DigitaleVideoformate

=Digitale Videoformate= Ständig lassen sich Hersteller neue Videoformate einfallen. Diese kann man für unterschiedliche Zwecke einsetzen, z.B. in der Aufzeichnung, in der Verarbeitung oder als Endnutzerformat. Welches Format wird wofür genutzt und warum? Haben Sie einen Überblick? Kennen Sie z.B. Recode Raw? Was können Sie damit tun? Gehört es zu den Intraframe- oder den Interframeformaten? Wird verlustfrei komprimiert oder nicht? Und wie verhält es sich mit Sonys neuen Format XAVC? Wozu wird das denn schon wieder benötigt? Wir sollten uns einen Überblick verschaffen!
 * ==Aufzeichnungsformate== || ==Verarbeitungsformate== || ==Endnutzerformate== ||
 * XDCAM || @http://en.wikipedia.org/wiki/Betacam || @Flash ||
 * HDCAM SR || @XDCAM || MP4 ||
 * DVCProHD || @ProRes || DVD ||
 * ... || (MXF) || Blu-ray ||
 * || ... || DVB-T ||

Aufgabe 1 - Digitale Videoformate im Internet
Verschiedene digitale Videoformate begegnen Ihnen z.B. bei einem Download eines Videos aus dem Internet mit dem Programm JDownloader. Die unterschiedliche Größe der möglichen Downloads ist ein Indiz bzgl. der zu erwartenden Qualität des Videos. Die Reihenfolge der Qualitäten der Videos ist aber wahrscheinlich eine andere, da es unterschiedlich leistungsfähige Codecs gibt.

Beantworten Sie bitte die folgenden Fragen!
> z.B. "Video als Erinnerungsnotiz", "zum Beamen", "Anzeige auf dem Smartphone", "Anzeige am PC", "Versenden mit Email", ...
 * 1) Was bedeutet 144p?
 * 2) Was bedeutet AAC?
 * 3) Was ist der Unterschied zwischen H.262, H.263 und H.264?
 * 4) Welches der angezeigten Formate benötige ich für folgende Zwecke:
 * 1) Ordnen Sie die angebotenen Videos entsprechend der erwarteten Qualität!
 * 2) Kann man aus den Dateigrössen den Kompressionsfaktor berechnen und damit unter Berücksichtigung des angegebenen Codecs indirekt die Qualität beurteilen?

Aufgabe 2 - Videoformate-Vergleichstabelle

 * **Erstellen Sie eine übersichtliche Vergleichstabelle mit den Eigenschaften digitaler Videoformate!**
 * **Wählen Sie mindestens fünf der für Sie wichtigsten professionellen Formate!**
 * **Legen Sie relevante Vergleichskategorien fest!**
 * **Sollten Sie keine Auswahl treffen können - aus welchem Grund auch immer - so stellen Sie bitte die Eigenschaften der hervorgehobenen Formate (unter den Tipps) geeignet dar!**

