DV

=DV - Digital Video= DV steht für die __digitale Speicherung__ (1010001010010) der Videodaten. Zu den DV-Formaten gehören: Die analogen Videoformate vor DV hießen ...
 * DV, MiniDV, DVCAM, Digital8, HDV, DVCPro, DVCPro50 und DVCProHD.
 * 8mm, Hi8, VHS, SVHS, VHS-C oder SVHS-C.



Unterrichtsmaterial, Quellen

 * Schmidt, Professionelle Videotechnik, Springer (modifiziert, durch nachfolgende Fragen ergänzt)
 * @http://de.wikipedia.org/wiki/Digital_Video (Bilder und ergänzende Informationen)

Aufgabe 1: Klären Sie bitte die folgenden Fragen!

 * 1) Berechnen Sie die unkomprimierte DV-Datenrate! (50 Halbbilder pro Sekunde)
 * 2) Warum wurde das DV-Format für eine konstante Datenrate optimiert?
 * 3) Worin besteht der Vorteil, die Halbbilder ggf. vor der Kompression zusammenzufassen?
 * 4) Nennen Sie wesentliche Unterschiede des DV-Formats zum MPEG2-Verfahren!
 * 5) Warum können Videodaten mit MPEG2 so viel besser komprimiert werden als beim DV-Format?
 * 6) Welche Schwäche des MPEG2-Verfahrens hat das DV-Format nicht?
 * 7) Welchen Kompressionsfaktor verwendet das DV-Format?
 * 8) Welche Datenrate ergibt sich für das komprimierte DV-Format?
 * 9) Wieviel Mbit/s des komprimierten DVCpro50-Signals werden für die Herstellung der 4:2:2-Struktur (gegenüber 4:2:0 bei DV) benötigt?
 * 10) Wieviel Mbit/s des komprimierten DVCpro50-Signals stehen somit für andere Zwecke zur Verfügung?
 * 11) Für welche alternativen Verwendungszwecke könnten die nicht für die Herstellung der 4:2:2 Struktur verwendeten Bits genutzt werden (wenn Sie nicht zur Senkung des Kompressionsfaktors eingesetzt würden, siehe Formel!)?
 * 12) Welche Verbesserungen der Bildqualität können Sie durch die Senkung des Kompressionsfaktors beim DV-Format erwarten?
 * 13) Hätte man das Format DVCPro50 (d.h. 50Mbit/s) auch mit a) 10Bit Quantisierungstiefe, b) HD Auflösung 1080i oder c) HD-Auflösung 720p standardisieren können? Rechnen Sie vor und machen Sie geeignete Vorschläge, wie die Datenrate von 50Mbits erreicht werden könnte!

Aufgabe 2: Zeilensprungverfahren
Das im Zeilensprungverfahren aufgezeichnete Videomaterial hat eine wahrgenommene Bewegungsauflösung von 50Hz.
 * 1) Erläutern Sie, wie das Zeilensprungverfahren funktioniert!
 * 2) Erläutern Sie, was Bewegungsauflösung bedeutet!

Aufgabe 3: Die DV-Datenreduktion in der Gesamtsicht
Die "rohe" Datenrate von DV setzt sich bereits aus "reduzierten" Daten zusammen.
 * Erläutern Sie anhand der Faktoren zur Berechnung der rohen Datenrate, wo bereits vor der eigentlichen Kompression (DCT, Quantisierung, Entropiekodierung) Daten reduziert wurden!

Wissenswertes zu DV im Internet

 * @http://de.wikipedia.org/wiki/DVCAM
 * @http://www.slashcam.de/info/DV-Camcorder-und-Interlacing-Problem-auf-PCStandardproblem--1011557.html
 * @http://forum.gleitz.info/showthread.php?19184-DV-Video-Progressive-oder-doch-lieber-interlaced
 * @http://forum.doom9.org/archive/index.php/t-9574.html
 * @http://www.elementsvillage.com/forums/showthread.php?t=48737

Aufgabe 1 - Antworten
1. code 720 · 576 · (4+2+0)/4 · 8 [Bit] · 25 [Bilder/s] = 124.4 MBit/s

code 2. Magnetbänder laufen immer mit gleicher Geschwindigkeit am Schreib-/Lesekopf vorbei. Es steht somit in jeder Sekunde die gleiche Speicherkapazität zur Verfügung. Hieraus folgt dann die konstante Datenrate.
 * Die maximal machbare Datenrate ist vorgegeben, u.a. durch die Geschwindigkeit des Bandes. Bei DV 25MBit/s.
 * Es macht beim Magnetband keinen Sinn, Bilder stärker zu komprimieren als notwendig, um die Datenrate temporär zu reduzieren. Damit würde das Band an solchen Stellen nur mit Nullen beschrieben werden, die Video-Qualität verschlechtert, aber weder Zeit noch Speicherplatz gespart.

