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Blu-ray & DVD Manufacturing, Video/Audio Restorations, Graphic Services - in Berlin-Friedrichshain since 2003

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Technische Grundlagen einmal genauer erklärt...


Authoring ist das Berechnen von DVDs/BDs.


DVD/BD-Authoring umfaßt die Erstellung der DVD/BD-Datenstruktur

aus Video-, Audio- und Subpicture-Streams.


Ein Stream ist ein Dateiformat,

welches auf der Zeitskala nicht nur abspielbar,

sondern auch navigierbar ist.


Die 3 Arten von Streams (Video, Audio, Subpicture),

müssen vor dem Authoring bereits jeweils in einem Stück

fertig, paßgerecht und DVD/BD-konform encodiert vorliegen.

(Subpicture wird bei bei Blu-ray in IG + PG getrennt definiert

(Interactive Graphics + Presentation Graphics))



DVD-Authoring verfolgt einen möglichst universellen Navigations-Ansatz.

Der Betrachter soll mittels einfachster bis weitverzweigter Navigation

über verschiedenste Sprach-und Schnittversionen von Spielfilmen

in Standard-Auflösung bestimmen können.



Blu-ray-Authoring erweitert diese Möglichkeiten auf verschiedene HD-Auflösungen.

DVD und BD stellen höchste Anforderungen an die Vorbereitung und Verarbeitung

des Video-und Audio-Materials.



AVCHD-Authoring verfolgt einen einfacheren Ansatz.

AVCHD dient zum Erstellen einer linear abspielbaren SD-oder HD-Roh-Clipsammlung,

wie sie aus der Kamera oder dem Internet kamen, nahezu ohne Navigation.

Hier wird weitgehend auf Reencoding verzichtet,

nur noch transcodiert und gemultiplext, wo erforderlich.




Vor dem DVD/BD-Authoring erforderliche Vorarbeiten


-  Video- und Audio-Aufzeichnung (Shooting)


-  Überspielung (Capturing)


-  Video- und Audio-Schnitt und -Bearbeitung (Video Editing / Processing).

      Hierbei wird aus dem gesamten gefilmten Material Brauchbares zusammengestellt.

      Farbkorrekturen, Vorspann/Abspann, Musikuntermalung kommen dazu.


-  Video- und Audio-Kodierung (Encoding).

     Hierbei werden spezielle Datenreduktionsverfahren eingesetzt.

     Deren Parameter können mit viel Erfahrung auf beste Wiedergabe-Qualität abgestimmt werden.


Je nach gewünschter Ausstattung der DVD/BD können noch weitere Arbeiten dazukommen:


-  Synchronisieren von weiteren Audio-Spuren (Dubbing)


-  Erstellen von Untertiteln (Subtitling).


Wir führen auch diese vorgenannten Leistungen gern für Sie aus!



Der Arbeitsablauf beim DVD/BD-Authoring


A0+E0: DVD/BD-Disc-Größenbestimmung (Disc-Sizing)


Der Auftraggeber muß vor Beginn des Encoding und Authoring mit uns festlegen,

welcher Inhalt in welcher Qualität, in welcher Reihenfolge

und welcher Auswahlmöglichkeit für den Betrachter präsentiert werden soll.


Wir passen daraufhin alle Parameter optimal an das DVD/BD-Projekt an.


Wichtigen Inhalten kann beim Encoding eine höhere Bitrate und damit höhere

Wiedergabequalität, weniger wichtigen eine geringere Bitrate zugewiesen werden!


Der DVD/BD-Disc-Größen-Typ ergibt sich somit aus der Qualitätsanforderung

und eventuellen Aufteilungsvorstellungen des Auftraggebers.



DVD-Disc-Größen


Die Summe der gerundeten Seiten-Kapazitäten

pro Disc in GB(dec) gibt den Namen.


"Sides" sind Seiten (SS=single-sided, DS=double-sided),

"Layer" sind Schichten (SL=Single Layer, DL=Dual Layer),

L0="oberflächennahe" Schicht, L1 = "vergrabene" Schicht.


DVD-5: SS/SL = Seite A (Layer 0)

Max. Kapazität: 4,37 GiB(bin) = 4482 MiB(bin) = 4.589.843 KiB(bin) ~ 4,7 GB(dec)


DVD-9: SS/DL = Seite A (Layer 0+1)

Max. Kapazität: 7,91 GiB(bin) = 8106 MiB(bin) = 8.300.781 KiB(bin) ~ 8,5 GB(dec)


DVD-10 (DVD-5+5): DS/1SL+1SL = Seite A (Layer 0) + Seite B (Layer 0)

Max. Kapazität: 8,75 GiB(bin) = 8964 MiB(bin) = 9.179.687 KiB(bin) ~ 9,4 GB(dec)


DVD-14 (DVD-9+5): DS/1DL+1SL = Seite A (Layer 0+1) + Seite B (Layer 0)

Max. Kapazität: 12,29 GiB(bin) = 12588 MiB(bin) = 12.890.625 KiB(bin) ~ 13,2 GB(dec)


DVD-18 (DVD-9+9): DS/1DL+1DL = Seite A (Layer 0+1) + Seite B (Layer 0+1)

Max. Kapazität: 15,83 GiB(bin) = 16212 MiB(bin) = 16.601.562 KiB(bin) ~ 17 GB(dec)


Ein einfaches Beispiel-Projekt:

1 Film in SD-Qualität mit 1 Stereotonspur mit einer typischen Spieldauer zwischen 70-100 min.


Das ist heutzutage problemlos, kostengünstig und in sehr guter Qualität

auf einer DVD-5 realisierbar.


Bei größeren Laufzeiten, Mehrkanalton, ausführlichen Extras

kommt meist eine DVD-9 in Betracht.


Für Sammlerausgaben, Gesamtausgaben, Extended Editions

werden üblicherweise eine bis mehrere DVD-18 verwendet.


DVD-10 kommen fast überhaupt nicht vor und DVD-14 relativ selten.


8cm-DVD-MiniDiscs mit 1,4GB Speichervolumen sind als DVD-R, DVD+-RW und DVD-RAM verfügbar

und sind vorwiegend für Direct-to-Disc aufnehmende DVD-Camcorder gedacht.



BD-Disc-Größen


Die Summe der gerundeten Seiten-Kapazitäten

pro Disc in GB(dec) gibt den Namen.


BD-ROMs sind bisher nur als einseitige Disc geplant!

BD-25, BD-R 25: SS/SL = Seite A (Layer 0):  12.219.392 Sektoren je 2048 B

Max. Kapazität: ~23,306 GiB(bin) = 23866 MiB(bin) = 24.438.784 KiB(bin) = 25.025.314.816 B ~ 25 GB(dec)

BD-RE 25: SS/SL = Seite A (Layer 0): 11.826.176 Sektoren je 2048 B

Max. Kapazität: ~22,556 GiB(bin) = 23098 MiB(bin) = 23.652.352 KiB(bin) = 24.220.008.448 B ~ 24 GB(dec)

BD-50, BD-R 50: SS/DL = Seite A (Layer 0+1):  24.438.784 Sektoren je 2048 B

Max. Kapazität: ~46,613 GiB(bin) = 47732 MiB(bin) = 48.877.568 KiB(bin) = 50.050.629.632 B ~ 50 GB(dec)

BD-100, BD-R 100: SS/TL = Seite A (Layer 0+1+2):  48.878.592 Sektoren je 2048 B

Max. Kapazität: ~93,228 GiB(bin) = 95466 MiB(bin) = 97.757.184 KiB(bin) = 100.103.356.416 B ~ 100 GB(dec)

BD-RE 100: SS/TL = Seite A (Layer 0+1+2):  47.305.728 Sektoren je 2048 B

Max. Kapazität: ~90,228 GiB(bin) = 92394 MiB(bin) = 94.611.456 KiB(bin) = 96.882.130.944 B ~ 96 GB(dec)


Als SL MiniDisc (8cm) faßt die BD-8 7,8 GiB = 7430 MiB = 7.608.320 KiB(bin) = 7.791.181.824 B ~ 8 GB(dec)

Als DL MiniDisc (8cm) faßt die BD-16 15.6 GiB = 14860 MiB = 15.216.640 KiB(bin) = 15.582.363.648 B ~ 16 GB(dec)


Ein einfaches BD-Projekt als Beispiel:

1 Film in HD-Qualität encoded als MPEG-2, mit 1 Stereotonspur und 5.1 Ton,

typische Spieldauer zwischen 70-100 min.


Das ist heutzutage problemlos, kostengünstig und in sehr guter Qualität

auf einer BD-25 realisierbar.

Wenn MPEG-4 AVC Encoding beherrscht wird,

können auch problemlos 2 Stunden und mehr auf eine BD-25 gebracht werden.

Bei größeren Laufzeiten in MPEG-2, Mehrkanalton, ausführlichen Extras

kommt meist eine BD-50 in Betracht.


Für Sammlerausgaben, Gesamtausgaben, Extended Editions

werden üblicherweise eine bis mehrere BD-50 verwendet.


8cm-BD-MiniDiscs sind als BD-R und BD-RE verfügbar und sind

vorwiegend für Direct-to-Disc aufnehmende BD-Camcorder gedacht.



AVCHD-Volume-Größen


Da AVCHD auf Speicherkarten, auf Festplatten und auf optischen Discs vorliegen kann,

spricht man hier besser gleich vom "Volume".