Tipps
> DV, DVCPRO, DVCPRO50, Digital Betacam, MPEG-IMX, DNxHD, ProRes, XDCAM, DVCAM, HDV, AVCHD, DVCPROHD, DVCPROHD EX, XDCAM HD, XDCAM EX, **XDCAM HD 422**, HDCAM, **HDCAM SR**, P2HD, **AVC-Intra**, D5-HD, Infinity/JPEG2000, **ARRIRAW** (uncompressed), **REDCODE RAW** R3D (wavelet compression). > Ihre Tabelle kann sich z. B. betrieblich, historisch oder an der Leistungsfähigkeit der Formate orientieren. Auch eine Sortierung nach Einsatzhäufigkeit, Speichermedien, Speicherplatzbedarf/Datenraten oder Auflösungen kann Sinn machen. Entscheiden Sie, welche Darstellung im Hinblick auf Ihre anstehenden Prüfungen für Sie am meisten Sinn macht!
 * Formate:
 * Vergleichskategorien:
 * Bild (Auflösung, Seitenverhältnis, Abtaststruktur)
 * Quantisierung / Largest Sample Depth (bit), z.B. 8, 10 oder 12Bit?
 * Qualität? (Codec, Intraframe, Interframe, Kompressionsfaktor gegenüber unkompr. Bilddaten)
 * Bilder pro Sekunde / frames per second (fps)
 * Format (Welche Kamera? Fernsehen? Kino? Anlieferung? Archivierung? Amateur? ...)
 * Datenrate und Datenmenge pro Stunde, Minute, Sekunde
 * Bandformat oder Dateiformat? VBR unterstützt?
 * Kommentarfeld (z.B. Verweis auf eine interessante Seite mit weiterführenden Informationen im Internet)
 * Medien, ggf. Fotos und Nennung der Kosten
 * Anzahl der Audiokanäle mit Abtastrate und Quantisierungstiefe
 * Konzentrieren Sie sich auf wichtige Angaben! (Die Tabelle soll übersichtlich bleiben und keine Selbstverständlichkeiten oder Überflüssiges enthalten.)
 * Lassen Sie Formate weg, die heute keine Rolle mehr spielen.
 * Die Abmessungen von Bandmedien sind von eher geringem Interesse.
 * Eine Angabe von DCT als Kompressionsverfahren ist von geringem Nutzen. Ein einzelner Schritt innerhalb eines Kompressionsverfahrens - und darum handelt es sich bei der DCT - besitzt wenig Aussagekraft. Viel wichtiger ist die Aussage, ob es sich um ein Intraframe oder Interframe-Verfahren handelt. Auch die Angabe eines Codecs wie z.B. H.264 macht Sinn.
 * Nutzen Sie nach Möglichkeit das Programm Open Office Writer.
 * Erstellen Sie die Tabelle selbst! Copy&Paste Tabellen aus dem Internet bringen nicht den erwünschten Lerneffekt.
 * Erstellen Sie die Tabelle selbst! Copy&Paste Tabellen aus dem Internet bringen nicht den erwünschten Lerneffekt.



Aufgabe 3 - Quiz

 * ~ Nr. ||~ Frage ||~ Lösung A ||~ Lösung B ||~ Lösung C ||~ Richtige Antwort? ||
 * 1 || Welche alternativen Bezeichnungen trägt H.264 noch? || MPEG2 422P@HL || MPEG-4/Part 10 bzw. MPEG-4/AVC || XDCAM HD422 ||  ||
 * 2 || Was ist H.264 genau? || Ein hocheffizientes Interpolationsverfahren für DV-Daten || Die Herstellerbezeichnung eines Video-Codecs || Ein Kompressionsverfahren, welches von vielen Video-Codecs genutzt wird ||  ||
 * 3 || Ab welcher Qualität gilt das Chromasubsampling bei Film und Fernsehen als professionell? || 4:2:0 || 4:2:2 || 4:4:4 ||  ||
 * 4 || ... ||  ||   ||   ||   ||
 * 5 || Wann können variable Datenraten für die Aufzeichnung verwendet werden? || Sollten immer eingesetzt werden, weil man so Speicherplatz und Bandbreite spart || Sollten gewählt werden für die Aufzeichnung auf Festplatte und Flashspeicher. Tape setzt konstante Datenrate voraus. || Sollten nie eingesetzt werden, weil man sonst nicht weiß, wie lange man aufnehmen kann ||  ||
 * 6 || ... ||  ||   ||   ||   ||

**Aufgabe A (Auseinandersetzung mit den Parametern eines Formats):**
Für das von SONY entwickelte Format **HDCAM** finden Sie in einer Tabelle im Internet folgende Spezifikation für die **Aufzeichnung auf Band** Weitere Details finden Sie hier: Anmerkung:
 * **Max. Datenrate** || 144 Mbit/s ||
 * **Auflösung** || 1440x1080 ||
 * **Frames/s** || wahlweise 24p, 25p, 30p bzw. 50i und 60i je nach Kamera:
 * 900R: 24p, 25p, 30p bzw. 50i und 60i
 * 750P/790P: 25p und 50i ||
 * **Bittiefe** || 8 ||
 * **Chroma Subsampling** || YCbCr 3:1:1 ||
 * **Kompression** || Intraframe ||
 * @http://de.wikipedia.org/wiki/HDCAM
 * @http://wolfcrow.com/blog/chroma-subsampling-numbers-explained/
 * via HD-SDI live oder auf Harddisk auch YCbCr422, 10 bit, 1920×1080
 * HDCAM-SR Bandaufzeichnung: YCbCr 422 oder RGB444, MPEG-4, 10 bit, 1920×1080
 * HDCAM-SR auf HD-SDI, RGB444, 10 bit. Entsprechend: 1920×1080

