Videoformat-Übersicht 2008: Die Büchse der Pandora

Die neue Format-Welt

Die digitale Bildaufnahme spaltet sich zunehmend weiter auf: Es werden nicht nur permanent neue Verfahren entwickelt, wie man Bilder kleinrechnen und aufzeichnen kann, sondern es stehen heute auch unterschiedliche Speichermedien zu Verfügung. So ergibt sich ein wahrer Dschungel aus Kodierverfahren (Codecs), Dateitypen (File-Formaten) und Speichermedien.

Dabei herrschen teilweise chaotische Zustände, die den Anwendern mitunter etliches Fachwissen abverlangen, wenn sie nicht Schiffbruch erleiden wollen. Ein Beispiel: HDV-Aufnahmen gibt es mittlerweile in so vielen Spielarten, dass man keineswegs mehr sicher sein kann, dass sich diese auch mit jedem HDV-Recorder abspielen lassen — das Gegenteil ist der Fall. HDV-Aufnahmen sind nämlich mit 720 Zeilen und progressiver Bildfolge, aber auch mit 1080 Zeilen und Halbbildaufbau (interlaced) möglich. Außerdem stehen noch verschiedene Bildraten zur Verfügung und es gibt noch Varianten in der Audioaufzeichnung. Das alles gilt allein schon für die HDV-Aufzeichnung auf Videokassetten, es gibt aber auch HDV-Camcorder, die digitale Bildfolgen alternativ auf Speicherkarten schreiben und natürlich kann man an viele Geräte auch einen portablen Diskrecorder anschließen.

Es hilft aber nichts mehr, über Versäumnisse, fehlende Logik und mangelnde Selbstkontrolle der Herstellerseite zu lamentieren: Die Büchse der Pandora ist geöffnet, die Lage stellt sich so dar, wie sie nun mal ist. Wollte man aber alle Varianten der digitalen Videoaufzeichnung erfassen und darstellen, würde daraus ein schier undurchdringlicher Wust von Verästelungen entstehen, also ist auch hier Selbstbeschränkung gefragt: Die folgende Formatübersicht listet die wichtigsten, gebräuchlichsten digitalen Systeme auf, die derzeit von engagierten Hobbyfilmern und Profis für Videoaufzeichnungen genutzt werden. Nicht enthalten sind reine Amateursysteme, wie sie etwa in Billig-Camcordern, Handys und Fotoapparaten verwendet werden.

Auch soll hier kein — letztlich sinnloser — akademischer Kampf um Worte geführt werden: Format, System, Standard — wie auch immer die Hersteller oder die Anwender ihr Videoverfahren nennen wollen, sie sollen damit glücklich werden. In diesem Artikel gilt folgende Definition: In der Formattabelle sind die jeweiligen Eckdaten der Videoverarbeitung und der verwendete Codec aufgelistet. In separaten Tabellen, die am Textende zum Download bereit stehen, sind die Eckdaten der Speichermedien aufgeführt. Der Lauftext gibt allgemeine Infos, die sich schlecht in Tabellenform fassen lassen: Hintergründe und Besonderheiten, sowie Hinweise zu Kompatibilitätsfragen.

Welches Verfahren bietet die beste Bildqualität?

Plakative, simple Kriterien vereinfachen Entscheidungsprozesse: Aber genauso wenig wie der Fotoapparat mit den meisten Megapixels automatisch die besten Bilder macht, erreicht das Videosystem mit der höchsten Datenrate auch zwangsläufig die beste Bildqualität bei Videoaufnahmen. Ganz sicher gibt die Datenrate eine erste Orientierung, aber in Zeiten ausgefuchster Kodiertechniken geht es auch darum, bei welchem Verfahren die verfügbare Datenrate am effektivsten genutzt wird. Hierüber allgemeingültige Aussagen zu treffen, ist aber sehr schwierig. Zum einen kann es tatsächlich vom einzelnen Motiv abhängen, wie gut ein bestimmtes Kodierverfahren arbeitet, zum anderen geht es hier immer weniger um Messwerte, als um den Bildeindruck, den der menschliche Betrachter gewinnt.

Als grobe Richtschnur und Tendenz kann aber gelten: Ein Signal mit einer Videodatenrate von 200 Mbps und einem Abtastverhältnis von 4:4:4 kann eine höhere Bildqualität aufzeichnen als eines mit 100 Mbps und 4:2:2, was wiederum mehr Qualität erlaubt als 4:2:0 mit 25 Mbps — aber es kommt eben auch auf den verwendeten Codec an.

Eine wichtige Rolle spielt auch das Raster, mit dem das jeweilige Verfahren arbeitet. Bei SD-Verfahren liegt dieses Raster fest, bei HD gibt es zunächst den Unterschied zwischen 720 und 1080 Zeilen, aber innerhalb des 1080-Zeilen-Lagers gibt es eine weitere Unterteilung: bei HDV und XDCAM HD wird mit dem reduzierten Raster von 1.440 x 1.080 Bildpunkten gearbeitet, statt mit dem vollen Raster von 1.920 x 1.080, das etwa bei XDCAM HD 422 und HDCAM zum Einsatz kommt.

Weiteren Einfluss hat das Kompressionsverfahren. Die zur Datenreduzierung eingesetzten Codecs produzieren unterschiedlich gute Ergebnisse. Ziel ist es immer, die verfügbare Datenrate optimal zu nutzen und dabei eine möglichst hohe Bildqualität zu erreichen. Ein grundlegender Unterschied besteht darin, ob nur innerhalb eines Bildes komprimiert wird (Intraframe), oder ob mehrere aufeinander folgende Bilder gemeinsam verarbeitet werden (Interframe). Interframe-Verfahren arbeiten prinzipiell effektiver, erlauben also bei einer vorgegebenen Datenrate höhere Bildqualität als Intraframe-Verfahren. Allerdings wirken sich Bildfehler und Störungen bei Interframe-Verfahren immer auf eine ganze Bildfolge aus. Interframe-Verfahren erfordern zudem höhere Rechenleistung beim Kodieren und Dekodieren, sie sind dadurch für die Postproduktion ungünstiger. Apropos Postproduktion: Je intensiver Material bearbeitet werden soll (Compositing, Effekte, Color Grading), umso höher sollte die Datenrate sein und um so besser ist es, nur Intraframe-Kompression zu nutzen.