Größenbeschränkungen ergeben sich hier aus den Größen des verwendeten Trägers.

"BD-9" ist als AVCHD auf einer DVD+R DL zu verstehen.

Wie bei DVD-9 : SS/DL = Seite A (Layer 0+1)

Max. Kapazität: 7,91 GiB(bin) = 8106 MiB(bin) = 8.300.781 KiB(bin) ~ 8,5 GB(dec)

Beim Encodieren für "BD-9" ist eine Bitratenbeschränkung auf max. 3xDVD (18Mbps) zu beachten,

weil zum Auslesen ein roter Laser eines DVD-Laufwerks benutzt wird.


AVCHD auf Blu-ray Discs ist ebenfalls möglich!

AVCHD auf BD-25: SS/SL = Seite A (Layer 0)

Max. 23,306 GiB(bin) = 23866 MiB(bin) = 24.438.784 KiB(bin) = 25.025.314.816 B ~ 25 GB(dec)


AVCHD auf BD-50: SS/DL = Seite A (Layer 0+1)

Max. 46,613 GiB(bin) = 47732 MiB(bin) = 48.877.568 KiB(bin) = 50.050.629.632 B ~ 50 GB(dec)


Als SL MiniDisc (8cm): AVCHD auf BD-8 7,8 GiB = 7430 MiB = 7.608.320 KiB(bin) = 7.791.181.824 B ~ 8 GB(dec)

Als DL MiniDisc (8cm): AVCHD auf BD-16 15.6 GiB = 14860 MiB = 15.216.640 KiB(bin) = 15.582.363.648 B ~ 16 GB(dec)


AVCHD auf SD-Speicherkarte (FAT16): 3999MiB

AVCHD auf SDHC-Speicherkarte (FAT32):32GiB

Bitratenbeschränkung hierbei je nach Speicherkarten-Datendurchsatzgeschwindigkeit.


Achtung: Es zählt hier die "Netto-Sustained Datarate"!

Oft geben die Speicherkarten-Hersteller eine Brutto-Peak-Datarate an,

die in der Regel nur 1x beim Erstbeschreiben und unter Laborbedingungen erreicht wird.




Das eigentliche Authoring



A1: Structure & Connections

Im Authoring-Programm erfolgt zuerst das Anlegen

der grundlegenden Ablaufsteuerung der zu berechnenden DVD/BD.


DVD

Zuallerst kommt die First Play (FP) Domain,

die nach dem ersten Einlegen einer unbekannten DVD/BD nur ein einziges Mal durchlaufen wird

und mit besonderen Eigenschaften versehen werden kann.

Hier kann ein kurzer Vorfilm laufen, der z.B die Filmgesellschaft präsentiert.


Darauf folgt ein einziges übergeordnetes VMG Menü.

Das VMG Menü verzweigt in die RootMenüs der nächstniedrigeren Domain,

der Video Title Sets oder VTS.


Es folgt das Anlegen eines oder mehrerer Video Title Sets (VTS).

Ein VTS dient zur logisch und physisch zusammenhängenden Unterbringung

von Filmmaterial mit jeweils gleichartigen Parametern und Zugriffsmöglichkeiten.


1 bis 99 VTS sind theoretisch möglich, oft wird nur 1 VTS benötigt.

Bei Einleitungsfilm und Extras in verschiedenen Auflösungen

oder mit verschiedener Anzahl von Tonspuren sind 4-5 VTS üblich.


Jedes VTS kann 1 bis 99 Titles enthalten.


BD

Für BD ist die VMG/VTS-Struktur nicht erforderlich.

Das Containerformat MPEG-2 TS und die flexibleren Decoder

ermöglichen das Abspielen weiterer Encodingverfahren

(MPEG-2, MPEG-4 AVC, VC-1) und diverser Multiplexvarianten von Streamarten.

Hier sind 255 Titel möglich.


Jeder Titel kann 1 bis 99 (BD: 1-999) Kapitel (PTT) sowie 1-1001 Cells (Zellen) enthalten.

Jedes Kapitel benötigt mindestens eine Zelle.

(Die Zelle ist die kleinste Einheit, für welche bestimmte Abspieleigenschaften festgelegt werden können.)


Weiterhin können 1-999 Program Chains (PGCs) festgelegt werden.

Ein Standard-PGC spielt einfach alle Kapitel von ersten bis zum letzten sequentiell ab

Aber auch andere Reihenfolgen sind programmierbar.

Weitere PGCs könnten z.B, wenn sie aufgerufen werden,

nun bestimmte Kapitel in bestimmter Reihenfolge aufrufen oder andere einfügen.


AVCHD

AVCHD ist als Consumer-Container für HD-Clipsammlungen gedacht

und ist in erster Näherung als vereinfachtes Subset von Blu-ray vorstellbar. AVCHD-Compilationen können von AVCHD-Kameras oder getrennt encodiert

als .m2ts-Streams mit 1 Video, mehreren Audio- und Subtitle-Streams

in vereinfachtem Subset sowohl auf SD-Speicherkarten (SD, SDHC) als auch auf optischen Discs

/DVD+-R/RW, BD-R/RW) vorliegen. AVCHD bedient keine Menü-Navigationsstruktur.

Hier soll der AVCHD-taugliche Blu-ray-Player aus der beim AVCHD-Authoring erstellten Playlist

eine bestehende Streamsammlung zusammenfassen und abspielbar machen.

Je nach Fähigkeiten der abspielenden Anwendung

können auch Leistungsmerkmale aus dem Bereich Blu-ray implementiert werden.


Für alle Authoring-Aufgaben DVD/BD/AHVHD gilt:

Aus Gründen von Implementationsgrenzen der verwendeten Authoring-Software

sind unter Umständen nicht alle Maximal-Kombinationen

der vorgenannten Struktur-Eigenschaften gleichzeitig verfügbar.


Jeder dieser 1-99 (BD:1-255, AVCHD:1-252) Titles pro VTS/Playlist

kann eine der folgenden Formen annehmen:


Video Title:


Ein Film mit 1-9 Video-Angles (Video-Winkel),

mit 0-8 Audio-Tracks (Tonspuren) zu je 1-6 (BD:1-8) Kanälen,

mit 0-32 Subpicture-Tracks,

zeitlich in 1-99 (BD:1-999) fortlaufende Kapitel unterteilt.

Kapitelsprung- und Vorspul/Rückspul-Navigation möglich.


Die Subpicture-Tracks werden überwiegend als Subtitle-Tracks

für die Darstellung von Untertiteln in verschiedenen Sprachen verwendet.

Wer Subpictures komplett beherrscht, kann außer Text auch anderen beliebigen Bildinhalt

in bis zu 3 (BD:255) gleichzeitig verfügbaren Farben aus einer 16 (BD:255) freiwählbare YUV-Farben

umfassenden Referenztabelle (CLUT) in je 16 möglichen Transparenzstufen rendern und einmultiplexen lassen.

Von den 32 Subpicture-Tracks kann 1 Track als

BOV-Subpicture (Button Over Video) verwendet werden.

Ein BOV-Subpicture kann genau wie ein Menü-Subpicture

mit Beginn einer Video-Zelle vom DVD-Player eingeblendet werden.

Bei 4:3-Video können bis zu 36 Buttons, bei 16:9-Video bis zu 18 Buttons enthalten sein,

(BD:250 Buttons)

die vom Betrachter mit der Fernbedienung navigiert und betätigt werden können.

So sind zum Beispiel weitere versteckte Inhalte

(getrennte PGCs wie Director's Cuts, Filmstücke, Menüs)

aus dem laufenden Film anwählbar.


Audio Title:


Eine Audio-Aufzeichnung

mit 1-2 Audio-Tracks zu je 1-6 (BD: 1-8) Kanälen,

zeitlich in 1-99 (BD:1-999) fortlaufende Kapitel unterteilt

mit einem durch alle Kapitel konstanten Standbild

oder pro Kapitel wechselndem Standbild.

Kapitelsprung-Navigation möglich


Slideshow Title:


Eine Slideshow (Diashow) mit 1-99 (BD:1-999) Standbildern

und 0-2(BD:0-8) Audio-Tracks zu je 1-6 (BD:1-8) Kanälen.

Bildsprung(=Kapitelsprung)-Navigation ist möglich.


Multi-Segment (PGC)-Title:


1-99 (BD:1-999) Segmente von Film, Standbildern und Audio

mit frei wählbarer oder registerabhängiger Zuordnung (z.B. Quiz)


Auf jeder DVD/BD sind alle Formen von Titles gemischt möglich.

Somit erreicht man auf diesem Medium zum ersten Mal

eine beachtliche Präsentationsvielfalt auf kleinstem Raum.



A2: Stream Import

Nun erfolgt pro angelegtem VTS und Title der Import aller erforderlichen

Video-, Audio- und Subpicture-Streams sowie der Kapitel-Zeitmarken.

Das Authoring-Programm prüft alle Import-Elemente auf DVD/BD-Kompatibilität

und es werden ggf. streamspezifische Indexdateien erstellt.



A3: Menü Design

Es werden vom Author die für den Betrachter erforderlichen

Menü-Hintergründe, Steuerungs-Schaltflächen (Buttons) und deren Highlights gestaltet,

in ein oder mehrere Menüs eingebaut, eventuell mit Menü-Ton versehen

und mit den betreffenden Instanzen verlinkt.

Ein Menü-Subpicture kann genau wie ein BOV-Subpicture

mit Beginn einer Menü-Zelle vom DVD-Player eingeblendet werden.