Folgende Fragen stellen sich: > bei der angegebenen Datenrate von 144Mbit/s in 149 Minuten? > (HDCAM-Kassette Typus L: @http://www.videodata.de/shop/de/HDCAM, 25p) > Überlegen Sie, in welchen Formaten Sie heute professionell drehen und berechnen Sie dafür die erforderlichen unkomprimierten Datenraten!
 * 1) Welche Datenmenge entsteht bei Überspielung eines HDCAM-Tapes auf Festplatte
 * 1) Sind bei einer Datenrate von 144Mbit/s Auflösungen von 1920x1080 überhaupt denkbar? Rechnen Sie vor!
 * 2) Welche Konsequenzen hätte solch eine Auflösung auf andere Parameter Ihres Formats?
 * Kompressionsfaktor?
 * Qualität?
 * 1) Warum stellen HDCAM-Camcorder live über HD-SDI unkomprimierte Daten (1920x1080, 10bit Farbtiefe) in hoher Qualität zur Verfügung, aber schreiben ansonsten nur reduzierte Qualität auf Band?
 * 2) Welche SDI Schnittstelle kommt zum Einsatz, um die unkomprimierten Daten eines HDCAM Camcorders zu übertragen? (Datenrate?)
 * 3) Warum wurde die Entwicklung des Formats HDCAM SR notwendig? (YCrCb 4:2:2, 1920x1080, 440Mbit/s, MPEG4, ...)

**Aufgabe B (Konvertierungen):**
Sie bekommen die Aufgabe, das Format X in das Format Y zu konvertieren. Die Spezifikationen der beiden Formate lauten wie folgt: X: ..... Y: ..... Sie wissen, dass fast jede Formatkonvertierung Qualitätsverluste zur Folge hat. Wählen Sie geeignete Parameter für das Format Y, um die Wandlung mit möglichst geringen Qualitätseinbußen vorzunehmen! (Auflösung, Abtaststruktur, Framerate, ..., ... oder Kompressionsfaktor beibehalten, reduzieren, erhöhen?) Beispiele: 1) X: BETACAM SX Y: Digibeta 2) X: Digibeta X: IMX 3) X: IMX Y: BETACAM 4) X: XDCAM Y: XDCAM HD 5) X: XDCAM EX Y: XDCAM

Aufgabe C (Videodatenraten):
Ordnen Sie die folgenden Formate entsprechend ihrer maximalen Videodatenraten: Format1, Format2, Format3, ... Beispiele: 1) AVCHD, DV, BetacamSX 2) AVC-Intra 50, IMX, HDV 3) DVCAM, XDCAM HD422, DigiBeta 4) XDCAM EX, DVCPRO50, HDCAM SR //Hinweis: Die Videodatenraten der gebräuchlichen Formate sollten Ihnen für die Klausur bekannt sein ohne nachschlagen zu müssen!//

Aufgabe D (Kompressionsmöglichkeiten):
Sortieren Sie die folgenden Formate (Format1, Format2, Format3, ...) entsprechend ihrer Kompressionsmöglichkeiten nach Intraframe und Interframe. (wenn interframe möglich => interframe): Beispiele: 1) HDCAM HD, AVCHD, DV, HDCAM 2) BetacamSX, AVC-Intra 100, IMX, HDV 3) DVCAM, XDCAM HD422, DigiBeta, DVCPRO50 4) HDCAM SR, XDCAM EX, DVCproHD, DNxHD

Aufgabe E (Audio):

 * Gibt es in ihrer Tabelle Formate, deren Audioanteil komprimiert gespeichert wird? Ja/Nein, ggf. welche?
 * Warum werden Audiodaten in diesen Formaten meistens unkomprimiert abgespeichert?
 * Welchen prozentualen Anteil Ihrer unkomprimierten Videodatei wird von den Audiodaten belegt?
 * Die Videodaten liegen im AVC444-Format, 12Bit, 1920x1080, 50fps vor.
 * Rechnen Sie mit Audiodaten im Format 16bit PCM-Stereo/48kHz!