HD oder SD?

Klingt wie ein glasklarer Fall: Besonders wenn man das Material in der Zukunft wieder verwerten will, empfiehlt es sich, in HD zu drehen. Ob das Material aber tatsächlich das Potenzial zukünftiger Auswertungen in sich trägt, ist in vielen Fällen zweifelhaft. In der Praxis heißt es also sorgsam abwägen und es ist oft ratsam, erstmal einen Test zu fahren: Je nach gewünschtem Endergebnis und dem bis dahin nötigen Bearbeitungsweg, kann es nämlich auch heute noch durchaus sinnvoller sein, in SD zu arbeiten.

Ein Beispiel: Sie drehen in HDV, stellen aber dann fest, dass das Bearbeitungssystem gar kein HDV mit der von Ihnen gewählten Zeilenzahl verarbeiten kann. Dann wird schon beim Einspielen des Materials gewandelt — vielleicht sogar in SD — und es bleiben nur die Nachteile von HDV erhalten, wie etwa die geringere Bewegungsauflösung, die ein Long-<LEX>GoP</LEX>-Verfahren mit sich bringt, oder die schlechtere Farbtrennung eines stark komprimierenden Verfahrens. Wenn Sie das Material dann im Lauf der Bearbeitung intensiv bearbeiten wollen und dabei noch mehrfach Umkodieren müssen, etwa weil sie Teile in einem Compositing-System verfeinern wollen, das wieder andere Dateiformate braucht und weil Sie am Ende eine DVD oder ein Web-Video benötigen, kann es durchaus passieren, dass Sie letztlich besser bedient sind, wenn Sie am Anfang in einem robusten SD-Verfahren aufzeichnen.

SD-Formate

DV

SD-Videobandformat für die Aufzeichnung digitaler Ton- und Bilddaten auf ein ME-Metallband mit einer Breite von 6,35 mm (1/4"). Das DV-Format arbeitet mit einer Quantisierung von 8 Bit und komprimiert die Daten mit dem Faktor 5:1. Die Komprimierung findet immer nur innerhalb eines Bildes statt (Intraframe).

Hierfür wird ein mathematisches Verfahren, die diskrete Cosinus-Transformation, eingesetzt. Mit Hilfe von <LEX>DCT</LEX> und weiteren Rechenoperationen werden die nicht relevanten Informationen innerhalb eines Bildes erkannt und dann gezielt weggelassen. Zudem werden die Helligkeits- und Farbanteile des Bildsignals nicht im Verhältnis 4:2:2, sondern im Verhältnis 4:2:0 (bei PAL) verarbeitet.

DV arbeitet mit einer Videodatenrate von rund 25 Megabit pro Sekunde (als Mbit/s oder Mbps abgekürzt) und zeichnet den Ton unkomprimiert im Zweikanal-Modus mit 16 Bit und 48 Kilohertz digital auf. Viele Geräte ermöglichen auch das Arbeiten mit vier Tonkanälen. Dabei erfolgt die Aufzeichnung mit 12 Bit / 32 kHz.

DV-Geräte nutzen die kompakten Mini-DV-Kassetten (bis 60 Minuten Laufzeit in Standard-Play) oder die größeren Standardkassetten (maximal 270 Minuten).

DV war eigentlich für den Consumer-Markt gedacht, aber die Qualität erwies sich als so gut, dass viele Profis DV in der Akquisition einsetzen. DV-Camcorder sind immer noch von zahlreichen Herstellern erhältlich, werden aber von ambitionierten Amateuren und Profis immer seltener eingesetzt, weil diese bei Kompakt-Camcordern zunehmend auf HDV oder bandlose Aufzeichnungsverfahren umschwenken.

DVCPRO

Panasonic entwickelte das digitale SD-Videobandformat DVCPRO auf der Basis des DV-Formats. Die technischen Daten des DVCPRO-Standards ähneln also denen von DV.

Allerdings gibt es einige Unterschiede: DVCPRO arbeitet mit einer Spurbreite von 18 µm. Das Band läuft bei DVCPRO mit 33,8 mm/s, also fast doppelt so schnell wie bei DV. Außerdem arbeitet DVCPRO mit anderem Bandmaterial, nämlich mit MP-Band.

Weitere Unterschiede zu DV: Als Abtastverhältnis wurde bei DVCPRO in der PAL-Version 4:1:1 festgelegt und nicht 4:2:0. Dadurch wollten die Entwickler vertikale Farbfehler reduzieren, die sich bei DV nach mehrfachem Kopieren als Farbschmieren bemerkbar machen können. DVCPRO arbeitet mit Intraframe-Kompression.

Auch das DVCPRO-Spurbild sieht anders aus als bei DV: DVCPRO zeichnet zusätzlich eine CTL– und eine Cue-Randspur auf. DVCPRO hat sich in Deutschland bei einigen TV-Sendern etabliert (unter anderem ZDF, MDR, SWR). Dieses Format wird überwiegend im Bereich der täglichen Berichterstattung, also für News eingesetzt.

Panasonic bietet nur noch ein bandbasiertes, reines DVCPRO-Camcorder-Modell an, aber Camcorder, die mit P2-Speicherkarten arbeiten, können auch in DVCPRO aufzeichnen.

DVCPRO50

Das digitale SD-Videobandformat DVCPRO50 ist eine weitere Evolutionsform des DV-Formats. Vom Grundkonzept entspricht dieses Panasonic-Format dem Format DVCPRO. Es unterscheidet sich hauptsächlich durch die 4:2:2-Signalverarbeitung und die Videodatenrate von 50 Mbps von DVCPRO und den anderen DV-Formaten, ist also für eine höhere Bildqualität konzipiert. DVCPRO50 arbeitet mit Intraframe-Kompression.

Um die höherwertige Signalverarbeitung und die höhere Datenrate zu erreichen, wird das Band im Vergleich zu DVCPRO mit doppelter Geschwindigkeit bewegt, die Laufzeit pro Kassette reduziert sich im Vergleich zu DVCPRO um die Hälfte.

DVCPRO50 zeichnet in der PAL-Ausführung 24 Spuren pro Bild auf, also doppelt so viele Schrägspuren wie DVCPRO. Beim Ton sieht DVCPRO50 vier anstelle von zwei digitalen Audiokanälen vor. Sie bieten eine Auflösung von 16 Bit/48 kHz.