Bei 4:3-DVD-Menüs können 1 bis 36 Buttons, bei 16:9-DVD-Menüs 1 bis 18 Buttons enthalten sein,

die vom Betrachter mit der Fernbedienung navigiert und betätigt werden können.

FÜr jedes BD-Menü können 1 bis 250 Buttons gesetzt und verlinkt werden.



A4: Menü Rendering Nach den ersten Menü-Durchlauf-Tests werden, falls erforderlich,

bewegte Elemente (Slideshows, Motion Menüs, Motion Buttons, 3D-FX)

als Videos extrahiert, berechnet (gerendert) und encodiert.


A5: Menü/BOV Subpicture Highlighting

Nach dem Entwurf der Menühintergründe müssen für alle aktiven

Menü-und Schaltflächen Subpicture-Highlights entworfen werden.

Deren Farbpalette muß ggf. für Antialiasing- oder Micro-Animation angepaßt werden.




Nun wird nach Kundenvorgaben die Menü-Ablaufsteuerung

für die fertige DVD/BD implementiert und berechnet.

Dazu werden vom Author die für alle gewünschten Ablaufszenarios erforderlichen

logischen Instanzen angelegt und verlinkt.



A6: Menu Link Connections

Herstellen der logischen Verknüpfungen der Menu Buttons.



A7: Menu Link Navigation Routing

Festlegen der Pfeil-Navigation für die Fernbedienung.



ggf. A8: DVD/BD-Restriktionen



A8a: Regionalcodes


Zum Erreichen maximaler Wertschöpfungsquoten

bei weltweit zeitlich und preislich gestaffelter Veröffentlichung desselben Inhalts

haben die großen Filmverlage die Möglichkeit haben wollen,

das Abspielen bestimmter DVDs/BDs nur in bestimmten Regionen der Welt zu gestatten.

(Lizensierungsschemata)



Für das Medium DVD wurde die Erde in 8 geographisch bestimmte,

nach Interessengebieten (Märkten) getrennte DVD-Regionen eingeteilt.


Für Deutschland gilt die DVD-Region 2



DVD-Regionen

Region 1: USA, Canada

Region 2: West-Europa, Süd-Afrika, Japan

Region 3: Südost-Asien

Region 4: Australien, Neuseeland, Ozeanien, Süd-und Mittel-Amerika

Region 5: Ost-Europa, Rußland, Afrika

Region 6: China

Region 7: Reserviert

Region 8: Mobile Regionen wie Flugzeuge, Schiffe, Bohrplattformen





Für das Medium Blu-ray wurde die Erde in 3 geographisch bestimmte,

nach Interessengebieten (Märkten) getrennte BD-Regionen eingeteilt.



Für Deutschland gilt die BD-Region B



Blu-ray-Regionen

Region A: USA, Canada, Süd-und Mittel-Amerika, Japan, Südost-Asien

Region B: Europa, Arabien, Afrika, ,Australien, Neuseeland, Ozeanien

Region C: China, Rußland, Eurasien, Mongolei, Ost-Asien




Des weiteren wurde verfügt, daß dem Endkunden weltweit nur Abspielgeräte

mit dem für ihre Heimatregion gültigen Regionalcode verkauft werden dürfen.

Nur bei Übereinstimmung der Regionalcodes von DVD(BD und DVD/BD-Player kommt es zur Wiedergabe,

andernfalls wird dem Betrachter ein Standbild mit dem Blockierungshinweis gezeigt.

Bei Computer-DVD/BD-Laufwerken läßt die RPC2-Firmware im Neuzustand maximal

eine 1-malige Einstellung und 4-malige Umstellung des Regionalcodes zu.

Danach ist dieses Laufwerk "verbrannt" und läßt sich nicht weiter umstellen.

Der letzte Regionalcode ist der bleibende!

Nur der Laufwerkshersteller kann (u. U. kostenpflichtig) noch 4x einen Factory Reset vornehmen,

dann ist auch diese Möglichkeit erschöpft.


Mit dem Schreiben eines Regionalcodes auf die DVD wird somit deren Abspielen für andere Regionen,

die nicht freigeschaltet wurden, technisch blockiert.


Dies mag für bestimmte Anbieter und Verbreiter bestimmter Lizensierungsschemata

Wünschenswert gewesen sein, ist aber aus heutiger Sicht nicht mehr zu empfehlen.

Man schneidet sich von einem potentiellen Auslands-Markt ab.

Der Betrachter wird eine solche DVD/BD nicht liebgewinnen.


Man bedenke, daß eine Regionalcode-DVD/BD, die im Urlaub in einem Land gekauft

und in ein anderes mitgenommen oder als Geschenk versandt wird,

dort Enttäuschung stiften kann, weil sie dort einfach nicht funktioniert.


Auch sind Regreßforderungen denkbar, bei denen der unter Windows

automatisch erfolgende Verbrauch einer Regionalcode-Set-Instanz

als Schaden beklagt wird.


Sie haben es in der Hand.

Wenn es Ihre Lizensierungssituation zuläßt:

Machen Sie sich Freunde und verzichten Sie auf Regional Coding.



A8b: Prohibited User Operations (PUOPs)


Um die Darstellung bestimmter Programmteile zu erzwingen,

(Urheberrechtsschutzhinweise etc.) sieht die DVD-Spezifikation

bis zu 25 verschiedene Eingabebefehle auf der Fernbedienung als blockierbar vor.


Dies ist aus heutiger Sicht ebenfalls nicht mehr zu empfehlen.


Der Betrachter hat die DVD mit seinem Geld bezahlt

und will frei entscheiden können, was er sich anschaut!


Nur in seltenen Ausnahmefällen,

(etwa um Fehlbedienungen in bestimmten Menüsituationen zu vermeiden)

sollte man PUOPs einsetzen.



A8c: Kopierschutz


Bei DVD-ROM möglich, aber keine Pflicht, bei DVD+-R/RW nicht möglich.

Bei BD-ROM Pflicht! (AACS, BD+), bei BD-R/RE nicht möglich.


Da die Blockgröße der DVD-Imagedatei

durch die Art des Kopierschutzes bestimmt wird,

muß beides hier beim Authoring festgelegt werden.


Kopierschutz muß aber letztendlich

beim Replicator beauftragt und bezahlt werden.

Macrovision ist kostenlos, aber leicht zu umgehen,

CSS, AACS und weitere sind kostenpflichtig pro Glas-Master und pro Disc.




Steht die DVD/BD-Struktur vorläufig fest,

beginnt der erste DVD/BD-Berechnungsdurchlauf, das Compiling.


A9: DVD/BD-Compiling


Still-Menüs werden jetzt als MPEG2-Single-Frame (BD: auch MPEG-4, VC-1)encodiert

sowie die Menü-und Navigations-Strukturtabellen angelegt

und diese in VIDEO_TS.VOB (VMG Menu), VTS_xy_0.VOB (VTS Menus)

und deren .IFO- und .BUP-Dateien geschrieben.(DVD)

Für BD erfolgt das Multiplexing in Menü-.m2t Dateien.

Dann werden für jedes VTS aus den 3 o.g. Streamarten Video, Audio und Subpicture

Packets gebildet und zusammen mit den NAV-Packs,

die außer Zeitstempeln auch blockadressenbezogene Zeiger

für verschiedene Suchgeschwindigkeiten enthalten (4.Stream),

zu sogenannten .VOB-Dateien (Video-Object) gemultiplext.(DVD)

Für BD wird als Containerformat MPEG-2 Transport Stream verwendet. Auch hier werden bis zu 4 Elementary Streamarten gemultiplext,

hier jedoch mit universalen Block- und Zeitbezügen.

Aus diesem Grund benötigt MPEG-2TS etwas mehr Overhead als die überaus sparsame DVD-VOB-Struktur.

Getrennte Playlist- und Indexdateien erlauben leichtere Editierbarkeit.

Die Streamanzahl pro Streamart ist die gleiche wie bei der DVD.

(1-9 Video, 0-8 Audio, 0-32 Subpicture).

Ab dem Blu-ray Profile 2.0 sind 2 Video-Streams (1xHD, 1x SD)

gleichzeitig als PiP (Picture in Picture) darstellbar.

Die DVD-Menu-VOBs (VIDEO_TS.VOB, VTS_xy_0.VOB)enthalten

1 Video-Stream, 0-1 Audio Stream und 1-4 Subpicture-Streams.

Die DVD-VTS-VOBs (VTS_xy_1.VOB bis zu VTS_xy_9.VOB) können

1-9 Video-Streams, 0-8 Audio-Streams und 0-32 Subpicture-Streams enthalten.



A10: In-House-Folder-Verification


Danach erfolgt die erste von mehreren Überprüfungen

des fertigen DVD/BD-Ordners mit einem Software-DVD/BD-Player.

Nun können erste Korrekturen angebracht werden.

(Etwa an den Button-Highlights oder am Kapitel-Timing)



Gegebenenfalls erneutes Compiling. Weitere In-House-Überprüfungen folgen.



A11: Author-Endkontrolle (In-House-Disc-Pre-Verification)


Danach erfolgt die vorerst letzte Überprüfung von unserer Seite:

Der DVD/BD-Ordner wird vorerst auf DVD+RW/BD-RE geschrieben und diese Pre-Master-Disc in einem handelsüblichen Standalone-DVD/BD-Player auf korrekte Navigation und Abspielbarkeit überprüft.