Aufgabe F (Professionelle Formate):
Nennen Sie 3 Bandformate, welche sich für eine professionelle Weiterverarbeitung in der Post eignen (z.B. 4:2:2)!

Aufgabe G (Consumer Formate):
Nennen Sie 3 Formate, die sehr gut komprimieren und sich damit als Consumerformate qualifizieren (z.B. Interframe)!

Aufgabe H (Geräte-Betriebsarten):
Welche unterschiedlichen Parameter weist das HDCAM-Format auf bei Bandaufzeichnung vs. Liveübertragung? Warum?

Aufgabe I (Zusatzaufgabe zur Tabellenerstellung 'Formate'):
Prüfen Sie Ihre Tabelle auf Vollständigkeit! (Vollständig ist die Tabelle, wenn sich aus den gegebenen Werten die Datenrate und die Datenmenge pro Stunde berechnen lassen) //Tipp: Prüfen Sie, ob die nachfolgenden Spalten vorhanden sind: fps, konkrete Bildauflösung (HD/SD reicht nicht!), Kompressionsart/Codec, Kompressionsfaktor, ...//

Aufgabe J (Advanced Authoring Format):
Infos:
 * 1) Erläutern Sie, wofür das AAF im Workflow einer Videobearbeitung genutzt wird!
 * 2) Erläutern Sie, welche Gründe dafür sprechen, dieses Format einzusetzen!
 * 3) Handelt es sich um ein Containerformat? Begründen Sie Ihre Einschätzung!
 * 4) Welche Gründe sprechen dafür, bei einer Nutzung des AAF Videodaten separat in einem anderen Format zu speichern (z.B. MOV)? (praktische Gründe!)
 * 5) Welche Firmen und Authoring-Systeme unterstützen das AAF?
 * 6) Handelt es sich um einen Standard?
 * 7) In welchem Verhältnis stehen MXF und AAF zueinander?
 * @http://www.itwissen.info/definition/lexikon/advanced-authoring-format-AAF.html
 * @http://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Authoring_Format
 * http://help.apple.com/logicpro/mac/9.1.6/de/logicpro/usermanual/index.html#chapter=32%26section=8%26tasks=true
 * @http://pcsupport.about.com/od/fileextensions/f/aaffile.htm

Aufgabe 5 - Testfragen

 * 1) Nennen Sie 3 Videoformate, welche Datenraten ab 100MBit/s erzeugen!
 * 2) Nennen Sie 3 Videoformate, welche Datenraten bis 100MBit/s erzeugen!
 * 3) Nennen Sie 3 Videoformate, welche Intraframe-codierte Videodaten enthalten!
 * 4) Nennen Sie 3 Videoformate, welche Interframe-codierte Videodaten enthalten!
 * 5) Was unterscheidet ein Videoformat für den Schnitt wie z.B. DNxHD von anderen Videoformaten?
 * 6) Welche Videoformate eignen sind für 4k-Formate?
 * 7) für die Aufnahme?
 * 8) für die Verarbeitung?

Aufgabe 6 - Formate zuordnen (Standard, Codec, Container, ...)
Ordnen Sie das Formatechaos im folgenden Arbeitsblatt!
 * Formatechaos?