Alle DVCPRO50-Geräte können auch DVCPRO-Aufnahmen abspielen. Die Camcorder lassen sich zwischen 50- und 25-Mbps-Betrieb umschalten.

Wie DVCPRO wird auch DVCPRO50 in Deutschland bei einigen TV-Sendern eingesetzt (unter anderem ZDF, MDR, SWR). Dieses Format kommt mit seiner höheren Datenrate und der daraus resultierenden höheren Bildqualität bei »höherwertigen« SD-Produktionen zum Einsatz, also bei Dokumentationen und Produktionen, bei denen man glaubt, sie später mehrfach verwerten zu können.

Panasonic bietet nur noch ein bandbasiertes DVCPRO50-Camcorder-Modell an, aber Camcorder, die mit P2-Speicherkarten arbeiten, können auch in DVCPRO50 aufzeichnen.

DVCAM

Das digitale SD-Videobandformat DVCAM basiert auf dem DV-Format und wurde von Sony entwickelt. Sony variierte beim DVCAM-Format etliche DV-Parameter: Es blieb bei der 4:2:0-Abtastung und der Datenreduktion mittels DCT, aber die Spurbreite wurde bei DVCAM auf 15 µm erhöht.

Das Band läuft entsprechend auch mit einer höheren Geschwindigkeit (28,2 mm/s), dadurch sind die Spielzeiten kürzer als bei DV. Sie betragen je nach Kassette 12, 64, 124, 164 oder 184 Minuten. Aufgezeichnet wird wie bei DV auf ME-Bänder. DVCAM-Geräte können auch DV-Kassetten abspielen.

Wie bei DVCPRO sollen auch bei DVCAM die Änderungen gegenüber DV das Format robuster und profitauglicher machen. Es wird immer nur innerhalb eines Bildes komprimiert (Intraframe).

DVCAM nutzt Sony auch als Aufzeichnungsformat für das disc-basierte XDCAM-System, das eine Optical-Disc als Speichermedium nutzt. Einer der XDCAM-Camcorder, die Sony anbietet, ist auf DVCAM, also auf 25 Mbps und DCT-Kompression festgelegt, der andere kann zwischen DVCAM und MPEG-IMX umgeschaltet werden.

Von einer XDCAM-Scheibe, die im DVCAM-Modus bespielt wurde, kommt das gleiche Signal, wie von einem DVCAM-Band: mit 25 Mbps Videodatenrate, 4:2:0 und DCT-komprimiert.

Sony bietet derzeit vier bandbasierte DVCAM-Camcorder-Modelle und einen XDCAM-Camcorder mit reiner DVCAM-Funktionalität an. Zwei weitere XDCAM-HD-Camcorder-Modelle können auf DVCAM umgeschaltet werden.

Digital Betacam

SD-Videobandformat für die digitale Komponentenaufzeichnung mit 10 Bit Auflösung. Digital Betacam arbeitet mit einer Datenkompression von 2:1 (DCT-basierend). Es wird immer nur innerhalb eines Bildes komprimiert (Intraframe).

Aufgezeichnet wird bei Digital Betacam auf Halbzoll-Reineisenmagnetband (12,7 mm breit). Einzelne Recordermodelle im Digital-Betacam-Format können auch Betacam SP abspielen.

Digital Betacam wurde von Sony entwickelt und ist das älteste der aktuellen Digitalformate mit einer weiten Verbreitung im TV-Produktionsbereich.

Sony bietet derzeit nur noch ein reines Digital-Betacam-Camcorder-Modell an.

MPEG-IMX

Sony wählte MPEG-IMX als Bezeichnung für ein SD-Format, bei dem Videobilder gemäß dem MPEG-Standard mit einer Videodatenrate von 50 Mbps komprimiert gespeichert werden. IMX, wie das Format üblicherweise bloß genannt wird, wurde von den Normungsgremien unter der Bezeichnung D10 standardisiert. Bei MPEG-IMX wird immer nur innerhalb eines Bildes komprimiert (Intraframe).

Mit dem IMX-Datenformat arbeiten auch XDCAM-Geräte von Sony. Bandbasierte Geräte im IMX-Format nutzen Kassetten aus der Betacam-Familie. Recorder können so ausgelegt werden, dass sie auch Bänder der Formate Betacam, Betacam SP, Betacam SX und Digital Betacam abspielen können. Welche Formate welche Maschine tatsächlich wiedergeben kann, hängt von der jeweiligen Spezifikation des Geräts ab.

Bei disk-basierten Geräten wird IMX ebenfalls als Aufzeichnungsformat angeboten. Hierbei besteht die Möglichkeit, mit verschiedenen Video-Datenraten zu arbeiten, bei den XDCAM-Geräten sind 30, 40 und 50 Mbps wählbar (mehr zu XDCAM finden Sie im Abschnitt »Neue Speichermedien / Aufzeichnungskonzepte«).

Sony bietet derzeit noch ein bandbasiertes und ein disc-basiertes zwischen DVCAM und MPEG-IMX umschaltbares Camcorder-Modell an.

XDCAM

XDCAM nennt Sony seine SD-Produktlinie auf Optical-Disc-Basis für den professionellen Markt. Speichermedium ist dabei die »Professional Disc«, die technologisch mit der Blu-ray Disc verwandt, aber damit inkompatibel ist.

XDCAM-Geräte können DVCAM- und IMX-Daten aufzeichnen. Dabei werden natürlich die spezifischen Vorteile eines Disc-Speichermediums genutzt, um die Arbeitsabläufe bei der Bearbeitung zu verbessern.

Sony bietet derzeit zwei reine SD-Camcorder im XDCAM-Format an. Diese Geräte können ausschließlich Single-Layer-Discs verarbeiten.

Die derzeit verfügbaren XDCAM-HD-Geräte können auch im SD-Modus arbeiten. Dabei werden DVCAM-Files auf die Disc geschrieben. Auf die Dual-Layer-Disc, mit der diese Geräte arbeiten können, passen über 3 Stunden DVCAM-Material.