A12: Kunden-Endabnahme (In-House Customer-Verification)


Nun kann, sollte und muß der Auftraggeber das Authoring-Resultat mit dieser Disc

in 2 verschiedenen DVD/BD-Playern (In-House und eigenem) überprüfen!


Dies ist die letzte Chance vor der Vervielfältigung,

noch Ausstehendes zu erledigen!

Die finanziellen Konsequenzen einer Vervielfältigung

von unerwünschten Eigenschaften trägt allein

der Auftraggeber der Vervielfältigung!


A13: Entlastung, Bezahlung und Übergabe


Entspricht das Ergebnis seinen Vorstellungen, bestätigt der Auftraggeber dies

dem Author schriftlich und entlastet ihn damit vom Risiko

der Vervielfältigung unzulänglichen Materials.



Nach Entlastung und Bezahlung der geleisteten Arbeit kann der Auftraggeber

die Masterdisc als DVD-Video auf DVD+R, -R +R DL

bzw. BDMV auf BD-R/RE oder als Imagefile auf Festplatte an sich nehmen.



ggf. A14: Außer-Haus-Überprüfung und Nacharbeiten (Customer Post-Verification)


Der Auftraggeber sollte in seinem eigenen Interesse vor der Vervielfältigung

die Masterdisc noch einmal in verschiedenen DVD/BD-Playern

und an verschiedenen Monitoren überprüfen.


Stellt der Auftraggeber innerhalb von 14 Tagen jetzt noch geringfügige Mängel fest,

werden diese im Rahmen des bisherigen Authoring-Auftrags behoben.


Auftragserweiterungen sind auch jetzt noch möglich,

werden aber getrennt berechnet.


Nach Ablauf von 14 Tagen werden alle Zwischendateien wie

Intermediates, Encodes und Elementary Streams gelöscht.

Die DVD/BD-Authoring-Projektdateien sind geistiges Eigentum des DVD/BD-Authors und verbleiben im Hause.


1 Kopie der Customer Verification DVD/BD

verbleibt ebenfalls als Beleg- und Sicherheitsexemplar im Hause.



Erst jetzt sollte der Auftraggeber den Weg zur Vervielfältigung beschreiten!



Vervielfältigung (Copying)



Replication

Vervielfältigung "im großen Stil" auf mikrolithographischem Weg

durch Pressung im DVD/BD-Werk, sinnvoll für Stückzahlen ab 500 DVD/BDs,

Ergebnis ist eine DVD/BD-ROM.


Replications-Preise (nur als Beispiel, ohne Gewähr)

z.B. Fa. A in Berlin, September 2007, DVD-5 incl. 6c-Labeldruck,

Spindel: 500 St: 563.-€ +USt.; 1000 St: 713.-€ +USt.; 2000 St: 889.- € +USt.


Pre-Replication Verification

Die mit der lithographischen Vervielfältigung beauftragte Firma (Replikator)

überprüft u.U. noch einmal die logische Konsistenz des gelieferten DVD-Images,

prüft aber nicht auf eventuelle Encoding-, Design- oder Navigations-Fehler.


Post-Replication Verification

Nach Anlauf der lithographischen Vervielfältigung

sollte der Auftraggeber sich einige der ersten vervielfältigten Discs

zur letztmaligen Überprüfung auf Preßfehler zukommen lassen.


Duplication

Vervielfältigung "im kleineren Stil" auf dem Wege der beschreibbaren DVD-Disc,

sinnvoll für Stückzahlen von 1-300, Ergebnis ist eine DVD-R, DVD+R, DVD+R DL.


Duplications-Preise (nur als Beipiel, ohne Gewähr):

z.B. Fa. M in Reinbek, September 2007, DVD-R 4,7GB incl. 4800dpi-Aufdruck,

Spindel: 100 St: 119.-€ + USt.; 200St: 224.- € + USt.




Copyright


Die rechtlichen Konsequenzen der Vervielfältigung trägt allein der Auftraggeber!


Er allein muß sich vor der Vervielfältigung vergewissern,

daß er die Vervielfältigungsrechte für alle schutzfähigen Elemente der DVD/BD

(Film, Bild, Wort, Musik) besitzt!


In der Regel muß der Auftraggeber bei Beauftragung der Vervielfältigung

dem Vervielfältiger (Replicator) die dazu notwendigen Papiere vorlegen.



Authoring ist eine Dienstleistung vor der Vervielfältigung,

die nicht ins Copyright eingreift.




Technische Grundlagen DVD-Video



Die DVD-Disc

Die DVD (Digital Verstile Disc) ist ein optischer Datenspeicher in Disc-Format, abgeleitet von der CD,

mit 120mm Außen-Durchmesser, 15mm Naben-Durchmesser und 1,2mm Dicke.


DVD-Video

DVD-Format, primär für hochwertige digitale MPEG-2 Filmwiedergabe entwickelt

(MPEG-1 ist auch möglich), Dateisystem : UDF1.02 (ISO13346) eingebettet in ISO9660.

DVD-Video belegt den Ordner VIDEO_TS.


DVD-Audio

DVD-Format, primär für hochwertige digitale Tonwiedergabe in

verschiedensten Formaten und Kanalkonfigurationen entwickelt.

Dateisystem ebenso wie DVD-Video.

DVD-Audio belegt den Ordner AUDIO_TS.


Bei DVD-Video hat der Video-Stream Präsentations-Vorrang vor Audio,

bei DVD-Audio hat der Audio-Stream Präsentations-Vorrang vor Video.


Des weiteren sind reine Daten-DVD (ISO9660)

sowie weitere Sonderformen und Hybride möglich.




DVD-5

Auf einer hauchdünnen und im Träger vergrabenen Reflexions-Schicht ist eine

von innen nach außen verlaufende Spiralspur angelegt.

Das Speichervolumen der DVD-5 beträgt je Seite 4,7GB(dec)


DVD-9

Um auf einer Disc mehr Speicherkapazität unterzubringen,

sind bei der DVD-9 zwei unterschiedlich tief vergrabene Schichten in der Trägerdisc untergebracht

Die oberflächennahe Schicht (Layer0) läuft von innen nach außen, dort findet der Layer Break (LB) statt.

Der Laser wird danach leicht geneigt (Tilt) und auf die tiefere Schicht refokussiert (Refocus).

Dort schließt sich die tiefere oberflächenfernere Schicht an (Layer1).

Diese läuft entweder zurück nach innen bis zur Nabe (Opposite Track Path = OTP)

oder beginnt wieder an der Nabe und läuft nach außen (Parallel Track Path = PTP)

Das Speichervolumen der DVD-9 beträgt je Seite 8,5GB(dec)


Gepreßtes Format DVD-ROM

Die Daten werden durch lithographische Pressung und darauffolgende Metallisierung

in Form mikroskopischer Vertiefungen optisch auslesbar und unveränderlich gespeichert.


DVD-Video auf DVD-ROM muß als DVD-5 und DVD-9 von allen DVD-Playern abgespielt werden können.


Einmal beschreibbare Formate DVD+-R

Hauptentwickler DVD-R: Pioneer, Toshiba, Panasonic, JVC etc.

Hauptentwickler DVD+R: Sony, Philips etc.


Wiederbeschreibbare Formate DVD+-RW, DVD-RAM

Zum "+" bzw. "-" Standard wurde vom jeweiligen Entwicklerteam

das entsprechende wiederbeschreibbare +RW/-RW Format aufgelegt,

Panasonic beschreitet mit DVD-RAM einen Sonderweg.



Wie auch bei den Videokassettenformaten VHS, Beta, Video2000, (um 1978-1980)

fand nun bei den beschreibbaren DVD-Formaten ein Formatkampf statt,

der den vorstellenden Firmen Marktanteile sichern sollte.


Auch hier wurden bewußt bestimmte Inkompatibilitäten in die Formate

"hineinkomponiert", die den Verbraucher mit seiner Kaufentscheidung

mal auf die eine, mal auf die andere Seite ziehen sollten.


Hier hat jedoch der Verbraucher mit seiner einfachen Forderung gesiegt:

Es muß funktionieren!


Seit 2005 bemühen sich nun fast alle Hersteller (mit wenigen Ausnahmen)

fast alle DVD-Versionen (+R/-R/+RW/-RW/+R DL/-R DL)

zumindestens als abspielbares

und bei DVD-Recordern auch beschreibbares Medium anzubieten.


Nur DVD-RAM führt, da ausschließlich von Panasonic betrieben, ein Schattendasein.



DVD-R, DVD+R

Daten werden auf eine organische Azo-Farbstoffschicht (Dye) in Form von

Hell-Dunkel-Übergängen geschrieben (gebrannt) und können wieder ausgelesen werden.


Playerkompatibilität DVD-R, DVD+R

Baujahre vor 2000: nicht garantiert.

Baujahre 2000-2002: geschätzt 50%, firmenspezifische -R/+R Blockierung.

Baujahre 2003-2005: geschätzt 90%, firmenspezifische -R/+R Blockierung.

Baujahre ab 2006: geschätzt 95%, firmenspezifische Blockierung wird aufgegeben.


DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM

Eine Schreibschicht aus einem eutektischen Material mit Phase-Change-Effect sichert,

daß Daten sogar wieder gelöscht, erneut geschrieben und gelesen werden können.


Playerkompatibilität DVD-RW, DVD+RW

Baujahre vor 2000: nicht garantiert.

