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"Editing MPEG"- MPEG-2 (I-Frame only) Auf dem weiten Feld der Video-Kompressionsformate zeichnet sich mehr und mehr MPEG-2 als der Standard ab. MPEG-2 ist einer der vier Sub-Standards von MPEG (Motion Pictures Expert Group), der wiederum durch verschiedene Profiles und Level spezifiziert werden kann. Bei der Videonachbearbeitung, d.h. in der Postproduktion, stehen bildgenauer Schnitt, niedrige Datenrate und Kompatibilität der Daten im Vordergrund. Die Variante MPEG-2 422P@ML, I-Frame only, erfüllt diese Anforderung und wird von FAST als Editing-MPEG bezeichnet. |
Auf dieser Seite werden folgende Punkte erläutert:
MPEG unterscheidet sich von Motion-JPEG durch zwei
Faktoren: Das eingesetzte Komprimierungsverfahren, welches die Datenrate bestimmt, sowie
die Existenz von Standardwerten, die Datenaustausch zwischen verschiedenen Systemen
ermöglichen.
Bisher war Motion-JPEG das am häufigsten
eingesetzte Verfahren, um digitale Videodaten zu komprimieren. Ursprünglich für
Einzelbilder entwickelt, komprimiert Motion-JPEG jedes Einzelbild separat (Intraframe
Compression) - eine im Verhältnis zu MPEG hohe Datenrate ist die Folge. Aufgrund
dieser Einzelbildkompression lassen sich Motion-JPEG-Sequenzen problemlos bildgenau
schneiden. Der große Nachteil ist, daß es keinen einheitlichen Standard gibt: Jeder
Hersteller legt eigene Varianten fest, die mit denen anderer Anbieter inkompatibel sind.
Komprimierte Motion-JPEG-Daten unterschiedlicher Schnittsysteme sind daher nicht direkt
austauschbar.
MPEG-Kompression: I-, B- und P-Frames
Im Gegensatz dazu gibt es bei MPEG eine
feste Normung; komprimierte Daten verschiedener Systeme lassen sich direkt miteinander
austauschen. Der entscheidende Unterschied liegt jedoch im Analyse und Kompressionsverfahren.
MPEG erlaubt es, Bildfolgen zu analysieren (Interframe Compression). Die
Einzelbilder einer solchen Folge setzen sich aus I-, B- und P-Frames zusammen, auch als
GOP (Group of Pictures) bezeichnet. Eine GOP muß mindestens ein I-Frame enthalten,
ansonsten bleibt die Gestaltung der Struktur und Länger einer solchen Folge jedem
Hersteller überlassen.
I-Frames sind Indexbilder, die einzeln komprimiert werden.
Bereiche innerhalb eines Bildes können dabei unterschiedlich stark komprimiert werden,
z.B. die Bildmitte weniger als die Randbereiche. So lassen sich gegenüber Motion-JPEG bei
gleichbleibender Bildqualität bis zu 15% Daten einsparen. I-Frames eines MPEG-Datenstroms
enthalten alle nötigen Daten, um ohne weitere Zusatzinformationen dekomprimiert und
dargestellt werden zu können.
B-Frames sind bidirektional komprimierte Bilder und enthalten nur
Daten, die den Unterschied zwischen zwei Bildern beschreiben. Die Datenmenge ist deutlich
geringer als bei I-Frames. Allerdings sind zur Dekomprimierung und Darstellung auch die
Informationen der vorangegangenen und folgenden Bilder notwendig.
P-Frames heißen Predicted Frames, also "vorhergesagte"
Bilder. Sie werden auf Basis der bisher in der Videosequenz enthaltenen Frames errechnet
und enthalten noch weniger Daten als B-Frames.
Wie sich eine GOP aus I-,B- und P-Frames zusammensetzt und welche Frames verwendet werden,
obliegt dem Hersteller. Einzige Voraussetzung: Jede GOP muß mindestens ein I-Frame
enthalten.
MPEG-2-Standard
MPEG-2 bietet passende Standards für Postproduktion, Distribution und Übertragung
(Transmission). Die verschiedenen Profiles und Level unterscheiden sich in der Auflösung,
d.h. Anzahl von Zeilen und Bildpunkten (Pixel), der Abtastrate, d.h. Samplingfrequenz, und
der Bildwechselfrequenz.
Wichtiger Unterschied zu Motion-JPEG ist die standardisierte Dekodierung: Ein
normgerechter MPEG-2-Datenstrom läßt sich mit jedem normgerechten MPEG-2-Dekoder
abspielen. Die Art der Kodierung in MPEG-2 dagegen steht jedem Hersteller frei.
MPEG-2 MP@ML und MPEG-2 422P@ML
Die beiden Varianten MPEG-2
Main Profile@Main Level und MPEG-2 422Profile@Main Level kommen im
Broadcast-Bereich zum Einsatz.
MPEG-2 MP@ML ist ursprünglich für die
Distribution d.h. Verteilung von Videosignalen konzipiert worden. Einsatzgebiete sind
deshalb vor allem DVB (Digital Video Broadcasting) und DVD (Digital Versatile Disc).
Bestmögliche Bildqualität bei minimaler Datenrate (max. 15Mbit/s) ist gefordert.
Mehrfachgenerationen sind nicht notwendig und daher ist die 4:2:0 Abtastung
(YUV-Komponenten) ausreichend. Die niedrige Datenrate wird durch die Komprimierung ganzer
GOPs mit IPB-Struktur erreicht - bildgenauer Schnitt, wie bei der Postproduktion
gefordert, ist daher fast unmöglich.
Ganz auf die Anforderungen der Nachbearbeitung zugeschnitten ist die Variante MPEG-2
422P@ML: Um den mehrfachen Kopiergenerationen in der Postproduktion qualitativ gerecht
zu werden, ist eine 4:2:2-Abtastung notwendig. Mit dieser Samplingrate ist auch
professionelles Chromakeying möglich. Die Datenrate ist z.Z. für 50 Mbit/s definiert.
Editing-MPEG: Der Standard für die Videobranche
Editierbarkeit, Bildqualität und Kompatibilität sind
die Schwerpunkte in der Postproduktion. Das Verfahren MPEG-2 422P@ML
I-Frame only, deckt alle diese Anforderungen ab: Die Verwendung von I-Frame only-Kodierung
gewährleistet einfaches, bildgenaues Schneiden, eine 4:2:2-Farbabtastung steht für
höchste Bildqualität. Und der Standard bei der Dekodierung garantiert Unabhängigkeit
von proprietären Dekoderlösungen. Damit ist Editing-MPEG der Standard der Zukunft für
die Videonachbearbeitung.