3. DV wird im Zeilensprungverfahren aufgezeichnet. Redundanzen in den Halbbildern können effizienter komprimiert werden, wenn diese zu einem Bild zusammengefasst werden können, d.h. wenig Bewegung im Bild. Das bedeutet dann für das Videomaterial eine stärkere Kompression bei mehr Detailtreue/besserer Qualität.

4. Bei DV handelt es sich um ein __Intraframe__-Verfahren. Bei MPEG handelt es sich um ein Interframe-Verfahren.

5. Das liegt daran, dass bei einem __Interframe__ Verfahren wie MPEG Redundanzen bei aufeinanderfolgenden Bildern erkannt werden und dementsprechend nicht gespeichert werden müssen.

6. Kameraschwenks sind weniger problematisch als bei MPEG. Schnitt ist einfacher, da nur IFrames existieren und damit auch weniger aufwendig als bei MPEG.

7. Rohe Datenrate / 25MBit/s (Zielgröße) = 5

8. 25 Mbit/s

9. DVCPro50 hat 50MBit/s 4:2:0 => Faktor 1,5 (siehe Aufgabe1) Ersetzen durch 4:2:2 => Faktor 2 Ergebnis 33MBit/s, d.h. 8MBit/s

10. 50MBit/s - 33MBit/s = 17MBit/s

11. Vorüberlegung: a) 4:2:2 bereits hergestellt b) Kompressionsfaktor soll konstant bleiben

Wofür können die restlichen Mbit eingesetzt werden: Daher, möglicherweise ... - höhere Quantisierungstiefe, z.B. 10Bit - höhere Auflösung, z.B. HD-Formate - mehr Tonspuren, möglich in DV???? - mehr Frames, z.B. 30 - noch mehr Farbe, z.B. 4:4:4

12. Typische JPEG-Fehler bei starker Kompression wie z.B. Blockbildung und Unschärfen verschwinden bei kleinerem Kompressionsfaktor.

13. Rechnungen für DVCPro50 a) Auf dem Tape kann man keinen Platz sparen. Die Datenrate von 50MBit/s ist als konstant anzusetzen. Um mit 10Bit arbeiten zu können (höhere Farbtongenauigkeit, schönere Farbverläufe) könnte man mit einem höheren Kompressionsfaktor arbeiten. Rechnung: code Formel: 720x576 x 10Bit x (4+2+2)/4 x 50/2 (fps) x KF (Kompressionsfakor) = 50MBit/s

Formel nach Umstellung: KF = 50MBit/s / ( 720x576 x 10Bit x (4+2+2)/4 x 50/2 (fps) ) = 50MBit/s / 207,4MBit/s = 1:4,14

Die Aufzeichnung mit 10 Bit würde also funktionieren bei einem Kompressionsfaktor von etwa 4,2 code Mit der bei Standard-DV verwendeten Kompression 1:5 würde sich sogar nur eine Datenrate ergeben von ... code 10Bit * 2 * 720x576 * 25 1/s / 5 (Kompressionsfaktor) = 41,47 Mbit/s code b) Ist eine Standardisierung mit 1080i möglich? Nur wenn man einen Kompressionsfaktor von 17 in Kauf nimmt. D.h. eigentlich nein => schlechte Bildqualität. Rechnung: code 8Bit * 2 * 1920x1080 * 25 1/s / 17 = 50    Mbit/s code Mit DVCPro100 sähe das schon etwas besser aus. Da funktioniert es mit einem KF von 8,5. Besonders ist diese Qualität aber auch nicht. Rechnung: code 8Bit * 2 * 1920x1080 * 25 1/s / 8,5  = 100 Mbit/s

code c) Ist eine Standardisierung mit 720p möglich? Es funktioniert für Consumerkameras, erfüllt aber keine professionellen Ansprüche. Ein KF von 7,4 ist dafür zu hoch, d.h. die Bilder sind recht schwammig im Detail. code KF = 50MBit/s / (720x1280 x 8 x 2 x 25 Bit/s) = 50 / 369 = 1:7,4

code

Aufgabe 2+3
to do