HD-Formate

HDV

Canon, Sharp, Sony und JVC haben gemeinsam die Basis-Spezifikationen dieses High-Definition-Formats für den Consumer-Bereich erarbeitet und verabschiedet. HDV basiert auf DV, dem weltweit immer noch am weitesten verbreiteten digitalen Videoproduktionsformat. HDV nutzt als Speichermedium normale DV-Videokassetten und kann mit Auflösungen von 1080 oder 720 Zeilen arbeiten. Damit die Bilder mit höherer Auflösung auf die DV-Kassette passen, werden Video- und Audio-Signale bei der Aufzeichnung mittels MPEG komprimiert.

Für die Videosignale ist das eine Kodierung gemäß MPEG-2 jeweils über mehrere Bilder hinweg (Interframe Compression, Long-<LEX>GoP</LEX>), was die Aufzeichnung und Wiedergabe von HD-Video mit einer Datenrate erlaubt, die der des DV-Formats entspricht, wo ja jeweils nur innerhalb eines Bildes komprimiert wird (Intraframe Compression). Audiosignale werden bei HDV mit einer Abtastfrequenz von 48 kHz und 16-Bit-Quantisierung digitalisiert und gemäß MPEG-1 Audio Layer 2 komprimiert.

Zusammengefasst lässt sich sagen: HDV arbeitet mit der gleichen Videodatenrate wie DV, also mit maximal 25 Mbps. Durch die veränderte Form der Kompression erreicht aber HDV eine insgesamt höhere Bildqualität als DV, was die Zeilenzahl betrifft.

HDV-Geräte sind auch in der Lage, DV-Signale in Standard-Definition aufzuzeichnen: HDV-Camcorder sind also immer auch DV-Camcorder. Wichtiger Unterschied zwischen HDV und DV: HDV arbeitet immer mit Breitbild (16:9), ist also auch vom Bildsensor her auf Breitbild optimiert, DV arbeitet dagegen originär mit 4:3 und kann nur mit Kompromissen als 16:9-Format betrieben werden.

JVC, Sony und Canon bieten verschiedene Modelle anspruchsvollerer HDV-Camcorder an.

AVCHD

AVCHD ist ein HD-Format für digitale Camcorder, das die Aufzeichnung von 1080i- und 720p-Signalen auf 8-cm-DVDs und auch auf SD-Speicherkarten normieren soll. Das Format nutzt die MPEG-4-basierte AVC/H.264-Kodierung zur Video-Kompression und Dolby Digital (AC-3) oder Linear-PCM für die Audio-Kodierung. AVCHD-Geräte bieten unterschiedliche Datenraten bis 24 Mbps, die bei den Geräten selbst meist nur als Qualitätsstufen mit Kürzeln wie LP, SP und HQ bezeichnet sind. Die maximale AVCHD-Systemdatenrate von 24 Mbps entspricht der Videodatenrate der 720p-Variante von HDV, aber das AVCHD-Verfahren gilt als moderner, effektiver und leistungsfähiger als MPEG-2. Allerdings ist der Codec auch so komplex, dass man derzeit in der Postproduktion beim Bearbeiten von AVCHD sehr schnell die Grenze der Echtzeitbearbeitung erreicht.

Anders als beim bandbasierten HDV, bei dem Panasonic nicht mitmacht, ziehen Sony und Panasonic bei AVCHD an einem Strang.

AVCHD-Camcorder gibt es von verschiedenen Herstellern, als Speichermedium werden DVDs, Speicherkarten und Festplatten genutzt.

DVCPROHD

DVCPROHD entwickelte Panasonic zunächst als Bandformat auf der Basis von DVCPRO und somit indirekt aus dem Consumer-Format DV. Es wird immer nur innerhalb eines Bildes komprimiert (Intraframe).

DVCPROHD unterscheidet sich durch die 4:2:2-Signalverarbeitung und die Videodatenrate von 100 Mbps, sowie das Raster (1080 oder 720 Zeilen) von von den anderen DV-Formaten. Um die höherwertige Signalverarbeitung und die höhere Datenrate zu erreichen, wird das Band mit vierfacher Geschwindigkeit eines DVCPRO-Bandes bewegt, die Laufzeit pro Kassette reduziert sich im Vergleich zu DVCPRO auf ein Viertel.

DVCPROHD erfordert mit der Videodatenrate von 100 Mbps zwar eine höhere Kompression bei der HD-Aufzeichnung als HD-D5 und HDCAM, ermöglicht aber den Bau von preisgünstigeren und aufgrund der kleineren Kassette auch kompakteren Camcordern.

DVCPROHD-Geräte gab es zunächst ausschließlich in 720p-Ausführung, also mit 720 Zeilen vertikaler Auflösung und progressiver Bildfolge. Später folgten DVCPROHD-Geräte, die mit 1080 Zeilen im Interlace-Modus arbeiten.

Panasonic bietet zwei bandbasierte DVCPROHD-Camcorder-Modelle an, aber zudem können auch Camcorder, die mit P2-Speicherkarten arbeiten, in DVCPROHD aufzeichnen.

DVCPROHD EX

Um im DVCPROHD-Format bei bandbasierter Aufzeichnung längere maximale Spielzeiten pro Kassette realisieren zu können, hat Panasonic die Bandaufzeichnung in diesem Format auf zwei verschiedene Arten variiert.

DVCPROHD EX ist ein Extended-Format, bei dem mit einer Spurbreite von 9 µm aufgezeichnet wird, wodurch längere Spielzeiten von bis zu 124 Minuten auf einem einzigen Band möglich werden. Diese Aufzeichnungsart ist bei jeweils einem Camcorder- und einem Recorder-Modell in der aktuellen Produktpalette von Panasonic im Einsatz.

Außerdem gibt es bei Panasonic mit dem Recorder AJ-HD1700 auch einen anderen Weg, um längere Laufzeiten pro Kassette bei DVCPRO-HD zu realisieren: Das DVCPROHD-Format bleibt dabei unverändert, aber es wird mit einer neuen, größeren Kassette gearbeitet, die es bislang in keinem der DV-basierten Formate gab.

XDCAM HD

XDCAM HD nutzt das gleiche optische Speichermedium wie XDCAM (Professional Disc), zeichnet aber HD-Bilder in 1080i als MPEG-2 Long-GoP bei einstellbarer Bitrate von 35, 25 oder 18 Mbps auf (Interframe-Kompression). Dabei werden verschiedene Varianten der Quantisierung genutzt: bei 18 und 35 Mbps wird mit variabler, bei 25 Mbps mit konstanter Datenrate gearbeitet. Dadurch sind die Datenströme von XDCAM-HD-Aufnahmen mit 25 Mbps kompatibel zu denen von HDV. Von Aufnahmen mit 35 Mbps mit variabler Datenrate ist dagegen eine bessere Qualität zu erwarten als von HDV. XDCAM HD arbeitet mit einem Abtastverhältnis von 4:2:0 und einem Raster von 1.440 x 1.080 Bildpunkten.

