Naam:  Wachtwoord:        Wachtwoord? Naam?   |   Register
Home De werking van DV
Access to this location is not allowed.

De werking van digital video (DV)

PDF Afdrukken E-mail
Techniek - Video
Geschreven door Rinie Hooijer   
zondag, 08 juli 2007 01:00
Inhoudsopgave
De werking van digital video (DV)
Formaatoorlog
DV type 1 en 2
Alle pagina's
Digital Video (dv) is op dit moment voor consumenten de standaard om video te bewerken op de computer. Niet echt verwonderlijk, want dv-camera's worden steeds goedkoper en computers om de video op te bewerken steeds sneller. Maar wat is dv nu eigenlijk? Wat zijn de voor en nadelen? En hoe zit het met de kwaliteit?

Het is precies tien jaar geleden dat de eerste digitale videocamera's op de markt kwamen. Deze camera's die de video in een dv-formaat met een constante snelheid van 25 Mbps op tape zetten werden door de consumentenelektronica gezien als de oplossing voor de consument om aan de slag te gaan met een zeer goede kwaliteit video tegen een betaalbare prijs. Het dv-formaat heeft als groot voordeel dat de consument full screen, frame nauwkeurig en met een acceptabele data rate video kan bewerken op een doodgewone pc.

Chroma Key

Om dit te bewerkstelligen met behoud van kwaliteit moest er wel het nodige gebeuren. In het videobewerkingsproces is kwaliteit van het materiaal zeer belangrijk. Hoe hoger de kwaliteit, des te beter er kleurcorrecties en chroma keys kunnen worden uitgevoerd. De kwaliteit van de video wordt bepaald door de camera en de drager waarop de video moet worden opgeslagen. De camera bepaalt de kwaliteit van het opgenomen beeld en de drager geeft de grenzen aan waarbinnen deze moet worden opgeslagen.

Kleurruimte

Alle tapes hebben een bepaalde bandbreedte waarbinnen de informatie moet worden opgeslagen. Een hogere bandbreedte betekent een betere kwaliteit. De meest ideale vorm is ongecomprimeerde video. Dit betekent 25 frames per seconde met een kleurruimte van 4:4:4. Een kleurruimte van 4:4:4 betekent simpel gezegd dat iedere pixel in het beeld voorzien is van honderd procent helderheidinformatie en honderd procent rode en blauwe kleurinformatie bevat. De hoeveelheid data die dan per seconde moet worden weggeschreven is enorm en is als volgt te berekenen.
firewirekaart_1394


Kleurdiepte

Een videoframe heeft een resolutie van 720 x 576 pixels. Iedere pixel is opgebouwd uit de kleuren rood, groen en blauw. Elke kleur is acht bit, waardoor de totale kleurdiepte komt op 24 bit. Eén frame ongecomprimeerde video kost dus (720x576x24) 9953280 bit. Delen we dit door acht, dan komen we uit op 1244160 bytes. Delen we dit door 1024 dan komen we op 1215 Kilobyte per frame. Er zitten 25 frames in één seconde video (25 x 1215) is 30375 Kb per seconde video oftewel (30375 : 1024) is 29,66 MB per seconde video.
Zelfs in het professionele circuit wordt er zelden met de 4:4:4 kleurruimte gewerkt. De kosten van deze camera's en de benodigde dataopslag zijn simpelweg te hoog. Er zijn twee manieren om de hoeveelheid data te reduceren, zodat deze op een dv-tape past met een data rate van 25 Mbps. Allereerst kan de scherpte van de kleuren worden verminderd. Om dit te kunnen realiseren wordt er gebruik gemaakt van andere kleurruimte. In een 4:2:0 kleurruimte wordt de scherpte van de kleuren sterk teruggebracht terwijl de helderheidinformatie van iedere pixel gehandhaafd blijft. De rode en blauwe kleurinformatie wordt nu nog maar 360 keer per beeldlijn van 720 pixels gekoppeld aan de helderheidinformatie. Op de oneven beeldlijnen wordt om de pixel alleen de rode kleurinformatie gekoppeld en op de evenbeeldlijnen om de pixel de blauwe kleurinformatie.

Data rate

Als de kleuren zijn verminderd is de data rate van de video ongeveer met de helft gereduceerd. De rest van de reductie komt tot stand door de data te comprimeren. Dv kent een compressie van 5:1. Bij deze compressie gaat er altijd informatie verloren. Gelukkig kan er veel informatie worden weggelaten die voor het oog niet waarneembaar is. De techniek die hiervoor wordt toegepast heet Discrete Cosine Transform. Bij het gebruik van deze techniek wordt ieder videoframe afzonderlijk gecomprimeerd. De data rate van dv kan hierdoor worden teruggebracht naar 25 Mbps. Tellen we hier de audio- en controller data bij op dan komt de totale dv data rate te liggen rond de 30 Mbps of 3,75 MB per seconde. Deze data rate is prima te behappen door de tegenwoordige computers.


