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HD 24P - was ist zu beachten? Drucken

Profesionelle HD  aus Sicht von Panasonic.

Die Nachfrage nach digitaler Produktionstechnik zur Filmerstellung wächst stetig. Film- und hochauflösende Videotechnik verschmolzen bis dato in der Postproduktion. Bestrebungen der Kinematographen, mit High Definition Anwendungen des klassischen Films zu übernehmen, gibt es, seitdem die ersten 24p HD Kameras im Markt erhältlich sind. Per Definition gleicht sich 24p der Filmtechnik an, aber erste Erfahrungen mit dem neuen Medium zeigen noch operative und technologische Unterschiede. Parameter, wie Dynamik und Bewegungsästhetik, die dem Film seine Charakteristik verleihen, sollen mit digitaler Technologie reproduzierbar sein. Um welche Charakteristika handelt es sich?
Im folgenden werden nach grundlegenden Betrachtungen die Charakteristika vorgestellt, die eine „digitale Filmkamera“ erfüllen muss, um sich mit den qualitativen Vorteilen des Films zu messen. Auf dieser Basis wird im weiteren Verlauf der Innovationsschritt in der HD Kameratechnik bei Panasonic mit dem Camcorder AJ-HDC27 vorgestellt.


High Definition
High Definition Standards sind von der SMPTE schon frühzeitig definiert und in den Standards 274M und 296M festgelegt worden. Diese beziehen sich auf den kompletten Produktionsprozess von der Akquisition über Postproduktion bis hin zur Distribution. Ein Hauptunterscheidungsmerkmal der SMPTE Standards liegt in der räumlichen und zeitlichen Auflösung. So bezieht sich der Standard SMPTE 274M auf eine räumliche Auflösung mit 1920x1080 sichtbaren Pixels bei einer Bildwiederholfrequenz von 24, 25 und 30 Bildern in progressiver Art bzw. 50 und 60 Bildern im Zeilensprungverfahren [1]. Der Standard SMPTE 296M bezieht sich dagegen auf eine räumliche Auflösung von 1280x720 aktiven Pixels bei einer ausschließlich progressiven Darstellung in 24p, 25p, 30p, 50p und 60p [2].

Die HD Standards sind kompressionsunabhängig und haben die gleichen Anforderungen an das Interface. Unabhängig von den räumlichen und zeitlichen Auflösungen ist die Datenstruktur gleich und definiert sich mit einer Tastfrequenz von 74,25 MHz auf eine Bruttodatenrate von 1,485 GBit/s. Somit erinnern diese beiden HD Standards an den bekannten äquivalenten SMPTE259M bzw. ITU R.601 Standard im SDTV Bereich mit 270MBit/s.

SMPTE
Standard
Aktive Samples
(H x V)
Bildrate
Gesamt Datenrate
(bei 10 Bit)
SMPTE 296M
„720/24p“
1280 x 720
24 Hz
progressiv
1,485 GBit/s
„720/25p“
1280 x 720
25 Hz
progressiv
1,485 GBit/s
„720/50p“
1280 x 720
50 Hz
progressiv
1,485 GBit/s
„720/60p“
1280 x 720
60 Hz
progressiv
1,485 GBit/s
SMPTE 274M
„1080/24p“
1920 x 1080
24 Hz
progressiv
1,485 GBit/s
„1080/25p“
1920 x 1080
25 Hz
progressiv
1,485 GBit/s
„1080/50i“
1920 x 1080
50 Hz
2:1 interlace
1,485 GBit/s
„1080/60i“
1920 x 1080
60 Hz
2:1 interlace
1,485 GBit/s
Tabelle1 - Auszug aus den SMPTE 274M und SMPTE 296M High Definition Standards


Formate
Zur Speicherung auf ein Videoband bedient man sich der Datenkompression. In jüngerer Zeit widmen sich verschiedene Hersteller intensiv dem Thema der komprimierten Aufzeichnung von High Definition Signalen. Dies sind JVC mit D9-HD, Sony mit dem Format HDCAM und Panasonic mit den Formaten HD-D5 und DVCPRO HD. Ausschließlich das HD Format D6 von Thomson arbeitet unkomprimiert.
Bei den Formaten D9-HD, HDCAM und DVCPRO HD werden die Videodaten in 8 Bit Tiefe verarbeitet und das Signal vor der Komprimierung einer Bandbegrenzung im Luminanz- und Chrominanzkanal unterzogen („Pre-Filtering“).