In der höchsten Qualitätsstufe dieses Formats fasst die XDCAM-HD-Scheibe mindestens 66 Minuten HD-Material. Wie viel tatsächlich auf die Scheibe passt, hängt vom Bildinhalt und davon ab, welche Datenrate ausgewählt wurde: ob 18, 25 oder 35 Mbps.

Ältere XDCAM-HD-Geräte können ausschließlich Single-Layer-Discs verarbeiten, die aktuell von Sony angebotenen Modelle können dagegen auch die Professional Disc in der Dual-Layer-Technik (DL) nutzen, die eine größere Speicherkapazität von 50 GB bietet.

XDCAM EX

XDCAM EX nennt Sony die HD-Aufzeichnung von Bild und Ton auf Festspeichermedien mit PC-Express-Abmessungen. Die Speicherkarten tragen die Bezeichnung SxS.

Aber nicht nur das Speichermedium unterscheidet XDCAM EX von XDCAM HD: XDCAM EX nutzt im Unterschied zu XDCAM HD nicht ausschließlich das reduzierte Raster von 1.440 x 1.080 Bildpunkten, sondern arbeitet in der höchsten einstellbaren Qualitätsstufe mit 1.920 x 1.080. Es bleibt aber bei XDCAM EX wie schon bei XDCAM HD beim Abtastverhältnis 4:2:0.

Alternativ zur höchsten Qualitätsstufe von 35 Mbps steht bei XDCAM EX auch ein 25-Mbps-Aufzeichnungsmodus zur Verfügung. Die Bildqualität entspricht dabei HDV-Niveau, was auch daran liegt, dass im 25-Mbps-Modus mit dem reduzierten Raster von 1.440 x 1.080 Bildpunkten gearbeitet wird. Im 25-Mbps-Modus sind die aufgezeichneten Files laut Sony kompatibel zu XDCAM-HD-Dateien in dieser Datenrate und im Prinzip auch zu HDV-Dateien (bis auf den Ton). Im 35-Mbps-Modus sind die Files wegen des anderen Rasters nicht direkt kompatibel zu XDCAM HD. Unabhängig von Raster und Datenrate wird bei XDCAM EX wie bei HDV und XDCAM HD immer im MPEG-2-HD-Long-GoP-Verfahren komprimiert.

XDCAM EX ist Sonys Antwort auf das P2-System von Panasonic. Derzeit bietet Sony zwei Camcorder-Modell und ein Recorder-Modell im Format XDCAM EX an.

XDCAM HD 422

XDCAM HD 422 basiert auf XDCAM HD, arbeitet aber mit höheren Datenraten und nutzt, um auf vernünftige Spielzeiten zu kommen, als Speichermedium eine Dual-Layer-Disc (DL).

Die höheren Datenrate von XDCAM HD 422 resultiert, wie der Name schon ahnen lasst, zum einen Teil aus der 4:2:2-Signalverarbeitung, die das Format bietet. Zweiter Unterschied und ebenfalls nicht ohne Einfluss auf die Datenrate: XDCAM HD 422 arbeitet nicht wie XDCAM HD mit dem reduzierten Raster von 1.440 x 1.080 Bildpunkten, sondern mit vollen 1.920 x 1.080. Gemeinsam ermöglichen diese Maßnahmen eine höhere Bildqualität, weil eben eine mildere Kompression erfolgt.

Das spiegelt sich auch in den Geräten wieder, die Sony in diesem Format anbietet: Der Camcorder PDW-700 wird von vielen Anwendern als legitimes HD-Pendant zum Digital-Betacam-Camcorder DVW-970 betrachtet und als Broadcast-Arbeitspferd des HD-Zeitalters gesehen.

Sony bezeichnet XDCAM HD 422 auch als MPEG HD 422 innerhalb der XDCAM-Familie.

HDCAM

Digitales Videoformat für die HD-Aufzeichnung mit 1.920 x 1.080 Bildpunkten im 16:9-Format. Aufgezeichnet wird auf ein 14 µm dickes Metallpartikelband mit extrem feinen Partikeln (0,125 µm Länge), das in ein Gehäuse aus der Betacam-Kassettenfamilie gespult ist. HDCAM zeichnet pro Bild 12 Spuren mit je 20 µm Breite auf. Das Bandlaufwerk entspricht weitgehend dem einer Digital-Betacam-Maschine. Da bei HD hohe Datenraten von rund 1,5 Gbps anfallen, können diese von HDCAM nicht direkt auf das Band geschrieben werden. Deshalb wird im Verhältnis 3:1:1 abgetastet und nach einer Vorfilterung folgt dann eine Intraframe-DCT-Kompression von rund 4,4:1, so dass die Videodatenrate am Ende bei 185 Mbps liegt. Damit arbeitet HDCAM letztlich doch nicht mit dem vollen Raster.

HDCAM-Camcorder und -Recorder lassen sich zwischen progressiver Abtastung und Zeilensprungverfahren umschalten, außerdem sind prinzipiell variable Bildraten möglich (aber nicht bei allen Geräten verfügbar): 24P, 25P, 30P, 50i und 60i.

Derzeit bietet Sony vier HDCAM-Camcorder-Modelle in verschiedenen Ausstattungsvarianten an.

P2HD, AVC-Intra

P2HD nutzt die exakt gleichen Speicherkarten wie P2, es ist im Grunde kein eigenständiges Format, sondern wird von Panasonic für bandlose HD-Geräte benutzt, seit der Hersteller neben DVCPROHD mit AVC-Intra einen weiteren Codec eingeführt hat, um HD-Signale auf P2-Karten zu speichern. Der AVC-Intra-Codec wird derzeit als zusätzliche Option für einige Geräte angeboten, die meisten P2HD-Geräte arbeiten also derzeit mit DVCPROHD-Kompression und es gilt hierfür das im Abschnitt DVCPROHD Geschriebene.

