Digital Video

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MiniDV-Kassette

Digital Video (DV) ist der Oberbegriff für den DV-Standard, der 1994 eingeführt wurde. Es umfasst die Kassettenformate DV, MiniDV, DVCAM, Digital8, HDV, DVCPro, DVCPro50 und DVCProHD.

Entwicklung und Verbreitung

Nach dem Start 1996 machte das Digitale Video eine rasante Entwicklung. Bereits 1999 gab es Produkte von einer Vielzahl von Herstellern, wobei die Preise stetig fielen. Das ursprünglich für den Consumermarkt gedachte System machte sich wegen der herausragenden Qualität schnell auch im professionellen Bereich einen guten Namen.

Technische Spezifikationen

Die Bilder werden digital aufgezeichnet und dabei auf ca. 10 Prozent des ursprünglichen analogen Speicherplatzbedarfs reduziert. Die Einzelbilder werden beim DV-Standard unabhängig voneinander mittels eines JPEG-ähnlichen Verfahrens einzeln codiert. Es erfolgt zunächst wie beim analogen Signal ein Chromadownsampling (Halbieren der Farbinformation, da das menschliche Auge für das Farbsehen eine geringere Empfindlichkeit hat, als für Helligkeitsunterschiede) im Verhältnis 4:1:1 (NTSC) oder 4:2:0 (PAL), was eine Datenreduktion um die Hälfte bewirkt, gefolgt von einer ausschließlich digitalen Bildkompression auf Basis der Diskreten Kosinustransformation (DCT). Das Verfahren ähnelt somit MJPEG und bietet im Gegensatz zu MPEG den Vorteil, Videos an jeder beliebigen Stelle ohne Qualitätsverlust schneiden zu können.

Die Datenrate eines DV-Stroms liegt bei 3,125 MByte/s (25 Megabit pro Sekunde), also rund 1 GByte pro 5 Minuten. Die Qualität ist im Vergleich zu älteren analogen SVHS-Kameras um ein Vielfaches besser und bietet Magnetaufzeichnungen zu einem niedrigen Preis. Dies führte zu einer steigenden Akzeptanz im Broadcast-Bereich.

DV verwendet als Bild-Auflösung 720 × 576 Bildpunkte (PAL) bzw. 720 × 480 Bildpunkte (NTSC). Im PAL-Format werden 50 Halbbilder pro Sekunde (50i) aufgezeichnet. Einige DV-Kameras ermöglichen auch Vollbildaufzeichnung mit den Bildgeschwindigkeiten 24p und 25p (auch bekannt als Progressive Scan).

Als Audioformat wird bei DV eine Abtastrate von 48 kHz und eine Auflösung von 16 Bit (wie beim DVD-Video-Standard) verwendet. Zur Nachvertonung ist im Standard ein weiteres Tonformat mit 32 kHz und 12 Bit festgelegt, wobei dann sogar 4 Tonspuren aufgezeichnet werden können. Einige Schnittprogramme können dieses selten anzutreffende Tonformat jedoch nicht bearbeiten. Weiterhin erlaubt das DV-Format, 44,1 kHz als Abtastrate zu verwenden (wie beim Audio-CD-Standard). Es gibt jedoch nur wenige Geräte, die dies ermöglichen. Beim DV-Format sind Bild und Ton synchron; bei MiniDV-Format ist ein Ton-Bild-Versatz von ±1/3 Frame (13,33 ms) erlaubt.

MiniDV

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Für amateur- und semiprofessionelle Anwendungen hat sich die MiniDV durchgesetzt, welche ein nahezu gleiches Datenformat wie DV hat. MiniDV-Kassetten werden in Kapazitäten von 60/90 (60 Minuten Standard Play / 90 Minuten Longplay) und 80/120 (80 Minuten Standard Play / 120 Minuten Longplay) angeboten, wobei von der Verwendung letzterer aufgrund des dünneren und damit empfindlicheren Bandes im Allgemeinen abgeraten wird. Die Kassetten sind (auch auf die Spielzeit aufgerechnet) weitaus günstiger als die ungefähr doppelt so großen Standard-DV-Kassetten, die nur im semi-professionellen und professionellen Bereich eingesetzt werden.

Kompatibilität mit DVCAM

Eine MiniDV-Kassette kann mit entsprechenden Geräten auch im professionellen DVCAM-Format bespielt werden. Da diese Geräte das Band bei der Aufnahme jedoch schneller transportieren, verkürzt sich die auf der Kassette angegebene Aufzeichnungsdauer hierbei. Allerdings sind DV-Bänder nicht für die bis zu vierfach höheren Bandgeschwindigkeiten konzipiert.

