |
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Obwohl auf einer DVD riesige
Datenmengen Platz finden (die Datenmenge von bis zu 25 CD ROMs), muß der zur Verfügung
stehende Platz budgetiert werden. Erst dann kann entschieden werden, welche DVD Variante
(single-sided/single-layer bis double-sided/double-layer) gewählt werden muß, Bit
budgeting heißt auch immer, Kompromisse zwischen Datenstrom und damit Videoqualität und
Features bzw. Filmlänge zu schließen. |
Ein Standard DVD-Player kann
eine maximale Datenrate von 10 Mbps (10 Megabits per second) wiedergeben (10 Mbit = 1,25 MB Megabyte).
Wenn man alle Features ausschöpfen und die höchstmögliche Videoqualität erreichen
möchte, also den maximalen Datenstrom von 10 Mbps voll ausschöpft, erhält man pro GB
Speicherkapazität 13 Min. Laufzeit, also etwa 62 Min. Laufzeit für eine 4,7 GB DVD
(single-sided, single-layer). Durch geschicktes Bit Budgeting läßt sich die Laufzeit auf
bis zu 130 Min. pro 4,7 GB DVD erhöhen, ohne erkennbare Qualitätsverluste von Video und
Audioinformationen in Kauf nehmen zu müssen. |
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(Anmerkung: 1 Gigabyte in den DVD
Spezifikationen entspricht 1000 Millionen Bytes. In der Computerindustrie wird 1 GB mit
1073 Millionen Bytes definiert. Das heißt eine 4,7 GB DVD hat in der Definition der
Computerindustrie nur 4,37 Gigabytes. Um in der DVD Spezifikation zu bleiben verwenden wir
weiter die DVD Definition.) |
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Schritt 1
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Gesamtbudget
Eine 4,7 GB DVD bietet also: 4,7 x 8 (1 Byte = 8 Bit> 37,6 Gigabits = 37.600 Megabits.
Rechnet man ca. 4% des Speicherplatzes für Menüs, Navigationsinformationen etc. ab,
verbleiben ca. 36.000 Mb für die Videoinformation (inkl. Audio, Untertitel, Multiangle
etc.) |
Schritt 2 |
Filmlänge
Möchte man also einen 120 Minuten Film auf einem Layer unterbringen, darf der
durchschnittliche Datenstrom: 36.000/120/60 = 5 Mbps nicht übersteigen. |
Schritt 3 |
Aufteilung des Datenstroms
Der nächste Schritt im Bit Budgeting ist die Aufteilung dieses zur Verfügung stehenden
Datenstroms auf die einzelnen Komponenten wie Video, Audiospuren (bis zu 8 Sprachen mit je
8 Surround Spuren), Untertitel/Subpictures. |
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Datenstrom Audio |
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Bit rate |
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Dolby Digital Surround |
0,384 Mbps |
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Dolby Digital stereo |
0,192 Mbps |
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MPEG-1 layer II |
0,192 Mbps |
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Datenstrom
Untertitel/Subpictures |
Untertitel benötigen keinen
hohen Datenstrom (ca. 0,040 Mbps pro Track), trotzdem müssen sie beim Bit Budgeting
berücksichtigt werden. 4 Untertitelversionen (für z.B. 4 Sprachen) benötigen also 0,160
Mbps. |
Hat man also eine Produktion
mit 2 Audiovarianten in Dolby Digital Surround und 4 Untertitelversionen, beanspruchen
diese etwa 20% des zur Verfügung stehenden Datenstroms (0,928 Mbps). |
Die durchschnittliche Bitrate
für das Videosignal darf also etwa 4 Mbps betragen. |
Da die Bitrate je nach
Videoinhalt nicht immer gleich sein muß (verschiedene Bildinhalte lassen sich
unterschiedlich gut komprimieren), kann an heikleren Stellen die Bitrate erhöht werden. |
Die maximale Bitrate darf
jedoch auf Grund des mit 10 Mbps begrenzten Datenstroms, abzüglich unserer 0,928 Mbps
für Audio und Untertitel, ca. 9 Mbps nicht übersteigen. |
Diese Berechnungen sind
wichtig, um die Einstellungen bei der MPEG -Encodierung des Materials richtig zu wählen.