P2HD-Geräte mit eingebauter AVC-Intra-Option können HD-Videosignale mit einem MPEG-4-kompatiblen Codec komprimieren und so auf P2-Speicherkarten sichern. AVC-Intra ist ein HD-Kompresssionsverfahren, das die H.264-Rechenvorschrift nutzt, aber anders als etwa das Consumer-Format AVCHD nur Intraframe-Kompression durchführt.

AVC-Intra arbeitet effektiver, als der von Panasonic in HD-Camcordern ebenfalls genutzte DVCPROHD-Codec. Diese höhere Effektivität kann auf zwei Arten eingesetzt werden: Bei der gleichen Videodatenrate wie DVCPROHD (100 Mbps) erreicht man demnach mit AVC-Intra eine verbesserte Bildqualität und volle 4:2:2-Abtastung bei 10-Bit-Quantisierung. Alternativ kann mit der gleichen Bildqualität wie bei DVCPROHD gearbeitet werden, dann kommt AVC-Intra mit halber Videodatenrate aus (50 Mbps) und es passt doppelt so viel Bildmaterial auf die Speicherkarte wie mit DVCPROHD. Im AVC-Intra-50-Modus fasst somit eine 32-GB-Karte 64 min HD-Bildmaterial.

Panasonic setzt DVCPROHD und AVC-Intra derzeit in einigen Geräten parallel ein. Es gibt einerseits Geräte, bei denen man jederzeit zwischen den beiden HD-Codecs wählen und umschalten kann, es sind aber andererseits auch Geräte verfügbar, die ausschließlich DVCPROHD bieten, aber kein AVC-Intra.

D5-HD

Das eigentlich für die unkomprimierte Aufzeichnung von Standard-Videosignalen konzipierte D5-Format kann auch zur Aufzeichnung von hoch aufgelösten HD-Signalen verwendet werden. Dann werden anstelle der unkomprimierten SD-Videosignale eben komprimierte HD-Videosignale auf das Band geschrieben.

D5-HD bietet eine höhere Videodatenrate als das konkurrierende Sony-Format HDCAM und ermöglicht dadurch eine niedrigere Kompressionsrate. 235 Mbps bei D5-HD gegenüber 185 Mbps bei HDCAM können sich besonders in der Postproduktion und der Archivierung qualitätssteigernd bemerkbar machen.

D5-HD-Maschinen können auch im SD-Format D5 aufnehmen.

HDCAM SR

Wichtigster Unterschied zu HDCAM: HDCAM SR zeichnet RGB-Daten im 4:4:4-Abtastverhältnis auf. Dabei arbeitet HDCAM SR aber nicht unkomprimiert, sondern mit einer MPEG-4-basierten, relativ niedrigen Kompressionsrate von 4,2:1 bei 1080i-Betrieb. HDCAM SR soll dort zum Einsatz kommen, wo die mit dem stärker komprimierenden HDCAM erreichbare Qualität nicht ausreicht, etwa bei Kinofilm-Produktionen, bei Special-Effects-Shots, die intensiv nachbearbeitet werden müssen, beim Film-Mastering, aber auch in der Archivierung. HDCAM SR ist rückwärts-kompatibel mit HDCAM.

Unterschiede gibt’s auch beim Ton: So ist der portable HDCAM-SR-Recorder SRW-1 in der Lage, 12 Kanäle mit 24-Bit-Audio aufzuzeichnen. Die Modellpalette bei HDCAM SR besteht aus einem portablen Recorder-Modell und mehreren Studiorecorder-Modellen. Der portable Recorder lässt sich auch an die Kameras F23 und F35 andocken.

Infinity, JPEG2000

Thomson Grass Valley hat mit Infinity ein Konzept für ein Videoproduktionssystem entwickelt, bei dem Speichermedium und Codecs weitgehend entkoppelt sind. Bislang gibt es nur ein Camcorder-Modell, das mit diesem Konzept arbeitet. Als Speichermedien können dabei CF-Karten oder Rev-Pro-Wechselfestplatten verwendet werden.

Der Camcorder arbeitet laut Hersteller intern immer im 1080i-Bildmodus mit 4:2:2-Abtastverhältnis bei 10 Bit Farbtiefe. Die maximal erreichbare Datenrate liegt bei 100 Mbps.

Als bevorzugten Codec nutzt Infinity JPEG2000, sowohl für HD-, wie für SD-Aufnahmen. Thomson Grass Valley hebt hervor, dass dabei ohne aufwändige Rechenverfahren aus einem großen HD-File zusätzlich niedriger aufgelöste Media-Files für die SD-Welt oder auch Proxies generiert werden können (»encode once, decode in many ways«). Außerdem soll bei JPEG2000 die Bildung von Block-Artefakten selbst bei hohen Kompressionsraten ausgeschlossen sein.

Alternativ stehen für SD-Aufnahmen wahlweise DVCAM oder DV zur Verfügung. Durch Einbau eines zusätzlichen Hardware-Boards soll auch MPEG-2-HD-Codierung (Intraframe) mit 60 oder 80 Mbps Datenrate und IMX für SD mit 50 Mbps Datenrate möglich sein. Auch XDCAM HD 422 mit einer Datenrate von 50 Mbps soll sich damit realisieren lassen.

Als Wrapper für den Video-Content, die vier Audiokanäle und die Metadaten wird laut Hersteller MXF verwendet.

Redcode Raw

Die Kamera Red One des Herstellers Red Digital Cinema wird derzeit besonders von Independent-Filmern stark beachtet: Sie verspricht kinotaugliche Bilder mit 4K-Auflösung zu vergleichsweise moderaten Preisen. Die Red One kann auf CF-Speicherkarten oder auf Festplatte aufnehmen. Hierbei verwendet der Hersteller das eigene Kompressionsverfahren Redcode Raw.

Dabei werden die Rohdaten des Bildsensors unter Einsatz eines Wavelet-Verfahrens mit variabler Bitrate komprimiert (ähnlich <LEX>JPEG200</LEX>). Die maximale Datenrate kann dabei auf 224 Mbps oder auf 288 Mbps festgelegt werden, was einer Kompression von 12:1 und 9:1 entspricht, wenn man die Rohdatenrate zugrunde legt, die der Sensor abgibt. Aufgezeichnet werden dabei komprimierte Rohdaten, also keine RGB- oder Videosignale im engeren Sinn. Diese Daten müssen vor der Vorführung in jedem Fall bearbeitet und aufbereitet werden, was eher den Abläufen bei der Filmproduktion entspricht, als der klassischen Videoproduktion.