Aufgabe 7 - Neue Formate
Welche Probleme erwarten Sie beim Einsatz eines 4K 3D Formats bei 120fps? Erläutern Sie detailliert und belegen Sie ggf. mit passenden Überschlagsrechnungen für Datenraten und Datenmengen:
 * @http://www.professional-production.de/de/news/einzelansicht/datum/2017/02/27/billy-lynns-long-halftime-walk-bekommt-advanced-imaging-society-preis-fuer-3d-technik/

Schon gelöst? Nicht schummeln! ;-)

**Lösungen:**

 * Aufgabe 4A:**

1. Datenmenge berechnen: 144Mbit/s, 149 Minuten? code x (unkomprimiert) = 144 Mbit/s * 149*60Sekunden / 8Bit = 161 GByte code 2. Höhere Auflösungen? Ja, das sollte gehen. Die unkomprimierte Datenrate ist bei einer Auflösung von 1920x1080 in solch einem Fall: code DR = 1920x1080 x (3+1+1)/4 x 25 x 8 = 518400000 Bit/s = 518 MBit/s code gegenüber Original code DR = 1440x1080 x (3+1+1)/4 x 25 x 8 = 388800000 Bit/s = 389 MBit/s code 3. Konsequenzen Kompressionsfaktor: Der nötige Kompressionsfaktor für die Erreichung der 144Mbit/s beträgt: code KF = 518/144 = 3,6 code gegenüber Original code KF = 389/144 = 2,7 code Qualität: Die Bildqualität dieses Intraframeformats ist bei einem Kompressionsfaktor von 3,6 besser als die des Consumerformats DV (bei identischer Pixeldichte) und somit akzeptabel.

... to be finished ...
 * Aufgabe 4B:**
 * @http://answers.yahoo.com/question/index?qid=20080809200802AA3TvNs
 * ~  ||~ Auflösung ||~ Bittiefe ||~ fps ||~ Datenrate MBit/s ||~ Kompressionsverfahren ||~   ||
 * BETACAM SX (Sony,1996) || x/y ??? || 8Bit || 25 || 44 auf Band, davon 18 Video, 3 Audio, Rest Fehlerkorrektur || MPEG2 (interframe) ||  ||
 * Digibeta ||  ||   ||   ||   || DV like (intraframe) ||   ||

to be done
 * Aufgabe 4C:**

to be done
 * Aufgabe 4D:**

to be done
 * Aufgabe 5:**


 * Aufgabe 6:**
 * Lösung

Praktische Übungen zur Datenreduktion
z.B. mit


 * // Sorenson Squeeze // oder der
 * Freeware // Squared 5 Mpeg Streamclip ( // [] )

Praktische Probleme

 * 1) @http://www.supportforum.philips.com/de/archive/index.php/t-2979.html
 * 2) @http://www.slashcam.de/info/Trailer-als-Betacam-SP-oder-Digi-Beta-abliefern---aber-wie--131408.html
 * 3) @http://www.avidemux.org/smf/index.php?topic=10023.5;wap2
 * 4) @http://www.cinefacts.de/Forum/225361-korrekte-bezeichnungen-im-dschungel-der-bildformate.html
 * 5) @http://www.mac-tv.de/forum/showthread.php?t=6080
 * 6) @http://www.hackermovies.com/45584/beta-sp-auf-mini-dv-ueber-s-video
 * 7) @http://www.slashcam.de/info/Qualitaetsunterschied-s-video-firewire-1046546.html
 * 8) @http://forum.chip.de/audio-video-bearbeitung-codec/unterschied-zw-h264-avc-mpeg4-1509499.html

Weitere Infos

 * 1) @https://encodingwissen.de/hintergrund/formatedschungel/video-audio/
 * 2) @http://www.digitalkamera.de/Fototipp/Kleiner_Wegweiser_durch_den_Video-Format-Dschungel/5751.aspx
 * 3) @http://www.netzwelt.de/news/80575-netzwelt-wissen-videoformate.html
 * 4) @http://www.film-tv-video.de/newsdetail+M5cde7c87708.html?&no_cache=1
 * 5) @http://www.film-tv-video.de/newsdetail+M5123a0fdb2b.html?&no_cache=1
 * 6) @http://keyj.emphy.de/files/projects/videocomp.pdf
 * 7) @http://www.dvcentral.org/DV-Beta.html
 * 8) http://documentation.apple.com/en/motion/usermanual/index.html#chapter=B%26section=2%26tasks=true
 * 9) @http://www.youtube.com/watch?v=2cbXxyr0DCY basics of video encoding by Sorenson
 * 10) @http://wolfcrow.com/blog/intra-frame-vs-inter-frame-compression/
 * 11) @http://en.wikipedia.org/wiki/Betacam