(in diesem Fall: durchschnittliche Bitrate 4 Mbps, max. Bitrate 9 Mbps) |
Denn einerseits darf uns der
Speicherplatz 1 Minute vor Filmende nicht ausgehen, wir wollen aber die Datenkapazität
optimal ausnützen, um die bestmögliche Qualität zu erreichen. |
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Assets Capture |
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Sobald die Datenströme
berechnet sind, kann der nächste Arbeitsschritt folgen. Die Komprimierung der Videodaten. |
Sobald die Datenströme
berechnet sind, kann der nächste Arbeitsschritt folgen. Die Komprimierung der Videodaten. |
Das heißt, die Videodaten
müssen, um auf 4,7 GB Platz zu finden, etwa um den Faktor 32:1 reduziert werden. |
Ohne auf die Grundsätze von
Video-Kompressions-Verfahren näher eingehen zu wollen, nur soviel: Stellen Sie sich eine
Filmeinstellung vor, in der ein kleiner Hund durch ein Zimmer läuft. Die Einstellung
dauert 2 Sekunden. Die Bildinformation vom Zimmer und der Einrichtung ändert sich in
diesen 2 Sekunden kaum. Das heißt: Die Daten, die die Bilder vom Zimmer beschreiben,
können wesentlich reduziert werden, ohne einen Qualitätsverlust des Bildes in Kauf
nehmen zu müssen. Auf dieser und vielen anderen Prinzipien beruhen alle
Bildkompressionsverfahren. Das Bild wird also bei einer Kompression um den Faktor 32 nicht
32mal schlechter, sondern reduziert nur die Datenmenge zur Beschreibung des Bildinhaltes
entsprechend. |
Daß diese Datenreduktion ein
aufwendiges Verfahren ist, erklärt sich von selbst. |
Ganz wesentlich ist daher auch
das Ausgangsmaterial, von dem aus die Kompression erfolgt. Ein bereits verrauschtes
analoges Signal kann weniger gut komprimiert werden, als etwa das Signal von einem D1 oder
Digital Betacam Band. |
MPEG-2 ist eine Norm, die
beschreibt, wie diese Datenreduktion zu erfolgen hat. |
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Wir unterscheiden 2
Verfahren der MPEG-2 Komprimierung: |
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Constant Bit Rate-Encoding |
Dabei wird ein gesamter Film auf einen
konstanten Datenstrom komprimiert. Also etwa 5 Mbps. |
Variable Bit Rate Encoding |
Hier wird vorerst der gesamte Film
analysiert und festgestellt, an welchen Stellen der Datenstrom, auf Grund vieler
redundanter Daten, mehr, oder an welchen, komplexeren Stellen, der Datenstrom weniger
reduziert werden kann. Diese Durchläufe können einmal oder mehrmals erfolgen (two-pass,
three-pass, multi-pass analysis). |
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Je mehr Analysedurchläufe,
desto effektiver kann der MPEG-2 Algorithmus arbeiten. |
Erst dann erfolgt die
Encodierung. |
Alle Durchläufe erfolgen in
Real-time, dauern also genau die Laufzeit des Filmes. |
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Segment-based
Re-encoding |
Bei der Kontrolle eines Filmes
kann es passieren, daß an manchen heiklen Stellen die Bildqualität nicht optimal ist. |
Es wäre zeitaufwendig, deshalb
den gesamten Film nochmals Encodieren zu müssen. Die Funktion Segment-based Re-encoding
erlaubt es, nur die betreffenden Filmteile neu zu Encodieren und die neuen Daten direkt an
die Stelle der alten Daten zu schreiben. |
Diese sehr nützliche Funktion
bieten jedoch nur sehr ausgereifte Systeme. |
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Authoring |
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Hier beginnt die eigentliche
Premastering-Arbeit. |
Der erste Schritt ist das
Storyboarding: Dabei werden alle Assets und ihre Verknüpfung miteinander, unter
Verwendung einer Autorensoftware, entworfen. Am Ende dieses Prozesses steht eine fertige
Struktur, ein Bit Budget und die vollständige Asset Capture List. |
Nach dem DVD-Title Layout,
dieses enthält z.B. die Informationen über Ländercodes oder parental levels, folgt das
Assembly der Programmteile. Jedem Programmteil werden dabei Funktionen zugeordnet, die
für die Steuerung notwendig sind. |
Beim Mulitplexing werden dann
die noch getrennt vorliegenden Datenströme (Video, Audio etc.) zu den sogenannten VOBs
(Video Object Files) verbunden. |
Das kreieren des Disc Images
auf die Harddisc ist der letzte Schritt des Authoring -Prozesses. |
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Proofing |
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Bereits während dem Authoring
können alle programmierten Funktionen und Assets mit der PrePlay-Funktion überprüft
werden. |
Das fertige Disc Image sollte
dann nochmals eine penible Qualitätskontrolle durchlaufen. Alle Fehler, die hier nicht
entdeckt werden, finden sich dann auf tausenden duplizierten DVDs wieder. |
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DVD-Manufacturing |
Das Disc Image wird auf ein 20
Gigabyte DLT-Band übertragen, welches als Basis für das Mastering in einem
Duplikationswerk dient. |