CF-Speicherkarten erreichen zudem nicht die für Redcode Raw festgelegten Datenraten, mit den Karten ist also keine Echtzeit-Wiedergabe möglich, sie dienen beim Einsatz mit Redcode Raw lediglich als Speichermedium, um Daten speichern und transportieren zu können, nicht als Wiedergabemedium.

Speichermedien

P2

P2 steht als Kürzel für Professional Plug-In Card, ein Speichermedium, das Panasonic speziell für den Einsatz in bandlosen Profi-Camcordern entwickelt hat.

Die P2-Speicherkarte ist ein Solid-State-Speichermedium, es gibt also keine bewegten Teile. Jede P2-Karte kombiniert vier SD-Card-Speicherchips in einem PCMCIA-Gehäuse, dadurch wird zumindest in der Theorie die vierfache Transfer- und Schreib-Datenrate erreicht, wie bei einer einzelnen SDHC-Karte: bis zu 640 Mbps Transferrate sind theoretisch möglich.

Eine 8-GB-Karte kann 36 Minuten DVCPRO-Material oder 8 Minuten DVCPROHD aufzeichnen.

Aktuell verfügbare P2-Geräte sind mit zwei bis fünf Karten-Slots ausgestattet, die Speicherkapazität soll in den kommenden Jahren weiterhin rasch ansteigen, der Kartenpreis rasch sinken. Aktuell sind 32-GB-P2-Karten angekündigt.

P2-Karten stellt neben Panasonic auch Fujifilm her, zahlreiche P2-Camcorder-Modell gibt es von Panasonic, Hitachi bietet ebenfalls einen P2-Camcorder an.

SxS

Solid-State-Speicherkarten für XDCAM EX von Sony und SanDisk. Die SxS-Speicherkarten passen in PC-Express-Slots an Laptops und PCs, sowie in XDCAM-EX-Geräte von Sony.

Die maximale, theoretische Übertragungsrate gibt Sony mit 800 Mbps an.

SxS-Karten sind derzeit (Herbst 2008) mit Kapazitäten von 16 GB erhältlich.

Professional Disc

Die Professional Disc (PD) hat Sony als Speichermedium für das XDCAM-Format entwickelt. Das optische Speichermedium ist technologisch mit der Blu-ray Disc verwandt, aber damit inkompatibel.

In einem zweiten Schritt hatte Sony — erstmals zur NAB2007 — eine Professional Disc mit höherer Speicherkapazität vorgestellt. Diese 50-GB-Variante der Professional Disc bietet mehr als die doppelte Speicherkapazität gegenüber der zuerst eingeführten Single-Layer-Scheibe.

Die höhere Speicherkapazität wird mit einer zweiten Speicherschicht auf der Scheibe erreicht, einem Verfahren, das es auch bei der DVD und bei Blu-ray gibt. Die 50-GB-Scheibe ist also eine Dual-Layer-Disc (DL). Um diese beschreiben und lesen zu können, sind Laufwerke nötig, deren Schreib/Lese-Einheit die beiden Schichten getrennt beschreiben und auslesen kann. Vor der Einführung der Dual-Layer-Disc ausgelieferte XDCAM-Geräte können das nicht, in alle neuen und zukünftigen Modelle will Sony ausschließlich die neue Technik integrieren.

Die Dual-Layer-Scheibe erhöhte nicht nur die Kapazität von neuen und kommenden Geräten in den Formaten XDCAM und XDCAM HD, sondern ermöglichte auch ein weiteres Format: XDCAM HD 422, das bessere Bildqualität als XDCAM HD bietet.

CF-Card

CompactFlash-Speicherkarte, die ursprünglich im Fotobereich größere Verbreitung fand, sich später aber auch in anderen Bereichen etablieren konnte. Diesen Speicherkartentyp setzt unter anderem der Hersteller Red Digital Cinema als Speichermedium bei der Kamera Red One ein. Sony bietet für zwei seiner HDV-Camcorder den andockbaren CF-Card-Recorder HVR-MRC1 an, der wahlweise HDV-Files (.m2t) oder DV/DVCAM-Files (.avi/.dv) aufzeichnen kann.

Der CF-Kartentyp Ultra II ist für Datenraten von bis zu 80 Mbps ausgelegt und derzeit in einer Größe von maximal 16 GB erhältlich. Extreme III schafft Datenraten von bis zu 160 Mbps und ist ebenfalls mit einer Maximalkapazität von 16 GB im Handel. Extreme IV soll einen Datenstrom von bis zu 320 Mbps verarbeiten, die Maximalkapazität liegt hier aktuell (Herbst 2008) bei 8 GB.

SD-Card

SD ist das Kürzel für Secure Digital, ein von SanDisk entwickeltes, kompaktes Speicherchip-System. SD-Karten sind kleiner und dünner als CF-Speicherkarten.

Die aktuell leistungsfähigste Version von SD-Speicherkarten sind SDHC-Karten. Panasonic nutzt SDHC-Karten in AVCHD-Camcordern. Die SDHC-Karten sind nach der Transferrate in Klassen unterteilt: Bei Klasse 2 sind das 16 Mbps, bei Klasse 4 32 Mbps. Um also in der maximalen AVCHD-Qualität von 18 Mbps aufnehmen zu können, reichen Klasse-2-SDHCs nicht aus.

Bei vielen Camcordern werden SD-Speicherkarten nicht als Träger der Bild- und Toninformation genutzt, sondern um Camcorder-Einstellungen zu speichern und zwischen Geräten austauschen zu können (Scene Files, Picture Profiles).

Memory Stick

Der von Sony entwickelte Memory-Stick kommt bei aktuellen Camcordern nur vor, um digitale Fotos oder Camcorder-Parameter (Picture Profiles) zu speichern.

GFPak

In Form der GF-Paks bietet Toshiba in Zusammenarbeit mit Ikegami eine weitere Variante von Festspeicher für Videoaufnahmen an. Dieses Speichermedium kommt im jüngsten bandlosen Camcorder von Ikegami zum Einsatz. GFPaks sind deutlich größer als SD- oder CF-Speicherkarten, bieten aber etwa eine integrierte Kapazitätsanzeige und sind mit zwei Schnittstellen ausgestattet, die im IT-Bereich weit verbreitet sind: SATA und USB 2.0 — man benötigt also nicht unbedingt einen Reader oder einen Rechner mit speziellen Slots, um das Material von GFPaks kopieren und sichten zu können.

