Kdenlive | Formate und Codecs für HD

(Artikel ist nicht mehr Aktuell)

Unbearbeitetes Video Material zum Experimentieren

Oft fehlt zum Vergleich, schlichtes original Material. Man möchte gerne einmal unbearbeitetes Film Material einer FULL HD Kamera sehen, um sich selbst einen Eindruck zu verschaffen, was die Geräte, der Codec oder auch das Format letztlich auf dem Computer rüber bringt. Nicht zuletzt ob die Software AVCHD kompatibel ist, die man zuhaus hat.

Testmaterial AVCHD
Dabei muss das Bildmaterial nicht besonders schön sein, es muss kein Kunstwerk sein um einen Vergleich zu ziehen. Doch viele scheuen davor zurück das Material bereit zu stellen, denn neben dem Plattenplatz braucht man auch einen ordentlichen Server, damit die Dateien übertragen werden können.

Hier ein Full HD Video auf Youtube. Zur Erhöhung der Auflösung, klickt auf den unteren rechten Button "360p" und stellt diesen auf eine Größe eurer Wahl. Doch je höher die Auflösung desto größer muss die Bandbreite eures Internetanschlusses sein. Dieses Video wurde mit dem mpg2Video Codec komprimiert. Es sind noch deutliche Blockartefakte sichtbar.

Testdateien 1 - Aliencolors

Spinnennetz funkelt in der Sonne

Die Original Datei direkt aus der Kamera (Panasonic HDC-SD707), ca 288 mb
http://yours-truly.de/files/Kdenlive/1920x1080_50p_FullHD_AVCHD.MTS
[Achtung! Diese Datei beinhaltet AVCHD Material mit 50 Vollbildern pro Sekunde. Der Datenstrom ist dabei doppelt so groß wie bei einem gewöhnlichen Consumer Camcorder. Ein Härtetest der bei ruckelfreiem Abspielen dem System ein gutes Zeugnis ausstellt.]

Die bearbeitete Datei als mpg2video aus Kdenlive , ca 114 mb
http://yours-truly.de/files/Kdenlive/aliencolors_1920x1080_50p_mpg2v.m2t

Bitte startet einen Download nur wenn ihr tatsächlich Bedarf habt !
Das Vimeo und YouTube Video zeigt euch im Prinzip das Gleiche!

Erste Hilfe, FAQ bei Videokomprimierung

Natürlich kommen dann auch schnell wieder Fragen auf,
hier das "Oft gefragt" Sammelsurium:
1.) Welche Bildrate oder Auflösung schafft mein Computer?
2.) Wie groß ist eine Minute in Full HD auf meiner Festplatte?
3.) Welcher Codec hat die beste Qualität?
4.) Kann mein Rechner FullHD auch unkomprimiert abspielen?
5.) Wieviel MHz zum Ruckel freien abspielen von AVCHD?
6.) Wie stark komprimiert h.264?
7.) Welchen Codec zum flüssigen Abspielen und Bearbeiten?
8.) Videos auf YouTube und Vimeo in Full HD hochladen?
9.) Bildformate, Auflösung, Größe in Pixeln und das Seitenverhältnis (Teiler Größen)

[update: Um die Verwirrung zu beenden.
.mts, .avi oder .mov - all das ist kein Codec! Es sind Dateiformate/Container in dem einer von vielen Codecs genutzt werden kann. Lest hierzu ein klein wenig aus http://de.wikipedia.org/wiki/Containerformat
AVCHD ist ein mpg4 Codec , wer es genau wissen will: http://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Video_Codec_High_Definition
Im Zweifelsfalle schaut in eure Betriebsanleitung, mit welchem Codec eure Kamera aufnimmt :-) /update]

1.) Welche Bildrate oder Auflösung schafft mein Computer?

Dies hängt nicht nur allein von der MHz Zahl der CPU ab, sondern die Festplatte und der
Speicher müssen schnell genug sein. Das Material muss entweder Roh geladen werden, dann muss eine schnelle Festplatte vorhanden sein. Oder es muss in Echtzeit gewandelt und in den Speicher kommen, dazu ist eine schnelle CPU und ein schneller Speicher nötig.
Wenn ihr das Original Material ladet um selbst zu testen, besorgt euch eine Konvertierungssoftware wie zB:
ffmpeg (Ubuntu)
Super (Windows)
virtualDub (Version mit mpg Support suchen) (Windows)
traGtor (Ubuntu)
Avidemux (Ubuntu)
VLC (Windows und Linux)

2.) Wie groß ist eine Minute in Full HD auf meiner Festplatte?