Baujahre 2000-2002: geschätzt 30%, firmenspezifische -RW/+RW Blockierung.

Baujahre 2003-2005: geschätzt 60%, firmenspezifische -RW/+RW Blockierung.

Baujahre ab 2006: geschätzt 80%, firmenspezifische Blockierung wird aufgegeben.


Playerkompatibilität DVD-RAM

Nur Panasonic-DVD-Player und DVD-Recorder beherrschen dieses Format.


DVD+R DL, DVD-R DL

Der Suffix DL zeigt für "+" Double Layer sowie für "-" Dual Layer an

(doppelschichtige DVD).

Einmal beschreibbare DVD+R DL(-R DL) mit 8,5GB(dec) Volumen.


Playerkompatibilität DVD+R DL

Baujahre vor 2000: nicht garantiert.

Baujahre 2000-2002: nicht garantiert, geschätzt 10%,

Baujahre 2003-2005: Beginn der Einführung 2004, geschätzt 40%,

Baujahre ab 2006: geschätzt 60%.


Playerkompatibilität DVD-R DL

Nur ganz wenige neuere (ab 2007) DVD-Player können DVD-R DL abspielen !



DVD-Video


Eine Spezifikation, die 1993-1995 für die Wiedergabe digitaler Filme von DVD-Disc entwickelt wurde.

Fertiggestellt von japanischen und amerikanischen Firmen

unter Führung von Toshiba im Dezember 1995.


Um zu verstehen, warum manche PAL-relevanten Sachverhalte in mancher Software

u.U. zuerst fehlerhaft interpretiert gewesen sein könnten, ist es wichtig,

zu erkennen, daß die Entwickler der ersten Stunde alle NTSC-Länder sind.


Für DVD-Video sollen Filme im Video-Kompressions-Hauptformat MPEG-2 digitalisiert werden.

Es müssen die Systeme NTSC 525/60 und PAL 625/50 nach ITU-Recommendation BT.601 (früher CCIR 601)

bedient werden.

Dies sind grundsätzlich inkompatible "interlaced" TV-Systeme,

deren Video-Composite-Signal einschließlich Sync und Blanking

mit einer einheitlichen Video-Sample-Rate von 13,5 MHz abgetastet,

konvertiert und wieder dargestellt werden soll.

(Die Zahlen 525 bzw. 625 geben die Anzahl der theoretischen Zeilen im Video-Signal-Timing je Vollbild an,

nicht etwa die Anzahl der Zeilen, die Bildinhalt tragen.

Die Anzahl der wirklichen Bildzeilen ist geringer,

da für die Übertagung von Sync-Impuls, Austastlücken, Bildrücklauf,

Timecode, VideoText, Closed Captions (nur NTSC) weitere Zeit aufgewendet werden muß,

deren Dauer sich ebenfalls in "Zeilen" ausdrücken läßt.)


Zeitliche Auflösungen (Temporal Resolutions)

Wie wird nun das Timing dieser beiden ziemlich inkompatiblen Formate in einem DVD-Player gelöst?

NTSC hat in Wirklichkeit eine definierte Field Rate von 60.000/1001 Fields/s.

Das entspricht einer Bildfolgefrequenz von 30000/1001 fps. (29,97002997002997...fps)

Die bekannten 30 fps werden nur informell verwendet, die 29,97 fps sind eine brauchbare Näherung.

PAL hat genau 25 fps (50 Fields/s).

In den IFO-Dateien der DVD-Video werden als Systembildrate

für NTSC nur einfach "30" und für PAL "25" abgelegt.

Als gemeinsame Zeitbasis wird in DVD-Playern meist ein 27-MHz-Quarz-Oszillator verwendet.

Dieser gibt nach 2:1 Frequenzteilung für beide Systeme NTSC und PAL

die für NTSC und PAL gleiche Video-Abtastrate von 13,5 MHz aus.


(Bei Oversampling-Playern kann der Video-DAC auch bis 54 und sogar 108 MHz getaktet werden.

Dabei kann die Quarzfrequenz entsprechend höher liegen oder vervielfacht werden)


Ausgehend von 27 MHz erhalten wir dann durch 300:1 Frequenzteilung

die playerinterne System Clock von 90 kHz.

Dies sind die "Ticks", nach denen sich jegliches DVD-Timing richtet.

Nun kommt der Trick, wie man doch noch zu der "krummen" NTSC-Framerate kommt:

NTSC: Divider (Denominator) 3003

PAL: Divider (Denominator) 3600

90000:3003 = 30000:1001 = 29,97002997002997...

90000:3600 = 30000:1200 = 25,00000000000000...


Räumliche Auflösungen (Spatial Resolutions)

Als räumliche Auflösungen sind die systemspezifischen

Standard-Auflösungen NTSC/PAL FullD1, NTSC/PAL Broadcast D1(SD),

und deren horizontale Halbauflösungen (NTSC/PAL Half D1) zugelassen.


Bietet ein DVD-Player SVCD-Abspielfähigkeit,

kann die jeweilige System-SVCD-Auflösung in MPEG-2(2/3 D1) hinzukommen.

Das wären für NTSC-SVCD 480x480 sowie für PAL-SVCD 480x576.

Bietet ein DVD-Player VCD-Abspielfähigkeit,

kann die jeweilige System-VCD-Auflösung in MPEG-1(SIF VCD) hinzukommen.

Das wären für NTSC-VCD 352x240 sowie für PAL-VCD 352x576.

Hat man einen besonders flexiblen DVD-Player, kann man u.U. auch noch erhoffen,

weitere Nicht-Standard-SAT-Auflösungen wie 544(528)x480 und 544(528)x576 abspielen zu können.


Abtastauflösung (Sample Resolution)

Das menschliche Auge unterscheidet am besten reine Helligkeitsunterschiede,

gefolgt von Farbunterschieden im Mittelspektralbereich von Gelb bis Grün,

am wenigsten empfindlich reagiert es auf Farbunterschiede

an den Enden des Spektralbereichs (Rot, Violett).

Damit ergibt sich die Möglichkeit des Auftrennens von Helligkeits- und Farbinformationen,

um den Farbinformationen geringere Bandbreiten

zugunsten einer verbesserten Helligkeitsinformation zuweisen zu können.

Die Grundzüge dieses Verfahrens waren bereits 1938

von dem französischen Ingenieur Georges Valensi patentiert worden.

Auch im für MPEG-2 verwendeten YCbCr

werden Helligkeits-und Farbinformationen getrennt übertragen.

Abgetastet wird mit 8 bit.

Möglich wäre somit eine Farbtiefe von 24bit (3x8bit)

(je Komponente 256 Stufen von 0-255).

Jedoch um die (später nicht mehr notwendig gewordene)

Übertragung des negativen Sync-Impulses

sowie unverzerrte Übertragung eventuellen Überschwingens

beim Postprocessing zu ermöglichen,

wurde der gültige Signalbereich für Y auf 16-235

(Schwarz = 16, Weiß = 235, Helligkeit in 220 Grauwertstufen),

Cb sowie Cr(Farbdifferenzsignale Blau-Y bzw. Rot-Y/gewichtet)

(Farbdifferenzsignale jeweils in 225 Farbstufen von 16-240,

Neutralwert bei 128, Aussteuerung bis +-112 ) begrenzt festgelegt.


Somit sind in MPEG-2 nicht 24bit = 256*256*256 = 16.777.216 Farben,

sondern nur 220*225*225 = 11.137.500 "vorerst legale" Farben darstellbar.

Da die Luma-Grenzwerte Y=0 bzw. Y=16, Y=235 bzw. Y=255

eine Farbsättigung von 0 (Cb,Cr=127,127) haben müssen,

gelten in deren Umgebung weitere Chroma-Einschränkungen.

Super Black: Nur das YCbCr-Tripel(0,127,127) ist gültig.

Limited Black: Nur das YCbCr-Tripel(16,127,127) ist gültig.

Limited White: Nur das YCbCr-Tripel(235,127,127 ist gültig.)

Super White: Nur das YCbCr-Tripel(255,127,127) ist gültig.

Damit Chroma in der Umgebung der Luma-Extrema konsistent verläuft,

sind die Tiefschattenwerte knapp oberhalb von Schwarz

und die Spitzlichtwerte knapp unterhalb von Weiß ebenfalls farbbeschränkt.

Das Resultat sind etwa 10 Millionen verbleibende Farbtöne.

Bei 8-bit Video ergibt sich beim Rendering glatter Farbgradienten

somit immer eine Gefahr des Bandings, dem nur mit Dithering begegnet werden kann.


4:2:0 Chroma Subsampling (Unterabtastung des Chroma-Signals)

Grundzüge des Chroma Subsampling wurden um 1950 von Alda Bedford für RCA erforscht

um in das bestehende Schwarzweißsystem möglichst sparsam

noch etwas Farbinformation "hineinzumogeln", ohne die bestehenden Bandbreiten

und damit die TV-Sende-Kanalraster erweitern zu müssen.

Daraus wurde YIQ, analoge Farbübertragung in NTSC.


ITU-Rec. BT.601 sieht zuerst 4:2:2 Chroma Subsampling vor.

4:2:2 beläßt die räumlich vertikale Farbauflösung unverändert,

reduziert jedoch die räumlich horizontale Farbauflösung innerhalb jeder Zeile auf die Hälfte.

Jeweils 2 horizontal benachbarte Pixel geben ihre bisher 2 unabhängigen Farbwertpaare (Chroma)

nun gemittelt als 1 Farbwertpaar an die Digitalisierung (A/D-Wandlung) weiter.