De dataoverzetting van tape naar computer gebeurt zonder kwaliteitsverlies door gebruik te maken van een IEEE-1394. Dit is een communicatieprotocol uitgevonden door Apple en beter bekent als firewire. Door gebruik te maken van dit protocol, kan data met zeer hoge snelheid digitaal worden getransporteerd. De datastructuur van dv bleek uitermate geschikt om door middel van dit protocol te worden overgezet. Het is om die reden dat dv en firewire vaak in één adem worden genoemd.


Formaatoorlog

De introductie van dv bracht een ware revolutie te weeg bij zowel de fabrikanten van camera's, software leveranciers als computer leveranciers. Camera's werden uitgerust met firewire-uitgangen, de software leverde ondersteuning voor camera's en capture-kaarten vlogen als broodjes over de toonbank. Bijkomend voordeel was dat iedereen die een OHCI (Open Host Controller Interface) firewire-kaart kocht, verlost was van het eeuwige probleem rond de uitwisseling van video. De Microsoft DV (msdv) codec, die standaard is gekoppeld aan de OHCI-firewire kaarten, zorgde ervoor dat op iedere computer de filmpjes konden worden afgespeeld.

Nadat de lof betuigingen voor dv waren geluwd kwamen er ook de eerste kritisch kanttekeningen. De kwaliteit van dv zou te slecht zijn, dv zou alleen maar geschikt zijn voor consumenten en dv-materiaal zou moeilijk kunnen worden gebruikt in projecten met andere bestandsformaten.
Panasonic en Sony probeerde in te spelen op de kritiek door met twee nieuwe formaten te komen die voor professioneel doeleinden zouden kunnen worden gebruikt. Panasonic bedacht dvcpro en Sony dvcam. De enige verschillen die deze formaten kennen ten op zichten van dv zijn de gebruikte tapes en de camera's die gebruik maken van deze tapes. De tapes van dvcpro en dvcam maken gebruik van een hogere snelheid en zijn iets breder, waardoor de fouttolerantie wordt verkleind. De compressie methode die wordt gehanteerd is exact het zelfde als die van dv. Het grote verschil in kwaliteit kwam voornamelijk voort uit de gebruikte camera. Zowel de camera's van dvcpro als dvcam maken gebruik van drie ccd's om de beelden op te vangen, terwijl de consumenten dv-camera's het maar met één ccd moesten doen die ook nog eens een stuk kleiner was. De verwarring werd nog groter toen Sony met Digital 8 camera's op de markt kwam. Deze camera's konden behalve dv-cassettes ook over weg met het oudere High 8 systeem van Sony. Ook voor Digital 8 geldt dat de dv-specificatie hetzelfde zijn, maar dat de tape snelheid afwijkt van de standaard dv-tape.
xl2



De kwaliteit van dv

De dv-camera is de eerste stap op weg naar een goed beeld. Dv-camera's zijn er in allerlei soorten en maten. Er zijn consumenten camera's met één ccd en er zijn semi-professionele camera's uitgerust met drie ccd's. De prijzen voor deze camera's variëren van enkele honderden euro's tot ruim zes duizend euro. De kwaliteit van de beelden is uiteraard stukken beter bij de duurdere camera's. de opgenomen beelden worden door de camera teruggebracht naar een 4:2:0 kleurruimte en vervolgens gecomprimeerd met een compressie van 5.1. De data wordt vervolgens door middel van firewire overgezet naar de computer. Dit overzetten is enkel een transfer van data. Het maakt dus niet uit welke firewire kaart u daarvoor gebruikt.


Het videomateriaal staat nu op de computer en is klaar om te worden bewerkt. Wie de beelden van dv goed bekijkt en uitvergroot kan een aantal fouten aantreffen in het beeld. Deze fouten worden veroorzaakt door de compressie. Televisiebeelden zijn anders opgebouwd dan beelden op een computer. Televisiebeelden zijn interlaced: het beeld wordt opgebouwd uit oneven en even beeldlijnen. Op de computer bestaan beelden uit één geheel. Om interlaced beelden om te zetten naar het digitale domein worden er verschillende technieken toegepast om de verschillende beeldlijnen van het televisiebeeld samen te smeden tot één beeld. Dit proces van de-interlacen kan compressiefouten met zich meebrengen. De meest voorkomende fouten van dv zijn:

  • Mosquito Noise: Ruis in het beeld. Dit is het meest zichtbaar rond scherpe randen en stevige contrasten.
  • Quilting: Ontstaat op de randen tussen 8 x 8 pixels blokken bijvoorbeeld bij wazige achtergronden.
  • Motionblocking: Wanneer twee frames van aanééngesloten beeldlijnen te verschillend zijn om te worden gecomprimeerd door de codec. Bij bewegende beelden zijn op de randen kleine blokjes waar te nemen. Met motion blur kunnen de artifacten worden weggepoetst.
  • Banding of Striping: Komt voor als één van de weergave knoppen in de camera vuil is. Je krijgt dan meerdere strepen in het beeld te zien.
mainconcept-dv-codec



Ook als u uw video met effecten, overgangen en titels rendert naar het uiteindelijk bestand kunnen er fouten ontstaan door compressie. Om de video-informatie te comprimeren wordt er gebruik gemaakt van een dv-codec. De meeste dv-codecs worden geleverd bij de videosoftware. Zo hebben de pakketten van Pinnacle, Avid en Canopus ieder hun eigen dv-codec. Er zijn ook dv-codecs losverkrijgbaar. Bekend zijn de dv-codecs van Panasonic en Mainconcept. Beschikt u niet over een aparte dv-codec, dan kunt u altijd gebruik maken van de Microsoft DV Codec.