Rev Pro

Rev Pro ist eine Entwicklung von Iomega und Thomson Grass Valley für das Infinity-System. Dabei handelt es sich um spezielle Wechselfestplatten: Die einzelne Cartridge enthält einen Spindelmotor und eine magnetische Disk, alle anderen, teureren Komponenten, die eine normale Festplatte ausmachen, wie etwa Controller, Datenpuffer, Schreib- und Leseköpfe, sind nicht in der Wechseldisk, sondern im zugehörigen Laufwerk enthalten.

Thomson Grass Valley bietet drei Disks an: Die rot markierte Disk bietet eine Kapazität von 35 GB und wird von Thomson zum Netto-Listenpreis von 67,50 US-Dollar angeboten. Die neue goldene Rev Pro XP bietet 40 GB und erreicht eine höhere Schreib- und Leserate: Sie kann laut Hersteller zwei Datenströme mit bis zu 75 Mbps gleichzeitig schreiben oder wiedergeben. Der Netto-Listenpreis dieser schnelleren Disk liegt bei rund 70 US-Dollar. Die blaue Rev Pro ER ist auf größere Kapazität optimiert und erreicht laut Thomson 65 GB, den Netto-Listenpreis dieser Disk hat Thomson mit 80 Euro veranschlagt.

Die goldene XP-Disk kann bis zu 50 Minuten JPEG2000-HD-Material mit einer Datenrate von 75 Mbps oder mehr als 40 Minuten mit 100 Mbps aufzeichnen. DV-Material mit 25 Mbps kann laut Hersteller in sechsfacher Geschwindigkeit übertragen werden, selbst komplexere Postproduction-Aufgaben sollen sich damit direkt auf der Disk realisieren lassen.

Die blaue ER-Disk speichert rund 70 Minuten HD-Material mit einer Datenrate von 100 Mbps, oder 90 Minuten mit 75 Mbps.

FieldPaks

Dieses spezielle Wechselfestplattensystem nutzt Ikegami bei seinem Editcam-System. Am Camcorder können verschiedene Codecs eingestellt werden, die Daten werden dann im entsprechenden Format auf die FieldPaks geschrieben.

Festplatten, Diskrecorder: Focus Firestore, Sony

Über Schnittstellen wie IEEE-1394 oder USB 2.0 kann heute an viele Camcorder auch ein portabler Diskrecorder angeschlossen werden, der dann parallel oder alternativ zum eingebauten Laufwerk des Camcorders die Bild- und Tondaten speichert. Solche Diskrecorder gibt es von den Camcorder-Herstellern Sony, JVC und Panasonic, sowie von weiteren Anbietern, unter denen Focus Enhancements mit seiner Firestore-Familie zu den populärsten und erfolgreichsten zählt. Die Besonderheit der Firestores besteht darin, dass diese Geräte eine Vielzahl von Dateiformaten unterstützen und es erlauben, die Daten gleich so auf die Platte zu schreiben, dass das jeweils gewünschte Schnittsystem direkt auf die Dateien zugreifen kann.

Auf dem Friedhof für digitale Formate

Digital 8

Digitales Videobandformat, bei dem DV-kodierte, digitale Bild- und Tondaten statt auf DV- auf Hi8-Bänder aufgezeichnet werden. Neben der Breite des Bandmaterials (8 mm bei Digital 8 im Vergleich zu 6,35 mm bei DV) unterscheidet sich Digital 8 von DV dadurch, dass aufgrund des verwendeten 8-mm-Bandes nur sechs Spuren für ein Bild benötigt werden (DV: 12 Spuren).

Digital-8-Geräte werden nicht mehr angeboten.

D9

Digitales Videobandformat von JVC, das zunächst unter dem Namen Digital S vermarktet wurde. D9 zeichnet auf ein High-Density-Metallpartikelband mit Halbzollbreite (12,7 mm) auf. Die Spurbreite von D9 liegt bei 20 µm. D9 arbeitet mit 4:2:2-Signalprocessing und komprimiert das Bildmaterial auf Basis von DCT mit dem Faktor 3,3:1. Es werden immer zwei Spuren gleichzeitig geschrieben. Ein Vollbild besteht aus 12 neben einander liegenden Schrägspuren, in deren einzelnen Segmenten Video, Subcode und bis zu vier PCM-Audiotracks liegen. Zudem enthält das Band zwei Cue-Audiospuren und eine Kontrollspur (CTL).

Die gesamte auf das Band geschriebene digitale Datenrate einschließlich der Audiodaten, des Subcodes und des Fehlerschutzes liegt bei 99 Mbit/s.

JVC bietet keine neuen D9-Geräte mehr an.

D5

Dieses Panasonic-Format arbeitet als einziges der digitalen SD-Videoformate ganz ohne Kompression mit der vollen SD-Videodatenrate von 270 Mbps. Reine D5-Maschinen werden nicht mehr produziert, aber das Format lebt in D5-HD-Maschinen weiter, denn die können D5 nicht nur abspielen, sondern auch in D5 aufnehmen.

Betacam SX

Dieses Bandformat konnte sich im deutschen Markt nicht durchsetzen und ist hier nur vereinzelt anzutreffen. Es kann als Vorläufer des MPEG-IMX-Formats betrachtet werden, mit dem es einige Parameter teilt. Es arbeitet jedoch mit einer relativ niedrigen Datenrate von 18 Mbps.

Neue Betacam-SX-Camcorder werden nicht mehr angeboten.

D9-HD

In den USA rührte JVC phasenweise massiv die Werbetrommel für eine HD-Version des D9-Formats. Ähnlich wie Panasonic aus DVCPRO50 das HD-Format DVC-PROHD entwickelte, wollte auch JVC vorgehen: Hat D9 eine Videodatenrate von 50 Mbps, ist D9-HD auf 100 Mbps festgelegt. Das Format konnte sich allerdings nicht durchsetzen und JVC bietet aktuell keine Geräte in diesem Format an.

Downloads zum Artikel:

T_1108_HD_Formate.pdf
T_1108_SD_Formate.pdf
T_1108_Speichermedien.pdf