Das kann man im voraus nicht genau sagen, es sei denn, das Video wird nicht komprimiert oder mit einer festen Bitrate. Dabei helfen dann Konvertierungstools wie traGtor, dass die Endgröße abschätzt.
Je nach Codec, Bildrate, Bildauflösung, Länge und auch Inhalt! variiert die Dateigröße später.
Bei variabler Bitrate sind Kameraschwenks, Überblendungen oder das Um-herlaufen mit der Kamera dafür verantwortlich das die Dateien größer werden. Denn wenn der Bildinhalt sich stark ändert müssen mehr "Keyframes" (iFrames) erzeugt werden. Ändert sich nur wenig im Bildinhalt wird die Datei immer kleiner.
Siehe hierzu auch http://de.wikipedia.org/wiki/MPEG-1#Videokodierungsverfahren
1 Minute benötigt je nach Bildinhalt und Komprimierungsgrad im Halbbildmodus bei 25 Bildern pro Sekunde zwischen 30 und 120 Megabyte, als Erfahrungswert von digitalen HD Camcordern.

Nicht vergessen! Der Ton benötigt auch Platz. Und dass bei 5.1 SurroundSound nicht zu knapp.

In der Bedienungsanleitung der Kamera finden sich Richtwerte, oder bei Konstanten Bitraten, feste Werte wie groß die Dateien pro Minute werden.

Siehe hierzu auch Punkt 6.

3.) Welcher Codec hat die beste Qualität?

Den besten gibt es wohl nicht, denn je nach Aufgabe hat so jeder seine stärken und schwächen, aber h.264/mpg4 (avchd) ist einer der neusten und effektivsten. Im Gegensatz zu mpg2 (wird zB für DVDs eingesetzt) sind dort gewaltige Unterschiede auch für den Laien schnell erkennbar.
WebM , der präferierte freie Codec von google / YouTube bietet die gleiche Qualität wie AVCHD / h.264

4.) Kann mein Rechner FullHD auch unkomprimiert abspielen?

Die heutigen Festplatten schaffen es, in der Regel. Aber ich empfehle dringendst solche Experimente auf einer zweiten Festplatte aus zu führen, nicht auf einer zweiten Partition! Das ist absolut nicht das gleiche und verschlimmert die Situation, dass der Schreiblesekopf der Festplatte zwischen Systemaufrufen und Stream Wiedergabe, Schwerstarbeit leisten muss. Wenn es nicht klappt, FullHD mit dem VLC Player abzuspielen, kann dies auch andere Ursachen als die Festplatte haben. Hier hilft vielleicht ein Benchmark der PC Komponenten um den Flaschenhals zu lokalisieren.

5.) Wie viel MHz zum Ruckel freien abspielen von AVCHD?

Das ist nicht einfach zu sagen, das hängt wiederum von verschiedenen Faktoren ab.
Ein heute, etwas älterer aber noch üblicher 2Ghz Computer sollte AVCHD 720p und auch Full HD flüssig abspielen.
Wenn das nicht der Fall ist, ist irgendwo ein Flaschenhals, wie zB langsamer oder unpassender Speicher.
Es kann aber auch an einem alternativen Codec liegen, in jedem Falle empfehle ich die Software VLC (Video Lan Client) aus zu probieren.

6.) Wie stark komprimiert h.264 / WebM?

Auch wenn eine genaue Aussage dazu mir nicht möglich ist, da dies größtenteils vom Bildinhalt abhängig ist,
sage ich hier mal einen Wert, einer typischen Garten Szene im Sonnenschein, mit irgendeiner Standard Kamera :) h.264 hat auch verschiedene Parameter, die die Größe beeinflussen. Also, ... es ist eine Frage die man eigentlich nicht beantworten kann, aber was solls:
Eine 100mb Datei Material, die etwa eine Minute lang ist, mit 25 Vollbildern pro Sekunde benötigt als "fast verlustfrei" komprimiertes Format etwa 500 mb und ganz ohne Komprimierung deutlich darüber hinaus. Inklusive einer 5.1 ACC Tonspur! Die dürfen wir nicht einfach unter den Tisch fallen lassen.
Die gleiche Minute, kann man mit h.264 und einem mp3 Audio Codec so kodieren, dass wir kaum einen Unterschied sehen, die Datei aber nur 20mb groß ist. Alles klar?

7.) Welchen Codec zum flüssigen Abspielen und Bearbeiten?

Verschiedene Schnittsysteme haben ihre verschiedenen Lieblingsformate um ein Video zu bearbeiten.
Viele setzen dabei auf DNxHD, ein *fast* verlustfreier Codec der auch von professionellen Avid Schnittsystemen benutzt wird. Bei der Umwandlung in dieses Format wird die Datei auch wieder größer.
Ein komplett verlustfreier Codec ist FFV1.
Die Software Magix Video Maker zum Beispiel hat eine spezielle Programmierung, damit man sein Material später flüssig bearbeiten kann.