Semiprofessioneller Videorecorder von Panasonic für DV- und MiniDV-Kassetten

Longplay

Die meisten DV-Camcorder aus dem Consumerbereich, aber auch einige semiprofessionelle Geräte verfügen über einen Longplaymodus, bei dem sich die Laufzeit pro Kassette um 50% erhöht. Auf eine DV-Kassette mit regulär 60 Minuten Spielzeit passen so 90 Minuten. Das besondere daran ist, dass die Verwendung des Longplaymodus bei DV im Gegensatz zu den meisten anderen Videosystemen zu keinerlei Einbußen in Bild- und Tonqualität führt. Dieser Umstand verleitet viele Nutzer zur häufigen, wenn nicht sogar dauerhaften Verwendung von Longplay, da so ohne für den Anwender direkt ersichtlichen Nachteil Band und somit Geld gespart werden kann. Tatsächlich birgt Longplay jedoch eine Vielzahl an Nachteilen und Gefahren.

Der DV-Longplaymodus entspricht keiner festgeschriebenen Norm. Dadurch steht es quasi jedem Hersteller von DV-Geräten frei, den LP-Modus nach eigenem Ermessen zu gestalten. In der Praxis haben sich die Hersteller jedoch auf gewisse Toleranzen geeinigt, um zumindest ansatzweise eine Kompatibilität zu erreichen. Dennoch ist der Austausch von DV-Bändern, die im Longplaymodus aufgenommen wurden, äußerst problematisch. Oft ist eine fehlerfreie Wiedergabe nur auf dem Gerät möglich, auf dem das Band aufgenommen wurde. Selbst auf anderen Modellen des gleichen Herstellers kann es zu Schwierigkeiten bei der Wiedergabe kommen.

Bei DV werden im Longplaymodus exakt die gleichen Daten auf dem Band gespeichert, wie im SP-Modus (daher auch die identische Qualität). Allerdings läuft das Band mit einer um 33% verringerten Geschwindigkeit, daraus resultiert eine geringere Spurbreite. Durch die stark erhöhte Datendichte bleibt jedoch kaum Spielraum, um eventuelle Bandfehler auszugleichen, was zu häufigen Dropouts führt. Ebenso ist die Signalstärke auf dem Band im Vergleich zum SP-Modus erheblich geringer und bewegt sich schon bei einem neu bespielten Band nur knapp über der Lesbarkeitsgrenze. All dies führt dazu, dass im LP-Modus bespielte DV-Bänder im Allgemeinen über eine sehr kurze Lebensdauer verfügen und oft schon nach wenigen Jahren nicht mehr lesbar sind.

Verwandte Formate

Zumeist werden lediglich die Kassettenformate DV und MiniDV, die mit dem üblichen DV-Codec bespielt werden, mit dem Begriff DV im engeren Sinne bezeichnet. Daneben existiert bereits der HDV-Codec, der die Aufzeichnung von HD-Daten auf diesen beiden Kassettenformaten ermöglicht.

Eine ähnliche Technik verwenden die professionellen Formate DVCAM (Sony) und DVCPro (Panasonic), wobei hier das Band schneller transportiert wird, wodurch mit weniger Datenverlust zu rechnen ist. Bei DVCPro50 wird gar mit der doppelten Datenrate (50 Mbit/s) gearbeitet, um eine höhere Qualität zu erreichen. Weiterhin gibt es, ebenfalls von Panasonic, das Format DVCProHD, das zum Beispiel in dem Kamerasystem VariCam verwendet wird. Dieses Format hat eine höhere Auflösung als das normale DV-Format und wird für Aufzeichnungen in HD-Auflösung verwendet. In Zukunft sollen hochaufgelöste Videos im AVCHD-Format aufgezeichnet werden, das unter anderem von Panasonic, Sony, Samsung und Canon unterstützt wird.

Digital8 ist eine digitale Weiterentwicklung der Produktlinie Video8/Hi8, verwendet dieselben Kassetten wie die analogen Vorgänger und nutzt ebenfalls den üblichen DV-Codec.