Damit wird das Datenaufkommen schon vor der DCT und der Feed-Forward Kompression verringert. Das DVCPRO HD Format basiert wie DVCPRO auf dem DV Standard und nutzt prinzipiell die gleiche Komprimierungsmethode. So ist das DV Format direkt wiedergabekompatibel im DVCPRO HD Format - Bild 1 zeigt diesen Migrationspfad.
Das Format HD-D5 arbeitet mit 10 Bit Datentiefe und voller Bandbreite im High Definition Bereich. Mit seiner milden Komprimierung von nur ca. 1:4 ist dieses Format für die höchsten qualitativen Ansprüche in der digitalen Filmwelt als Master geeignet.


Einsatzbereich
Bild 1 – Migration der Formate


Bildparameter
Orientiert man sich als Hersteller elektronischer Komponenten an den von Kinogängern, Produktionshäusern, Regisseuren und Kameraleuten geforderten Bildqualitäten, so stellt man zunächst einen subjektiv anderen emotionalen Bildeindruck zwischen elektronisch und filmisch erzeugten Bildern fest. Leider oder zum Glück lassen sich diese emotionalen, subjektiven Eindrücke und Erfahrungen nicht direkt von einem Medium wie Film auf HD übertragen. Hier ist es zunächst einmal notwendig, objektive und wissenschaftliche Bildqualitätsparameter zu finden und die wichtigen Relevanten des einen oder anderen Mediums aufzugreifen und in einem technologischen Fortschritt zusammenzuführen.
Es lassen sich zunächst vier objektive Hauptparameter feststellen, die im folgenden aufnahmeseitig betrachtet werden:

- Dynamik
Einer der wichtigsten Filmparameter, ist der Belichtungsspielraum, die Dynamik oder der Blendenumfang. Ein Bereich von mehr als 8 Blenden ist für den Film selbstverständlich. Herkömmliches High Definition oder Standard Video hat dagegen lediglich einen Umfang von ca. 5-6 Blenden. Ein geringer Belichtungsspielraum wirkt sich besonders bei der Wiedergabe von Spitzlichtbereichen unnatürlich aus.

- Bildgröße
Mit der Bildgröße, bzw. den Targetabmessungen hängt die Brennweite des Objektivs zusammen. So hat dieser Parameter Einfluss auf die räumliche Auflösung und die Schärfentiefe, die wiederum großen Einfluss auf die Bildgestaltung hat.

- Farbreproduktion
Betrachtet man Film und High Definition, so stellt man zum einen verschiedene zulässige Farbräume dieser Medien fest. Zum anderen ist die spektrale Empfindlichkeit der physikalischen Bildinformationsträger von CCDs und Film verschieden.

- Bewegung
24p stellt die historisch entstandene Bildaufnahmefrequenz für Normalgeschwindigkeiten des Films in der digitalen Welt dar. Im Unterschied zum Zeilensprungverfahren der Videotechnik handelt es sich bei der Progressivaufnahme um Vollbilder. Die Bewegungsunschärfe der Vollbildaufnahme von 24
Bildern/s hat eine Ästhetik, die vom Betrachter anders wahrgenommen wird, als Bilder im Zeilensprungverfahren.
Ein weiteres wesentliches Mittel der Bildgestaltung bei Bewegtfilm sind Zeitlupen- oder Zeitrafferaufnahmen. Bis jetzt boten nur Filmkameras die Möglichkeit während der Aufnahme mit variablen Bildraten zu arbeiten, um bei der Wiedergabe Zeiteffekte zu erzielen.


Wie arbeitet eine „digitale Filmkamera“ mit variabler Bildrate? Wie erreicht man einen großen Dynamikumfang? Welche Auflösung braucht eine digitale Kamera und welche Auflösung macht Sinn? Wie kann man der unterschiedlichen Farbreproduktion gerecht werden?
Diese und weitere Fragen werden im folgenden Abschnitt anhand der vorgestellten Parameter und des Kinematographie Camcorders von Panasonic näher beleuchtet.


Quellen
[1] SMPTE Standard 274M-1998, Television – 1920x1080 Scanning and Analog and Parallel
Digital Interface for Multiple Picture Rates
[2] SMPTE Standard 296M-2001, Television – 1280x720 Progressive Image Sample Structure

Von Panasonic zur Verfügung gestellter Artikelauszug

 
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