Bei der Wiedergabe (D/A-Wandlung)müssen diese pro Bildzeile

pixelpaarweise gemittelten Chroma-Werte mit einem bestimmten Resampling-Kernel

wieder auf die volle Anzahl der darzustellenden Pixel verteilt werden.

Und nicht etwa für zwei benachbarte Pixel dieselben Werte ausgeben,

wie dies etliche fehlerhaft implementierte Codecs tun !


Um die Farbinformation ein weiteres Mal halbieren zu können,

wurde 4:2:0 Chroma Subsampling implementiert.


DVD und Blu-ray bedienen sich für alle zugelassenen Codecs (MPEG-2, MPEG-4 AVC, VC-1)

dieses 4:2:0 Subsampling-Formats.


Jeweils 4 benachbarte Pixel bilden einen 2x2 Pixelblock.

Diese 4 Pixel geben ihre bisher 4 unabhängigen Farbwertpaare (Chroma)

nun über einen Kernel gemittelt als 1 Farbwertpaar an die Digitalisierung (A/D-Wandlung) weiter.

Nun liegt in räumlich horizontaler sowie vertikaler Richtung

nur noch jeweils die halbe, insgesamt also nur noch ein Viertel

der bisherigen Farbauflösung vor.


Effektiv enthalten damit die beiden Farbdifferenzkanäle Cb,Cr

jeweils nur noch ein Viertel der ursprünglichen 4:4:4 Farbinformation,

die beim Abtasten des Videosignals vorlag.

Für progressive 4:2:0 Frames verzeiht dies das menschliche Auge weitgehend.

Nur dünne, kantenscharfe und besonders farbgesättigte Bildelemente leiden darunter.


Für interlaced Frames entsteht mit 4:2:0 ein irreparables Problem.

Die beiden Bildfelder entstammen verschiedenen Aufnahmezeiten !

Sie werden aber für die Übertragung zu einem Field-Frame zusammengesetzt.

Dann erfolgt die 4:2:0 Chroma-Unterabtastung (Erster Fehler).

Da nun für 4:2:0 die Farbinformationen zweier Zeilen gemittelt werden,

sind im resultierenden Field-Frame Farbinformationen

aus zwei zeitlich nicht korrelierten Feldern verschmiert.

Danach erfolgt die Encodierung als ganzes Frame (Zweiter Fehler).

Bewegungsbasierte Encoder (fast alles ab MPEG-2) haben nun mehr Schwierigkeiten,

für zusammenhängende Bildelemente effektive Bewegungsvektoren zu finden,

da Bewegungen innerhalb eines Field-Frames zeilenweise

verschiedenen Zeitabschnitten entstammen und somit weniger korrelieren.

Es folgt die Übertragung.

Danach erfolgt die Decodierung als ganzes Frame.

Nun erfolgt die Darstellung (Rendering) als zwei nacheinander darzustellende Felder.

(Dritter Fehler)

Es ist klar, daß sich nun bei schneller Horizontalbewegung

ein Temporal-Mittelwert-Farbkamm über zwei nacheinander darzustellende Felder

erstrecken wird.

Schnell bewegte und besonders farbgesättigte Bildelemente leiden erheblich darunter.

Ein ungeübtes menschliches Auge kann dies u.U. tolerieren.

ein geschultes Auge eher nicht.


Das ist ein mir unbegreiflicher Implementations-Fehler.

Für NTSC wäre problemlos folgendes möglich gewesen:

Anstatt Field-Frames von jeweils 720x480x29,97i

hätte man Fields mit 720x240x59.94p und 1 Line Vertical Offset vereinbaren können.

Für PAL wäre problemlos folgendes möglich gewesen:

Anstatt Field-Frames von jeweils 720x576x25i

hätte man Fields mit 720x288x50p und 1 Line Vertical Offset vereinbaren können.

4:2:0 Interlaced Video wäre somit ohne Verluste

encodierbar übertragbar und decodierbar gewesen,

wenn die zuständigen Regulierungsbehörden und Firmen

4:2:0 Subsampling, Encoding und Übertragung von vornherein

als echt fieldbasiert vereinbart hätten.



Hier die Video-System-Übersicht


Interlaced-Formate (Video)

NTSC 480/29,97i

PAL 576/25i


Progressive-Formate (Film)


NTSC Film 720(704)x480x23,976p (genauer 24000/1001 fps)

Echtes 24p Filmmaterial wird Frame by Frame "progressive" encodiert und mit tff/rff Flags versehen.

Beim Abspielen liest der Player diese Flags, führt intern den 3:2-Pulldown durch

und gibt über CompositeVideo wieder NTSC 480/29.97i aus.

Die Wiedergabe ist dabei auf 1000/1001 (um ca. 0,1%) verlangsamt, nicht bemerkbar.


PAL Film 720(704)x576x25p

A: Motion compensated 24p Film->25p PAL-Transfer:

Echtes 24p Filmmaterial wird in echtes 25p umgerechnet.

Dafür muß für alle Frames und alle Bildelemente eine Bewegungsanalyse durchgeführt

und Zwischenbilder neu berechnet werden. Sehr rechenaufwendig und teuer, aber gut.


B: PAL Speedup: Echtes 24p Filmmaterial wird unverändert Frame by Frame "progressive" encodiert.

Bei der Wiedergabe in 25p ist der Film auf 25/24 (um ca. 4,16666..% beschleunigt, (PAL Speedup).

Dies ist durchaus bemerkbar, unter anderem verkürzt sich die Spieldauer eines Films um 144 s pro Stunde

Die Audio-Dauer muß deshalb dementsprechend verkürzt werden,

dabei muß aber die Tonhöhe beibehalten werden.


C: PAL 2:2:2:2:2:2:2:2:2:2:3 Pulldown:

11 Frames werden auf 22 Fields verteilt, das 12.Frame auf 3 Fields.

Das ruckelt leider aller 0,5s und ist für dynamische Handlung nicht allzu brauchbar.


PAL Film 25p wird dann mit rff und tff-Flags sowie dem "Film (PAL only)" Flag versehen.

Beim Abspielen folgt der Player diesen Flags, führt intern den entsprechenden Pulldown durch

und gibt über CompositeVideo wieder PAL 576/25i aus.


Wenn der DVD-Player-Hersteller es implementiert hat,

DVD-Player und Display über die erweiterten Anschlüsse verfügen

und der Benutzer über ein Progressive-taugliches Video-Display verfügt,

kann der Benutzer über das DVD-Player-Setup auch einstellen, daß der DVD-Player,

falls eine "echte" NTSC Film 23,976p oder PAL Film-25p-DVD vorliegt,

auch ein echtes Progressive-Signal ausgibt.

"Progressive" ist nur über HDMI- oder Component Video-Outputs verfügbar.

Composite Video (CVBS,gelbe Cinch Buchse) kann und darf nur "Interlaced" können.


Hier nun die System-Auflösungs-Übersicht. (System_Bild-Zeilenzahl_Framerate/Fieldrate_progressive/interlaced)


NTSC Full D1 720x480x29,97i

NTSC Broadcast D1 704x480x29,97i

NTSC Film 720x480x23,976p

(Playerinterner 3:2 Pulldown, Composite-Ausgabe als 29,97i

oder Ausgabe als 23,976p über Component und/oder HDMI

NTSC Half D1 352x480x29,97i



PAL Full D1 720x576x25i

PAL Broadcast D1 704x576x25i

PAL Film 720x576x25p

(Playerinterner 2:2 Pulldown, Composite-Ausgabe als 25i

oder Augabe als 25p über Component und/oder HDMI)

PAL Half D1 352x576x25i



Historische Übersicht der wichtigsten Bildplattenformate


Gregg/Russell Patent Transparent Disc 1958

MCA kauft Gregg/Russell Patente 1968

Philips Reflective Disc 1969


DiscoVision

30cm-Bildplatte, zweiseitig

(Entwicklungsbeginn 1971, Erster DiscoVision-Player MCA DiscoVision PR7820 15.12.1978, Atlanta/USA)

1.Film: „Jaws“ 1978


CAV-Disc (Slo-Mo/Freeze/Rev): je Seite 54000 frames 30min NTSC @ 1800rpm

Video: Analog Composite FM @7,1MHz

Analog Audio: 2x Analog FM @ 0,684 & 1,066 Mhz

Gemischt und moduliert in PWM



LaserVision

MCA, Philips 1982

Japan 1981, Europa 1983

30cm-Bildplatte, zweiseitig


Video: Analog Composite FM @7,1MHz,

Audio: 2x Analog FM @ 0,684 & 1,066 Mhz

Zusätzlich Digital Audio: NTSC: 2.0 PCM (EFM, CIRC, 16bps @ 44.056 kHz)

PAL: 2.0 PCM (EFM, CIRC, 16bps @ 44.100 kHz)

CAV, Philips führt CLV ein


Haushalte mit LaserVision: 1998 USA 2%, 1999 Japan 10%, Europa: <0,1%



CD-V (CD-Video)

Sony, Philips, Panasonic, Samsung: no rainbow Book (1987) / IEC 61104

(Philips-Name für kleinerformatige LaserVision-Ableger ab 1987)


CD-V 12cm: 5min Video + 20min Audio

CD-V EP 20cm: 2 x 20min Video+Audio

CD-V LP 30cm: 2 x 60min Video + Audio



LD (LaserDisc)

30cm-Bildplatte, zweiseitig

MCA, Philips, Pioneer

(Name zur Ablösung von LaserVision gemeinsam eingeführt ab 1990)


CAV-Disc (Slo-Mo/Freeze/Rev): je Seite 54000 frames 30min NTSC @ 1800rpm oder 36min PAL @ 1500rpm

CLV-Disc (Slo-Mo/Freeze/Rev nur auf Hi-End Player mit Bildspeicher):

je Seite NTSC 1800->600rpm 60min, PAL 1500->500rpm 64min

CLV wurde wegen Übersprech-Fehlern später in CAA überführt.