Übertragung

Die DV-Geräte haben unter anderem die gleichen analogen Schnittstellen (Composite, S-Video) wie Videogeräte des VHS- oder Hi8-Formates. Daher braucht man keinen PC, um die Daten am Fernseher wiederzugeben. Um sie digital und somit verlustfrei kopieren zu können, wird die parallel zu DV entwickelte FireWire-Schnittstelle verwendet. Diese Verbindung, meist als DV-Out bezeichnet, wird auch für die Datenübertragung von und zu PCs eingesetzt. Da die Datenpakete dabei verlustfrei und ohne Umwandlung übertragen werden, ist die Belastung für den Prozessor sehr gering.

Manche Camcorder verfügen neben einem DV-Ausgang auch über einen Eingang, den sogenannten DV-In. Neben 1:1-Kopien von einem zum anderen Camcorder ist es mit derart ausgestatteten Geräten auch möglich, am PC bearbeitete Videos wieder verlustfrei auf MiniDV zurückzuspielen. Rein technisch würden alle DV-Camcorder über einen DV-In verfügen (was z.B. in den USA oder in Japan auch der Fall ist), da jedoch Camcorder mit DV-Eingang in Europa steuerrechtlich als Videorecorder betrachtet werden, wodurch höhere Importzölle anfallen, wurde der DV-In bei vielen Modellen vom Hersteller absichtlich deaktiviert. Oft gibt es auch zwei Versionen des gleichen Modells, die sich nur durch DV-In und den dadurch bedingten höheren Preis unterscheiden. Manche Camcorder verfügen zusätzlich zum DV-In auch über einen analogen Eingang, über den z.B. VHS-Kassetten auf MiniDV überspielt werden können.

Bei älteren MiniDV-Camcordern war der DV-In rein auf Softwareebene gesperrt, und konnte dadurch oft mit geringem Aufwand wieder aktiviert werden. Anleitungen hierzu finden sich ebenso wie benötigte Kabel und Software auch heute noch auf vielen Internetseiten. Rechtlich war das "Freischalten" des DV-In nicht verboten, häufig verlor man jedoch bei derart modifizierten Geräten die Garantie. Die Hersteller reagierten hierauf nach und nach mit einer hardwareseitigen Deaktivierung des DV-Einganges, sodass das nachträgliche Freischalten des DV-In bei aktuellen Modellen nicht mehr möglich ist. Professionelle Camcorder sowie DV/DVCAM-Videorecorder verfügen i.d.R. serienmäßig über einen DV-Eingang.

Beim Transfer des Videostroms vom Camcorder in den PC wird das DV-Material meist im AVI-Containerformat auf der Festplatte abgelegt. Die Videodatei hat dann die Dateiendung „.avi“. Apples Macs verwenden meist "QuickTime Movie" als Containerformat und die Dateiendung „.mov“. DV ist das Standard-Format für die Videobearbeitung bei Apple (z. B. iMovie, Final Cut Pro).

Dateigröße

Speicherplatzbedarf pro Kassette

Obwohl die meisten DV-Camcorder einen (meist hardwarebasierten) Kompressionscodec besitzen, resultieren noch ziemlich hohe Bitraten und damit verbundene großen Datenmengen. Der DV-Codec, der für MiniDV und DV (im Unterschied zu den Kassetten) identisch ist, liefert mit Stereoton eine Datenrate von ca. 28.000 kBit/sec. Das entspricht etwa 0,2 GB pro DV-Minute mit Stereoton. Daraus folgt:

• 60 Minuten DV: 13 Gigabyte
• 80 Minuten DV: 17 Gigabyte

Automatische Szenenerkennung

Dies muss allerdings nicht notwendigerweise mit der Größe der so gewonnenen einzelnen Dateien identisch sein; so kann man z. B. bei vielen Captureprogrammen eine automatische Szenenerkennung anhand des aufgezeichneten Data Codes - der neben Informationen über diverse Kameraeinstellungen auch Datum und sekundengenaue Uhrzeit der Aufnahme enthält - vornehmen, sofern man vor der Aufnahme die Uhrzeit der Kamera eingestellt hat, so dass bei jeder Unterbrechung dieses Data Codes von mindestens einer Sekunde eine neue Datei begonnen wird. Manche Schnittprogramme unterstützen auch eine automatische, chronologische Sortierung der Aufnahmen, auch wenn sich diese auf verschiedenen Bändern befinden oder sogar mit unterschiedlichen Kameras aufgenommen wurden. Bei einigen Geräten im Consumer-Bereich werden Datum und Uhrzeit lediglich in einem flüchtigen Speicher gehalten, sodass sie bei Entfernung oder vollständiger Entladung des Akkus neu eingestellt werden müssen.

Nicht zu verwechseln ist der Data Code mit dem Timecode, der ebenfalls von allen DV-Geräten mit aufgezeichnet wird.

