Videotechnik

Die Videotechnik (lat. video = ich sehe, von videre sehen) umfasst die elektronischen Verfahren zur Aufnahme, Übertragung, Bearbeitung und Wiedergabe von bewegten Bildern sowie ggf. des Begleittons (siehe: Audio) und in der digitalen Fotografie auch von statischen Bildern. Dazu gehören ferner die eingesetzten Geräte, wie Videokamera, Videorekorder und Bildschirm. Aber auch die rein digitale Verarbeitung optischer Signale wird zur Videotechnik gezählt.

Entwicklung

Analoge Videosignale sind seit den dreißiger Jahren bekannt. Zu dieser Zeit entstanden die Technologien, die später zur Entwicklung des Fernsehens führten. Typisch für analoge Videosignale ist die zeilenweise Abtastung (Scan) eines Bildes im Zeilensprungverfahren. Am Ende jeder abgetasteten Zeile erfolgt ein Rücksprung auf den Anfang der nächsten Zeile, am Ende des gesamten (Halb-)Bildes der Sprung an den Anfang des Abtastgerätes.^[1] Dies nennt man das Zeilensprungverfahren. Bis in die achtziger Jahre erfolgte die Abtastung eines Bildes für Videozwecke typischerweise durch die zeilenweise Ablenkung eines Elektronenstrahls über eine lichtempfindliche Schicht [...].^[2]

Als Speichermedium der Bild- und Tondaten diente zuerst das Magnetband, meist in einer Videokassette, in analoger Form, wie im Video Home System (VHS). Seit 1996 wird zunehmend digitale Aufzeichnung eingesetzt, so im Digital Video (DV)-System bei Camcordern.

Neuerdings werden zunehmend magneto-optische Verfahren zusammen mit digitaler Kompression eingesetzt, so in DVD-Camcordern. Seit Ende der 1990er Jahre setzt dabei die digitale MPEG-Technologie die Standards. Auf ihr basiert u. a. die Video-CD, die DVD und das Digital Video Broadcasting (DVB). Sie zeichnet sich gegenüber DV durch weiter verbesserte Bildqualität aus, größere Kompatibilität im PC-Bereich, sowie durch leichtere und umfangreichere Bearbeitungsmöglichkeiten. Das MPEG-4 Format bietet gegenüber MPEG-2 wiederum eine stärkere Kompression, bedarf aber höherer Prozessorleistung bei Aufzeichnung und Wiedergabe. Auch kann es bei MPEG-4 eher zu Qualitätsverlusten durch Kompressions-Artefakte kommen.

PAL-Video

Das Phase Alternating Line System (PAL-System) ist der im deutschen Sprachraum verwendete Fernsehstandard.^[3] Pal wurde 1963 von Telefunken entwickelt. Es enthält 625 Rasterzeilen (Scan Lines) pro Bild (Frame), 25 Frames pro Sekunde, entsprechend einer Dauer von 40 ms/Frame.^[4] Das Seitenverhältnis beträgt 4:3, die Pixel sind quadratisch. PAL verwendet das YUV-Farbmodell. Die Darstellung erfolgt im Interlace-Modus, jedes Bild ist also in zwei Halbbilder unterteilt, eines mit den geraden und eines mit den ungeraden Rasterzeilen. Wegen der Bildwechsellücke sind nur 576 Zeilen sichtbar. PAL wird vor allem in Brasilien, China, Deutschland und Indien verwendet.

NTSC-Video

NTSC ist der 1953 vom NTSC (National Television Systems Committee) festgelegte US-Fernsehstandard.^[5] NTSC enthält 525 Rasterzeilen pro Bild, abzuspielen mit exakt 29,97 Bilder pro Sekunde, entsprechend 33,37 ms pro Bild. Ab und zu liest man 30 Bilder pro Sekunde, das ist aber unrichtig. Das Bildseitenverhältnis beträgt 4:3, die Pixel sind quadratisch. Die Darstellung erfolgt im Interlace-Modus, jedes Bild ist in zwei Halbbilder (Fields) unterteilt, eines mit den geraden und eines mit den ungeraden Rasterzeilen.^[6] Am Beginn jedes Halbbildes sind 20 Rasterzeilen reserviert, daher verbleiben maximal 485 Rasterzeilen für Bildinformation. Von diesen sind aber wiederum nur 480 sichtbar. Daher hat NTSC eine Auflösung von 640 x 480 Pixel. NTSC verwendet das YIQ-Farbmodell und wird unter anderem in Japan, USA, Kanada und Korea verwendet.

Analoge Aufzeichnungsformate

VHS - Video Home System - wurde Ende der siebziger Jahre von JVC entwickelt. Dank geschickter Marketingstrategie setzte es sich gegen technisch intelligentere Lösungen wie Video 2000 weltweit durch. Die Magnetbänder der VHS-Kassetten sind störungsempfindlich. Sie sind 1,27 cm breit. Videobandaufzeichnungssysteme existieren in vielen Varianten mit unterschiedlicher Signalverarbeitung und verschiedenen mechanischen und [sic!] Spurlagenparametern. Die Besonderheit im Videobereich besteht einerseits in der hohen oberen Grenzfrequenz, die mit ca. 5 MHz etwa 250-mal höher liegt als beim Audiosignal, und andererseits in der sehr niedrigen unteren Grenzfrequenz nahe 0 Hz.^[7] Eine hohe Signalfrequenz kann nur bei großer Relativgeschwindigkeit erreicht werden. Daher arbeiten Videorekorder mit rotierenden Köpfen.