8.) Videos auf YouTube und Vimeo in Full HD hoch laden?

Ja. Ein Codec der schnell und sicher zum Ziel führt ist WebM.
YouTube nimmt am liebsten WebM, das ist ein freier Open Source Codec.
Bei Vimeo h.264, quicktime oder mpg4/wmv

Empfehlung für Kdenlive Vimeo: Klickt auf Export - Ziel Videodatei - wählt Benutzerdefiniert und dort HDV 1080i.
Diesen Codec habe ich getestet und er funktioniert mit Vimeo
Empfehlung für Kdenlive YouTube: Klickt auf Export - Ziel Videodatei - wählt WebM und dort WebM 12000k.
Diesen Codec habe ich getestet und er funktioniert hervorragend mit YouTube.

Man kann diese Profil abändern und ein eigenes Hinzufügen, zB für 25 oder 50 Vollbilder pro Sekunde
Auch die Bitrate und Auflösung kann einfach angepasst werden.

Das Video auf YouTube hier zu sehen, wurde mit folgender Einstellung ausgespielt:
f=mpegts acodec=mp2 ab=384k ar=48000 ac=2 vcodec=mpeg2video s=1920x1080 b=50000k g=12 trellis=1 profile=hdv_1080_50p

Die Bitrate wurde erhöht, weil doppelt so viele Bilder pro Sekunde angezeigt werden und Vollbilder statt Halbbilder. Eine Verdopplung ist dabei nicht wirklich sinnvoll, denn nur weil mehr Bilder aufgenommen werden, verändert sich der Bildinhalt nicht unbedingt stärker. Auch ich muss hier erst noch Erfahrungswerte sammeln.

YouTube und Vimeo akzeptieren noch ein Reihe von anderen Audio Video Formaten und Containern.
Beide sind bemüht, alle Codecs zu akzeptieren, um es dem Benutzer einfach zu machen.

Bildformate, Auflösung, Größe in Pixeln und das Seitenverhältnis

Warum Videos im 16:9 Format ausgerechnet 1920x1080 Pixel bemessen und nicht irgendwas anderes, hat einen Grund. Und zwar müssen sehr schnell berechenbare Video Codecs das Bild in kleine Blöcke zerlegen. Jeder Codec hat eine Mindestblockgröße. Die älteren Codecs hatten 16x16 Pixel als Block. Diese 16x16 Pixel waren für das Auge gut erkennbar, grad bei schlechten und sehr klein komprimierten Videos. Man sprach auch von Blockartefakten.
Neuere Codecs wie der h.264 können 4x4 Pixel große Blöcke verarbeiten. Die Blockartefakte fallen weniger auf, man bekommt eine hohe Kantenschärfe und weiche Übergänge bei sanften Schattierungen.

Genau diese Mathematik kann uns helfen, günstige Formate zu nutzen, bei der wir wenig Verlust haben. Denn ein Codec der 4x4 Blöcke bearbeitet kann sich auch dazu entscheiden, einfarbige Flächen in 16x16 Blöcke zusammen zu fassen. Deswegen sollte unsere Auflösung durch 4, 8 oder 16 teilbar sein, damit der gesamte Inhalt in das Raster des Codecs passt.

Hier eine Liste als ODS Tabelle (OpenOffice Format)
mit 16:9 & 4:3 Formaten die durch 4, 8 oder 16 Teilbar sind: Auflösungen Liste.ods

Beispiele von 16:9 Formate die sowohl durch 4, 8 und 16 Teilbar sind:

  • 256     :     144
  • 512     :     288 (Mein Favorit, für kleine Testvideos)
  • 768     :     432
  • 1024     :     576 (XGA )
  • 1280     :     720 (EDTV 720p Enhanced Definition Digital Television )
  • 1536     :     864
  • 1792     :     1008
  • 2048     :     1152

Hier fällt auf, dass 1920x1080 nicht in das 16er Block Format fällt, sondern nur durch 8 oder 4 Teilbar ist.
Das ist mit der Grund warum mpg2 hier nicht die allerbeste Wahl ist, da älter Codecs wie zB mpg2 mit 16er Blöcken seine optimale Datenreduzierung erreicht. Das soll aber niemanden stören, wenn man nicht zwingend angewiesen ist, sehr kleine Datenströme mit bestmöglicher Qualität zu erreichen.

Ich hoffe ich konnte ein paar Tipps beisteuern und nehme weitere Tips, Tricks oder vielleicht auch Korrekturen gerne entgegen.

Mit komprimierten Grüßen,
yt

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