digital-Recording - Grundlagen

Vorwort:

Da sich immer mehr PC-Anwender für eine digitale TV-Karte entscheiden und häufig die gleichen Fragen zum Thema digital Recording im Raum stehen, haben wir uns entschlossen diese Grundlagenseite zu erstellen. Wir möchten hier oft gestellte Fragen wie z.B. Warum kann ich bei der Aufnahme die Eigenschaften des Videos nicht ändern beantworten und Sie in dieses Thema einführen.

Was bedeutet eigentlich Digital?

Das Wort digital steht eigentlich nur für zwei Sachverhalte und zwar, dass das jeweilige Objekt

1. zeitdiskret
2. wertediskret

ist. Dies bedeutet also, dass nur eine definierte Menge an Zuständen in einem bestimmten Zeitintervall erlaubt ist. Liegen die Werte oder die Zeitpunkte ausserhalb der definierten Menge, sind diese Zustände nicht erlaubt und werden als verbotene oder undefinierte Zustände bezeichnet. Wendet man diese Aussagen bzw. Umstände auf die Signale an, so ist ein digitales Signal nichts anderes, als ein Wert X aus der erlaubten Menge an Werten der zu einem bestimmten Zeitpunkt t existiert, übertragen, verarbeitet oder einfach nur dargestellt wird.
Beispiele für digitale Signale sind häufig und meist auch schon bekannt:

• PC (CPU), erlaubte Zustände: 0 (low) und 1 (high), Zeitpunkt: Taktfrequenz des CPU
• Farbwerte des Bildschirms bzw. Grafikkarte, erl. Zustände: 16Bit, 24bit, 32Bit, Zeitpunkt: Bildwiederholungsfrequenz

Wie entstehen digitale Signale?

Digitale Signale entstehen durch die Abtastung von analogen Signalen, d.h. aus den analogen Signalen werden zu bestimmten Zeitpunkten, welche durch die Abtastfrequenz bestimmt werden, Werte entnommen. Dadurch ist das Signal schon mal zeitdiskret, sprich es existieren nur noch Werte zu bestimmten Zeitpunkten. Jedoch sind die entnommenen Werte noch nicht wertediskret, so dass durch die anschliessende Quantifizierung, welche die erlaubte Anzahl an Werte vorgibt, die zeitdiskreten Signale zu digitalen, also werte- und zeitdiskreten, Signalen überführt werden.
Um den Vorgang des Digitalisierens zu verdeutlichen, dient nachfolgende Skizze.



Sehr oft werden digitalisierte Signale aus Gründen des begrenzten Speicherplatzes oder einer begrenzten Bandbreite vor der Speicherung oder Übertragung mittels eines geeigneten Algorithmus komprimiert. Diese Komprimierung nennt man bei der Verarbeitung von Audio- und Videosignalen Encoding oder auch Transcoding.

Was ist ein Codec und Encoding?

Wie schon erwähnt, werden z.B. auch die Audio- und Videosignale mittels eines Algorithmus komprimiert. Dieser Algorithmus wird bei der Verarbeitung von Audio- und Videodaten CoDec oder auch Filter genannt. Die Abkürzung CoDec steht wiederum für Compression und Decompression und beschreibt somit auch die Aufgabe die ein solcher Codec hat, nämlich das Komprimieren bzw. Dekomprimieren des digitalen Signals.
Im Grunde gibt es nur zwei Arten von Codecs und zwar...

• Codecs mit verlustfreier Komprimierung z.B. Huffyuv
• Codecs mit verlustbehafteter Komprimierung z.B. MPEG, DivX, WMV

Weiterhin arbeiten die Video-Codecs asymmetrisch, d.h. sie benötigten zum Encodieren, also dem Vorgang des Komprimierens des Videos, wesentlich mehr Zeit und Leistung als zum Dekomprimieren des Videos. Dies liegt daran, dass beim Encodieren das Videos, also dessen Einzelbilder (Pixel, Pixelgruppen), von "Teilalgorithmen" des Codecs nach verschieden Eigenschaften untersucht werden, um dieses optimal zu komprimieren. Beim Decoding, also z.B. beim Abspielen, müssen keine neuen Eigenschaften gefunden, sondern das Video "nur" wieder in den ursprünglichen Zustand überführt werden, so dass hier wesentlich weniger Leistung und somit auch Zeit aufgebracht werden muss.



Da dies der ideale Zeitpunkt ist und sie sich bestimmt schon fragen was das alles mit dem digitalen Recording und DVB zu tun?, gehen wir jetzt auf DVB und digital Recording ein und schliessen somit den Kreis.

DVB und Digital Recording

Die nach dem DVB Standard ausgestrahlten Sendungen sind nichts anderes als die schon beschriebenen digitalisierten und komprimierten Video- und Audiodaten. Natürlich werden beim digitalen Fernsehen nicht irgendwelche, sondern nur die im Standard festgelegten Codecs, nämlich MPEG2, genutzt. Dadurch ist ebenfalls klar, dass Sie mit Ihrem DVBfähigen Empfänger die Sendungen im MPEG2-Format bzw. MPEG2komprimiert empfangen und sich somit folgende Vorteile ergeben...

• Aufnahme der Sendung benötigt kaum Systemressourcen, da das TV-Material schon MPEG2-komprimiert ist und somit nichts digitalisiert oder komprimiert werden muss
• Aufnahme der Sendung in genau der gleichen Qualität wie die Ausstrahlung erfolgt, da nichts am TV-Material geändert wird
• Relativ schnelle Archivierung der DVB-Aufnahmen auf DVD, da sich der DVB-Standard stark an den DVD-Standard anlehnt

Aus diesen Aussagen können viele Fragen wie z.B. kann ich die Auflösung beim Aufnehmen ändern beantwortet werden, wobei die Antwort ein klares nein ist. Denn wie schon erwähnt, wird die Aufnahme ohne Änderungen an dem Video- und Audiomaterial "einfach" auf die Festplatte gelegt und somit können Sie weder die Auflösung, noch die Helligkeits- oder Farbwerte des Videos oder die Lautstärke des Tons während der Aufnahme verändern! Damit Sie sich einen Überblick über die Auflösungen der augestrahlten TV-Sender (die meisten FreeTV und PW-Sender) machen können, haben wir für Sie eine "Auflösungstabelle" erstellt.
Möchten Sie Änderungen wie z.B. die oben Genannten (ausser Schneiden) an der Aufnahme vornehmen, so müssen die das Video decodieren, bearbeiten und wieder encodieren, was im Allgemeinen als Reencoding verstanden wird. Dabei sind Sie aber nicht auf das MPEG2-Format beschränkt, sondern können mit Hilfe der entsprechenden Tools in jedes beliebige Format (XviD, DivX, WMV usw.) umwandeln.

Genau für diese Vorgänge, nämlich dem Bearbeiten, Schneiden, Reencoden und Archivieren von DVB-Aufnahmen als DivX, XviD, WMV und DVD haben wir die Rubrik digital Recording auf DVBmagic.de erstellt. Dort finden Sie Anleitungen und Tipps zu diesen Themen.

Wir wünschen Ihnen viel Spass beim Aufnehmen und Bearbeiten von DVB-Material und hoffen, dass dieser kleine Grundlagenartikel die ersten Probleme und Fragen beseitigt hat.