Digitale Videotechnik

Die Ablösung der analogen Videotechnik hin zum digitalen Verfahren wurde wesentlich durch die grafische Datenverarbeitung vorangetrieben. Grafikkarten von PCs sind leistungsstark und heutzutage kann der Durchschnittsuser auch seine eigenen kleinen Filme rendern. Daher bieten sich digitale Speichersysteme an, wie externe Festplatte, die obendrein den Vorteil haben, wiederbespielbar zu sein. Digitalsignale werden aus analogen Signalen gewonnen, indem diesen in regelmäßigen Abständen Proben (Samples) entnommen und den Werten der Proben Zahlen aus einem endlichen Zahlbereich zugeordnet werden.^[8]

Formatentwicklung

Die Aufzeichnungstechnik und damit die Formate haben sich grob in folgenden Schritten entwickelt:

• analoge Aufzeichnung auf Magnetband, analoge Verarbeitung: VHS, Video-8; Video 2000
• digitale Aufzeichnung auf Magnetband, digitale Verarbeitung: (mini-) DV und digitaler Videoschnitt;
• digitale Aufzeichnung auf DVD oder Festplatte mit Komprimierung, meist MPEG-2;
• digitale Aufzeichnung auf Speicherkarte, meist stärkere Kompression, etwa mit MPEG-4.

Geschichte

• 1953 In Deutschland wird das erste Patent für den Prototyp eines Videorekorders erteilt.
• 1956 Es erscheint der erste einsatzfähige Video Tape Recorder (VTR) für Sendezwecke von der Firma AMPEX. Das Format war Quadruplex.
• 1964 Der erste kommerzielle VTR, der Philips 3400, konnte 45 Min. in Schwarzweiß aufnehmen und kostete 6900,- DM.
• 1969 Das Geburtsjahr des Home-Video: Philips und Grundig stellen den ersten Rekorder mit zugehöriger Videokamera vor, sowie den ersten Video Cassette Recorder (VCR-System) mit neuer Kassettentechnik. Bislang waren die Magnetbänder auf offenen Rollen aufgespult.
• 1972 Sony stellt den ersten U-Matic Videokassettenrekorder vor.
• 1976 JVC stellt das Format Video Home System (VHS), und Sony das Format Betamax vor.
• 1980 Philips und Grundig stellen das Video 2000-System vor. Video 2000-Kassetten wurden im Gegensatz zu VHS und Betamax auf zwei Seiten bespielt, und waren den anderen Systemen in puncto Bildqualität überlegen. Das Format konnte sich aber nicht durchsetzen, da VHS und Betamax schon zu verbreitet waren.
• 1984 Der erste Camcorder mit Video 8-Kassetten kommt auf den Markt. Sony ist der Entwickler.
• 1985 Der erste Camcorder mit VHS-Kassetten kommt auf den Markt.
• Ende der 80er werden VHS zu S-VHS und Video 8 zu Hi8 weiterentwickelt.
• Anfang der 90er erscheint die Video-CD mit 74 Min. Spielzeit in VHS-Qualität.
• 1995 Der DVD-Standard wird festgelegt. Der erste Camcorder mit Digital Video (DV) und Mini-DV erscheint.
• 1996 Der erste DV-Rekorder von Sony kostet 8000,- DM.
• 1999 Der erste DVD-Rekorder von Philips kommt auf den Markt.
• 2000 Der erste DVD-Camcorder von Hitachi wird vorgestellt.
• 2001 Die DVD überholt die VHS-Kassette im Kaufvideo-Bereich.
• 2003 Das Format High Definition Video (HDV) gilt als zukünftiges Heimvideo-Format, ist aber bislang nur in Japan und in den USA verbreitet.
• 2004 DVD-Rekorder mit Festplatte lösen den VHS-Recorder weitgehend ab.
• 2005 HDV wird auch in Europa erhältlich.

Literatur

• Ulrich Schmidt: Digitale Film- und Videotechnik. 2. Auflage. Carl Hanser Verlag München 2008, ISBN 978-3-446-41250-7

Siehe auch

• Bildschirmkamera
• Film & TV Kameramann
• Fototechnik
• Geschichte der Video- und Audiosysteme
• MAZ
• Skew (Video)
• Video-Fachbegriffe
• Videoformat
• Videokunst
• Video-on-Demand
• Videojournalist

Weblinks

• Die Geschichte der Unterhaltungselektronik
• Die Geschichte des Camcorders ab 1982

Quellenverweise

1. ↑ Peter A. Henning: Taschenbuch Multimedia, 3. Auflage, Fachbuchverlag Leipzig, 2003, S. 180
2. ↑ Peter A. Henning: Taschenbuch Multimedia, 3. Auflage, Fachbuchverlag Leipzig, 2003, S. 181
3. ↑ Peter A. Henning: Taschenbuch Multimedia, 3. Auflage, Fachbuchverlag Leipzig, 2003, S. 183
4. ↑ Peter A. Henning: Taschenbuch Multimedia, 3. Auflage, Fachbuchverlag Leipzig, 2003, S. 183
5. ↑ Peter A. Henning: Taschenbuch Multimedia, 3. Auflage, Fachbuchverlag Leipzig, 2003, S. 184
6. ↑ Peter A. Henning: Taschenbuch Multimedia, 3. Auflage, Fachbuchverlag Leipzig, 2003, S. 184
7. ↑ Schmidt, Ulrich: Digitale Film- und Videotechnik, 2. Auflage, Hanser Verlag, 2008, S. 138
8. ↑ Schmidt, Ulrich: Digitale Film- und Videotechnik, 2. Auflage, Hanser Verlag, 2008, S. 109