Ausgabe 04-2009

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Warum läuft das Video nicht?
Keine wirklich neue Problematik, aber heute aktueller denn
je. Warum ist das so? Dieser Artikel versucht, ein wenig Licht
und Klarheit in das Dunkel um nichtlaufende (digitale) Videos,
Codecs und die ewigen „Windowsprobleme“ zu bringen. Wer
bei MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, DivX, VOB, H.264 usw. nur
noch Bahnhof versteht, kann sich hier etwas Orientierung verschaffen.
Dazu werden zunächst die Grundlagen ein wenig
betrachtet, dann werden Lösungen erläutert und schließlich
folgt ein Überblick über die heute gängigen Kompressionsverfahren.
Hochwertiges Testbild
Früher war das einfach: Die Videokassette lief oder lief nicht.
Die zweite Variante war eindeutig der seltenere Fall, bedeutete
aber in der Regel eine Neubefahrung mit entsprechendem
Aufwand und Kosten. Die Videokassette ist jetzt endgültig auf
dem Altenteil gelandet. CD, DVD, SD-Karte, USB-Stick und
andere USB-Medien mit Bildern und Videos haben ihren Platz
eingenommen, das Video ist jetzt immer digital. Vorausgesetzt,
man hat bei der Aufnahme auf das richtige Kompressionsverfahren
gesetzt, ist das Ergebnis erstklassig. Schwächen
der TV-Anlage treten dafür jetzt gnadenlos zu Tage. Doch dazu
später mehr.
Bei der Endkontrolle läuft das Video perfekt, aber auf einem
anderen Rechner bleibt der Bildschirm blau oder eine Fehlermeldung
ersetzt den erwarteten Film. Passiert dies beim Kunden,
ist die Blamage da und Ärger vorprogrammiert. Noch
unangenehmer wird es mit Videos, die man auf seinen Rechner
einliest und dann nicht weiterverarbeiten kann. Diese Videos
kommen gern von einfachen und preiswerten Digitalrekordern.
Die Ratschläge, einen Codec zu installieren oder die
Videodaten zu konvertieren, machen nicht wirklich glücklich.
Was kann man tun?
Zum Verständnis muss zunächst ein wenig Theorie bemüht
werden. Das Videosignal aus der TV-Anlage wird bei der
Aufzeichnung, was jetzt Digitalisierung bedeutet, Bildpunkt
für Bildpunkt erfasst und in Zahlenwerten gespeichert. Damit
nicht genug, neben der Helligkeit muss natürlich auch die
Farbe gespeichert werden. Dazu gibt es verschiedene Verfahren,
zum einfacheren Verständnis sei hier nur ein Verfahren
erläutert. Dabei wird jeder Bildpunkt in die roten, grünen und
blauen Farbanteile zerlegt, die dann jeweils als Zahlwert gespeichert
werden. Wem jetzt die roten, grünen und blauen
Bildpunkte am Monitor einfallen, der liegt genau richtig. Wegen
der geringeren Auflösung sind die Punkte besonders bei
alten Bildröhren sehr gut zu erkennen. Dort hat nämlich der
Elektronenstrahl Zeile auf Zeile das Bild geschrieben. Unten
angekommen ging es mit dem nächsten Bild wieder von vorn
und oben los. Daran hat sich bis heute nichts geändert, weil
dieser Ablauf in der noch immer gültigen Fernseh- und Bildnorm
festgelegt ist.
Rechnen wir mal nach: Ein Bildpunkt besteht aus 3*8bit (rot,
grün und blau). Aus 768 Bildpunkten pro Zeile und 576 Zeilen
entsteht ein Bild. Das wiederholt sich dann 25-mal pro Sekunde.
Nach einer Stunde fallen dann ca. 120 GB an. Jedem
wird jetzt klar, dass selbst bei heutigen Festplattengrößen jede
Platte schnell „überlaufen“ wird. Tut sie aber in der Realität
nicht, warum?
Weil dieser enorme Speicherbedarf nur bei digitalen Videoaufnahmen
im rohen und „unbehandelten Zustand“ entstehen
würde. Das wäre früher technisch gar nicht zu machen gewesen,
doch die Filmindustrie als treibende Kraft hatte schon
längst die Qualitätsvorteile digitaler Videotechnik erkannt.
So löste man das Problem durch sogenannte Kompression.
Man fasst hierbei schlicht gesagt einfach viele Bildpunkte mit
gleicher Farbe und Helligkeit zusammen und beschreibt sie
nur einmal für alle Punkte. Damit erreicht man eine deutliche
Verringerung der Datenmenge. Diese Kompression ist natürlich
im Detail komplex und basiert auf ausgefeilten mathematischen
Verfahren. In den 80er Jahren wurde diese Technik
als MPEG-1 bereits entwickelt und 1991 als Norm festgelegt.
Damit begann das digitale Videozeitalter. Ein Anfangsproblem
seinerzeit war, dass kaum ein normaler Computer in der Lage
war, die laufenden Videodaten in Echtzeit zu komprimieren.
Eine weitere Einschränkung entstand aus der Vorgabe, CDs
mit einfacher Geschwindigkeit verwenden zu können. So war
man gezwungen, die Auflösung oder Bildpunktezahl auf ein
Viertel zu reduzieren, indem man die Bildpunkte pro Zeile und
die Zeilenzahl halbierte. Folglich war die Bildqualität eher bescheiden.
Die schnelle Entwicklung der Technik verdeutlicht,
dass schon 1994 mit dem Nachfolger MPEG-2 diese Nachteile
gelöst wurden. Wieviel Know-how hinter dieser so simpel
wirkenden Technik steckt, dokumentieren vielleicht die über
800 Patente, die allein MPEG-2 zugrunde liegen!
Ein klassischer Videoplayer
RO-KA-TECH Journal 04 / 2009 | 53