Conclusie

Dv levert een prima kwaliteit video af. Afhankelijk van de camera is de kwaliteit zo goed, dat er zelfs speelfilms op worden gedraaid. U kunt de dv-camera ook gebruiken om oude videobanden naar dv om te zetten. Werken met dv-materiaal kan op iedere redelijke computer. Weliswaar kunnen er door compressiefouten ontstaan, maar dit staat niet in verhouding tot de kosten die moeten worden gemaakt om aan de slag te gaan met professionelere videoformaten. Dv blijft de voorlopig nog de beste keuze voor de consument om aan de slag te gaan met goede kwaliteit video.




Type 1 DV en Type 2 DV


Wie digitaal video captured haalt video en audio data van de digitale camera naar de computer. De digitale camera produceert interleave audio en video. Dat wil zeggen dat ieder videoframe audio en video data bevat. Op het moment dat u deze data gaat opslaan naar een avi-bestand zijn er twee keuzes die door de software worden bepaald.

Type 1

De eerste mogelijkheid is dat de data exact hetzelfde wordt opgeslagen als dat het binnen is gehaald. Dus één datastoom met daarin audio en video informatie. Dit bestandstype noemen we Type 1 DV.

Type 2

De data van de videocamera kan ook worden gesplitst in een aparte audio en video datastroom. Dit bestandstype noemen we Type 2 DV.
Voor wat betreft de kwaliteit maakt het niet uit welk type er wordt gebruikt. DV Type 1 bestanden zijn OHCI (Open Host Controller Interface) compatible. De meeste firewire dv-capture-kaarten zijn OHCI compatibel.


Zowel Type 1 als Type 2 maken gebruik van de direct show architectuur van Microsoft. Oudere software maakt vaak gebruikt van de oude Video for Windows architectuur om bestanden te capturen. Deze bestanden worden dan opgeslagen als Type 2 DV.


Een nadeel van Type 2 kan zijn dat de audio niet synchroon loopt met de video. Verschillen tussen beide typen vinden we ook in de bestandsgrootte limitatie. De avi-bestanden opgeslagen met de Video for Windows architectuur kunnen maximaal 2 GB groot zijn. De direct show versie van Type 1 en Type 2 hebben geen limiet van 2 GB. De Type 2 dv-bestanden zijn ook groter van omvang. De audio data wordt niet simpelweg losgekoppeld, maar gekopieerd. De originele audio informatie wordt alleen verborgen gemaakt.


Type 1 DV kent ook nadelen. Zo is Type 1 niet terugwaarts compatible met de Video for Windows architectuur. Dit kan betekenen dat deze bestanden niet worden herkent door ouder software. Daarnaast is Type 1 minder efficiënt voor het bewerken in realtime. De applicatie moet namelijk eerst de audio van de video scheiden om te kunnen worden bewerkt. Daarna moet de data weer naar een enkel enkele datastroom worden weggeschreven. Een aantal non-linear editing systemen (Avid, Liquid Edition) zijn in staat om bij het importeren de datastromen te scheiden.

tienjaardv_huffyuv


Huffyuv

Wilt u uw materiaal gebruiken in een project waar andere bestandsformaten worden gebruikt en u bent niet tevreden over de kwaliteit, dan kunt u proberen om het dv-materiaal eerst om te zetten naar ongecomprimeerde video voordat u het gaat encoderen. Hiermee kunnen een aantal compressiefouten die ontstaan doordat twee verschillende compressiemethodes met elkaar botsen worden voorkomen. Een handig gratis codec hiervoor is de Huffyuv codec die te downloaden is op www.videohelp.com.

Deel dit bericht met anderen

Submit to Delicious Submit to Digg Submit to Facebook Submit to Google Bookmarks Submit to Stumbleupon Submit to Technorati Submit to Twitter Submit to LinkedIn

Commentaar (0)add comment


Schrijf commentaar

feedToon/Verberg commentaar formulier
kleiner | groter
password
 

busy
Laatst aangepast op zaterdag, 28 mei 2011 14:16
 

Dagtrainingen videomontage

Professionele cursussen videobewerking

Informatieavond videobewerken

Dvscene.nl is onderdeel van Iscenes multimedia specialist in videomontage-, cms- en cameratrainingen. Copyright © 2012. Dvscene.nl.