Audio: NTSC: 2x analog + 2.0 PCM (EFM, CIRC, 16bps @ 44.056 kHz)

PAL: 2x analog oder 2.0 PCM (EFM, CIRC, 16bps @ 44.100 kHz)

1995: CH R analog kann geopfert werden für Dolby Digital in 2,88MHz FM form

(In Japan bis zu 6.1 Dolby Digital EX Surround)

1996: Beide digitalen uncompressed Audio Tracks können geopfert werden für DTS @ 1235kbps

Dafür kann Analog Audio wieder über beide Kanäle verfügen.

199x: Squeeze LD bringt 16:9 anamorph

Recordables: Sony CRVdisc (Component Recordable Video Disc), ODC Nimbus RLV (Recordable Laser Videodisc)

Letzter Film in USA: „Bring Out The Dead“ (2000)

Letzter LD-Player (insgesamt 16.8 Millionen): 14.Januar 2009 (Pioneer)



VCD (VideoCD)

Sony, Philips, Panasonic, JVC: White Book (1993)


¼ D1 NTSC (SIF) 352x240x29,97p 4:3

¼ D1 NTSC (SIF) 352x240x23,976p 4:3

¼ D1 PAL (SIF) 352x288x25p 4:3

Gesamt -Bitrate 1x CD-DA = 1.411.200bps

Video: MPEG-1-PS @ max 1.151.929bps)

Audio: Stereo 2.0 oder Dual Mono MPEG-1 Layer II 44,1k @ 224.000bps CBR


VCDs folgen dem CD-i Bridge Format und werden im CD-ROM XA Format geschrieben.

Der erste Track wird in CD-ROM XA Mode 2 / Form 1 ISO9660 angelegt

und enthält Metadaten für die betreffende Disc.

Weitere Tracks sind in Mode 2 / Form 2 angelegt

und enthalten Audio und Video gemultiplext in einem MPEG Program Stream (MPEG-PS) Container.

CD-DA-Tracks sind auch erlaubt.

Da die CD-DA ETF (8-to-14) Fehlerkorrektur aus Platzgründen aufgegeben wird,

können etwa 800 MiB auf einer „80 Minuten-CD“ gespeichert werden (gegenüber 700 MiB in Mode 1).

1 Standard-CD kann somit die gleiche Spielzeit wie eine CD-DA speichern.


VCD 2.0 erweitert die VCD um eine Konfigurationsdatei,

mit der VCD 2.0-fähige Player eine Playback Contol (PBC) realisieren und ein einfaches Menü darstellen können.

Dies opfert ca. 1 Minute Spielzeit, also verbleiben 73 min für eine „74min 650MB“

und 79min für eine „80min 700MB“ CD-Disc.



SVCD (Super VideoCD)

Philips, Sony, Panasonic, JVC: White Book (Juli 1998) / IEC 62107 (Juli 2000)


2/3 D1 NTSC 480x480x29,97i/p 4:3

2/3 D1 NTSC 480x480x23,976p+3:2 Pulldown

2/3 D1 PAL 480x576x25i/p 4:3

Gesamt-Bitrate 2.7Mbps ~ 2x CD-DA

Video: MPEG-2-PS @ 2,6Mbps max

Audio: Mono 1.0, Stereo 2.0, Dual Mono, 2x Stereo, 4x Mono,

Multichannel bis 5.1 MPEG-1 Layer II 44,1k @32-384kbps CBR/VBR



Wie auch VCDs folgen SVCD dem CD-i Bridge Format und werden im CD-ROM XA Format geschrieben.

Der erste Track wird in CD-ROM XA Mode 2 / Form 1 ISO9660 angelegt

und enthält Metadaten für die betreffende Disc.

Weitere Tracks sind in Mode 2 / Form 2 angelegt

und enthalten Audio und Video gemultiplext in einem MPEG Program Stream (MPEG-PS) Container.

Damit können etwa 800 MiB auf einer „80 Minuten-CD“ gespeichert werden (gegenüber 700 MiB in Mode 1).

1 Standard-CD kann bis zu 35 Minuten Video / Audio in voller SVCD-Qualität speichern.

Längere Filme müssen auf mehrere SVCDs verteilt werden.




DVD (Digital Versatile Disc, später Digital Video Disc)

Sony, Philips, Panasonic, Toshiba 1995


Das digitale Haupt-Kompressionsformat, welches 1995 als für DVD

geeignet ausgewählt wurde, ist MPEG2 MP@ML.


MPEG-2


Film basiert auf der kompletten photographischen Speicherung

und Wiedergabe von vollwertigen Einzelbildern (Frames).


Ton kann auf verschiedene Weise dazu gespeichert werden.


Analog Video tut dasselbe, speichert aber statt auf Film auf Magnetband.

Digital Video versucht dasselbe, muß aber anerkennen,

daß die bitgenaue Wandlung und Speicherung so viel Speicherplatz benötigt,

daß es für den End-Verbraucher unerschwinglich würde.


Hier wird Datenreduktion erforderlich.

Eine unübersichtliche Vielzahl von Digital-Video-Formaten wurde geschaffen.

Einige ressourcenverschlingende für professionellen Einsatz,

viele "sparsamere", dafür aber minderwertige für den allgemeinen Einsatz.


Versuche, die Datenmenge pro Stunde Film zu verringern,

führten zu Abtast- (Sample-) räumlicher (Spatial-) und temporaler Auflösungsreduktion,

Farbraumreduktion, RGB->YUV -Konversion,

damit wird Farb-Unterabtastung möglich (Colour-Subsampling)


MPEG-1 und MPEG-2 basieren ebenfalls auf Datenreduktion,

bedienen sich aber zusätzlich des DCT-Algorithmus, ähnlich wie bei JPEG.

DCT transformiert Bild-Ortsfrequenzen,

getrennt nach Y (Helligkeit in 220 Grauwertstufen von 16-235),

Cb (Farbdifferenzsignal Blau-Y/gewichtet), Cr (Farbdifferenzsignal Rot-Y/gewichtet),

jeweils in 225 Farbstufen von 16-240,

innerhalb eines Blocks zu Koeffizienten und legt nur noch diese Koeffizienten ab.


MPEG-2 bedient sich zusätzlich der Möglichkeit, nicht alle Frames vollwertig

übertragen zu müssen und versucht, noch weitere Einsparmöglichkeiten auszunutzen.


Hierbei werden folgende Annahmen gemacht:

Es muß zuerst der 1. Frame eines Films komplett übertragen werden.

Dieses Vollbild wird I-Frame (Intra-Frame)genannt.


Bildmathematische Annahme A:

Da alles, was wir filmen, eine Masse hat, werden Bewegungen stetig verlaufen!

Damit ist der Bewegungsverlauf realer Objekte gut vorherzusagen.

Ein guter Ansatz für weitere Datenreduktion!

MPEG-2 versucht, den Bildschirm in 16x16 Pixel große Macroblöcke einzuteilen und,

falls ein Bewegungsvektor für einen solchen Macroblock gefunden werden kann,

(Motion Estimation, Motion Calculation) nur noch diesen Bewegungsvektor zu speichern.

Ein Bild, das aus Bewegungsvektoren zum vorherigen Bild berechnet wird,

wird P-frame genannt(Predicted frame).


Bildmathematische Annahme B:

In einer Folge von Film-Einzelbildern (Frames)

werden sich die einzelnen Frames meist nur wenig unterscheiden.

Für einen folgenden Frame muß in manchen Fällen

nur noch die Differenz-Information zum vorherigen Frame encodiert werden.

Für den folgenden Frame vielleicht ebenfalls.

Natürlich werden sich auf diese Weise Kalkulationsfehler addieren,

also muß irgendwann wieder einmal ein komplettes Bild (I-Frame) encodiert werden.

Hat man dieses 2. I-Frame encodiert, kann man natürlich die u. U. fehlerhaften vorherigen Teilbilder korrigieren, indem man sozusagen auch noch die Rückwärts-Differenz zum 2. Vollbild ablegt und zur Korrektur verwendet.

Diese Frames, die sich auf beide benachbarten Frames beziehen,

heißen B-Frames (Bidirectional Frames)


Alle Frames, die auf diese Weise mathematisch voneinander abhängig sind,

bilden eine GOP (Group Of Pictures).

Für eine hinreichend fehlerarme DVD-Video-Wiedergabe

sollte etwa aller 0,5 s eine neue GOP beginnen.


Auf diese Weise müssen für die überwiegende Mehrzahl der Frames nur Bewegungsvektoren (P-Frame) oder Pixel-Differenzen zum vorherigen und nachherigen Bild (B-frame)

berechnet, encodiert, gespeichert, übertragen und wieder decodiert werden.

Dies erfordert zwar erheblich mehr Prozessorleistung beim Encodieren und Decodieren

sowie mathematisch ausgeklügelte Algorithmen, spart aber Speicherplatz und Datenrate.