Systembasierte Grenzen der möglichen Dateigröße

In der Regel entstehen aber beim Übertragen des Inhalts einer DV-Kassette 1:1 auf einen PC sehr große Dateien. Man muss daher darauf achten, dass das Dateisystem der Festplatte diese unterstützt,

• z. B. das von Windows benutzte NTFS, das eine Obergrenze pro Datei von 16 TiB besitzt.
• FAT16 hat dagegen eine max. Dateigröße von lediglich 2 Gigabyte (also nur etwa 10 Minuten DV-Daten), FAT32 4 Gigabyte.
• Das Standard-Dateisystem HFS+ auf Apple-Computern unterstützt ebenfalls große Dateien von bis zu 16 Terabyte
• Aktuelle Linux-Kernel (ab Version 2.4) und -Dateisysteme haben hier ebenfalls keine bedeutsamen Beschränkungen (z. B. ext3: 2 Terabyte, ReiserFS: 1 Exabyte, XFS: 8 Exabyte).

Darüber hinaus war früher das verwendete Dateiformat von Bedeutung. Die Größe einer AVI-Datei war nämlich aufgrund des internen Aufbaus auf 4 GiB beschränkt. Diese Beschränkung ist mittlerweile entfallen. Bei MOV-Dateien gab und gibt diesbezüglich keine bedeutsame Einschränkung.

Um dieses Problem zu umgehen, unterstützen praktisch alle Capturingprogramme eine automatische Dateisplittung, sodass nach Erreichen der vom jeweiligen Dateisystem zulässigen Maximalgröße automatisch eine neue Datei begonnen wird. Einige Hersteller, z.B. Canopus, unterstützen auch sogenanntes Referenz-AVI. Dabei wird eine virtuelle .avi-Datei angelegt, welche lediglich die Informationen darüber enthält, wo auf der Festplatte sich die eigentlichen Videodaten - aufgesplittet in kleine, einzelne Dateien (oft mit Endungen wie .001, .002, etc.) - befinden. Schnittprogramme verarbeiten diese Referenz-AVI anschließend wie eine große, in der Länge unbegrenzte Videodatei.

DVD-Authoring: Von der DV-Datei zur DVD

Die Daten lassen sich gut mit unterschiedlichen Videobearbeitungsprogrammen verarbeiten, man kann heutzutage problemlos mit den meisten Standard-PCs sehr wirksame Effekte wie Überblendungen, Titel etc. erzielen.

Um letztendlich das produzierte Video beispielsweise in ein DVD-fähiges Format zu bekommen, bedarf es einer weiteren Komprimierung, da eine Standard-DVD lediglich 4,7 GB umfasst. Der Standardcodec für DVDs ist daher das stärker komprimierte MPEG-2-Format, in das die DV-Daten konvertiert werden müssen. Für die Umwandlung am PC benötigt man eine DVD-Authoring-Software, die dafür sorgt, dass beim Beschreiben der DVD alle gängigen Video- und DVD-Standards eingehalten werden, so dass diese in jedem handelsüblichen DVD-Player abgespielt werden kann. Manche Videoschnittprogramme sind bereits mit einer derartigen Funktion ausgestattet.

DV-Kamera vs. DVD-Kamera

Im Gegensatz zu Camcordern mit integriertem DVD-Brenner haben DV-Kameras immer noch einen entscheidenden Qualitätsvorteil, da das Rohmaterial nur wenig komprimiert auf dem Band gespeichert wird, was sich besonders bei der Nachbearbeitung (Schnitt, etc.) auswirkt. Bei einer „DVD-Video-Camera“ hingegen sorgt ein integrierter Realtime-MPEG2-Codec für die Komprimierung; dieser kann je nach Kameratyp und eingestellter Qualität größere Verluste aufweisen, wobei MPEG-2 generell mit größeren Qualitätsverlusten behaftet bleibt als DV.

Ein weiterer Vorteil der MiniDV-Geräte ist, dass die Aufnahmen auf dem MiniDV-Band - nach heutigem Kenntnisstand - erheblich länger in ihrer Originalqualität erhalten bleiben als auf DVDs; andererseits gibt es bereits Camcorder, die auf DVD-RAM aufzeichnen.

Siehe auch

• Bildauflösung
• DV-Camcorder
• DVD-Authoring

Weblinks

• Camcorder-Datenbank mit Testergebnissen und Testbildern
• Kurzer Artikel über DV-Kameras
• Die Geschichte der Magnetband-Technik