Achtung: Falls Annahme A unberechtigt ist,

werden u.U. bei zu "geizigen" Bitraten die Makroblöcke sichtbar.

Dies trifft vor allem unkorrelierbare Bewegungsabläufe

wie Wasserwellen, Feuer, Explosionen, zittrige Kameraführung.

Ebenso gilt: Wenn die Annahme B unberechtigt ist,

d.h. der Encoder findet zu wenig oder gar keine Übereinstimmung

zwischen den benachbarten Bildern, greift er sozusagen ins Leere

und muß viel Bitrate für gleiche Bildqualität aufwenden.

Dies ist der Fall bei Bildrauschen, Filmkorn und harten Schnitten.

Im Falle eines harten Schnittes (Szenenwechsel) kann und sollte der Encoder

(ganz gleich ob manuell oder automatisch) ein zusätzliches I-Frame einfügen.

Gut restauriertes Filmmaterial, perfekt belichtete Szenen

für rauscharmen Kamera-Output und eine ruhige Kameraführung

sind die besten Voraussetzungen für Spitzen-Encoding-Resultate!

Dann kann mit Video-Datenraten von 4,5 Mbit/s eine brauchbare und bei 9,6 Mbit/s material- und softwareabhängig eine sehr gute SD-Video-Wiedergabe erreicht werden.


Dasselbe Video-Material hätte auf DV 25 Mbit/s und unkomprimiert 160 Mbit/s benötigt!


DVD-Bitrate-Grenze

Die Summe der Bitraten aller gleichzeitig wiederzugebenden Streams

(1 Video + 1 Audio + 1 Subtitle) darf maximal 9,8 Mbit/s betragen!

Ein Sicherheitsabstand zu dieser Grenze ist einzuhalten.

Für Multiangle-Video ist ein weiterer Sicherheitsabstand einzuhalten. Jeder Vide-Angle darf maximal mit 6Mbps encodiert werden, jede GOP muß gleiche Bitlänge haben.




Die logische Struktur der DVD-Video


Um Filmmaterial mit gleichen Streamparametern und Zugriffsprivilegien

zusammenfassen zu können, wird das VTS (Video Title Set) definiert.



VTS (Video Title Set)

Auf einer DVD-Video sind 1 bis 99 Video Title Sets (VTS) möglich.

Jedes VTS ist gedacht für Filme (Titel) mit gleichen Stream-Parametern.

identischer Auflösung, Seitenverhältnissen, Audio-und Subtitle-Struktur.

1-5 VTS sind praktikabel.


VMG (Video Manager Menü)

Existieren mehrere VTS (die verschiedene Eigenschaften haben können),

so wird ein VMG-Menü erforderlich.


Title

Pro VTS sind 0 bis 99 "Titles" (auch "Movies", oder "Clips" genannt) möglich.


Das können z.B. sein: Vorfilm, Hauptfilm, Werbung, Making Of,

Credits, Diashow mit Bildern zum Film, Audio-Präsentation etc.


Auch Slideshows oder AudioTitles können einen "Title"

im Sinne der DVD-Spezifikationen darstellen.


Jeder "Title" kann vom Betrachter auswählbar 0 bis 9

(praktikabel sind 4) Video-Kamerawinkel,

0 bis 8 Audio-Tracks, jeweils von Mono bis 6-Kanal,

und 0 bis 32 (praktikabel sind 8) Untertitelspuren enthalten.


Der Betrachter kann, falls an der aktuellen Zeitmarke

mehrere Kamerawinkel verfügbar sind,

einen von diesen per Fernbedienung (ANGLE) auswählen.


Der Betrachter kann, falls an der aktuellen Zeitmarke

mehrere Audiospuren verfügbar sind,

eine von diesen per Fernbedienung (AUDIO) auswählen.


Der Betrachter kann, falls an der aktuellen Zeitmarke

mehrere Untertitelspuren verfügbar sind,

eine von diesen per Fernbedienung (SUBTITLE) auswählen.


Die hier angegebenen Spuranzahlen sind theoretische Maximal-Werte,

die in der Praxis bei bestimmten Bedingungen (z.B. gleichzeitig mehrere Aspect Ratios)

nicht erstrebt werden sollten.


Chapter (PTT, Part of Title, Kapitel)

Jeder "Title" kann zeitlich in 1 bis 99 Kapitel unterteilt werden,

um dem Betrachter den Sprung zu einer erwünschten Stelle in der Zeitachse

zu ermöglichen.


Diese Sprungpunkte können vom Author "unsichtbar"

(d.h. einfach mit der Vorsprung- oder Rücksprung-Taste der Fernbedienung navigierbar)

oder sichtbar (vom Menü aus direkt über eine Schaltfläche anspringbar) angelegt werden.




Die recht flexible Struktur der DVD-Video

erlaubt in guten Authoring-Programmen zusätzlich noch andere Inhalte !

Diese verhalten sich logisch ebenso wie ein "Title".




Slideshow (Diashow)


Für ein "Making Of" zum Hauptfilm empfiehlt sich eine Slideshow mit Musik-Untermalung.

Für eine reine Riesen-Bilder Präsentations-DVD können pro VTS

0 bis 99 Diashows mit je bis zu 99 Bildern angelegt werden (99 x 99= 9801 Bilder).


Jedes Bild kann betextet werden.

Jedes Bild wird als MPEG-Standbild enkodiert.

Das Timing ist in Sekundenschritten wählbar.

0 bis 2 Audiospuren können dazu laufen.

Pro DVD-5 können so ca. 20.000 Bilder (ohne Audio) untergebracht werden.


Sollen frei wählbare Übergänge und bewegter Text

sowie mehrere Songs pro Slideshow verwendet werden,

empfiehlt sich das Berechnen (Rendern) als echtes MPEG-2-Video.

Auch das führen wir gern aus!



Audio-Title


Eine wunderbare und viel zu selten genutzte Möglichkeit,

reine Tonspuren in höchster Qualität und den verschiedensten Formaten

bis 6-Kanal auf jedem DVD-Player abspielbar zu haben, ist der Audio-Title!


Es können pro VTS bis zu 99 Audio-Only Titles mit je bis zu 99 Songs angelegt werden.

Hierbei gilt: 1 Title = 1 Album.

1 Song = 1 Kapitel (Cell).

Jeder Audio-Title muß in einem Stück (=Album) in fs=48kHz Sampling-Rate vorliegen,

kann bis Kanalkonfiguration 7.1 (typisch 5.1) belegt sein

und kann im Einzelnen eins der folgenden Formate besitzen:


LPCM (.wav,.aiff.,raw) fs=48kHz,Q=16bit;

max Größe wav: 2GB(bin) Kanäle typisch 2.0;

MPEG-1 AudioLayer2 (.mpa,.mp2) fs=48kHz,Q=16/20/24bit Kanäle typisch 2.0;

DolbyDigital (.ac3) fs=48kHz Kanäle typisch 1.0,2.0, typisch bis 5.1;

DTS (.dts) fs=48kHz Kanalzahl typisch bis 5.1.


Pro Song ist vom Author ein frei wählbarer Hintergrundbildschirm anlegbar,

der z.B das Albumcover und den Namen des gerade laufenden Song-Titels anzeigt.

Sollten Songs nicht im benötigten Format vorliegen, trancodieren wir gern!



Multi-PGC-Title


Für spezielle Zwecke (Quiz, Präsentationen, interaktive Lehr-DVDs, etc.) sind auch nicht-sequenzielle Titel möglich.

Dieser kann 1-99 Movie-Segmente mit frei wählbaren Audio-Segmenten umfassen.

Jedes Movie-Segment kann in Abhängigkeit von bestimmten (0-128)

Register-Bedingungen angesprungen werden.


Bis zu 30 Menü-Zellen und 640 solcher Menüs sind pro VTS anlegbar.

Eine recht komplexe Angelegenheit.



Begrenzungen


All diese Möglichkeiten sind nur begrenzt durch:


a) die Dateigröße der DVD-Disc (4,7GB=4,38GiB bei DVD-5 (Single-Layer);

8,5GB=7,65GiB bei DVD-9 (Dual Layer)


b)bestimmte Restriktionen, die sich aus den 1995 bei TOSHIBA

in Japanisch niedergelegten, kostenpflichtig (5000$)

und nur vertraulich einsehbaren DVD-Spezifikationen ergeben...;-)


c) die Komplexität, die man sich, dem Author

und letztendlich dem Betrachter zumuten will.




Meine Erfahrungen seit 2004 besagen:


Weniger ist oft mehr!

Viele grellbunte geschachtelte Menüs mit unklarer Hierarchie

und "User Prohibits" haben auch mich schon oft geärgert.


Ein einziges, maximal 2 bis 3 wohltuend designte Motion-Menüs

mit zirkularer Navigation sind besser bedienbar.

(jede Pfeiltaste führt irgendwann einmal zu jeder Schaltfläche und dann von vorn).


Am Sinnvollsten:

Nach 20-25 s Menüanzeige ohne Eingabe erfolgt der Auto-Start zum Hauptfilm.

Nach Film-Ende: Auto-Return zum Menü, die letzte Selektion ist vorgewählt.


Auch für ältere Menschen, die auch mit Sehschwäche und ohne Computerkenntnisse

eine DVD genießen wollen, ohne sich erst umständlich im Halbdunkel

mit der viel zu klein bedruckten Fernbedienung befassen zu müssen...