MPEG2 & MPEG4: de verschillenOm eenvoudig te beginnen; een videocamera met een mini-DV tape van 60 minuten neemt op in het AVI-formaat. Dat is opnemen in een zeer hoge kwaliteit en staat gelijk aan zo’n 13 GB aan opslag. Een videocamera die opneemt op een harde schijf neemt op in MPEG2. Dat is een vorm van compressie en neemt ongeveer zo’n 4.7 GB aan ruimte in beslag als we het ook hier hebben over 1 uur opnametijd. We nemen dan op in SD-kwaliteit wat staat voor Standaard Definitie.

Met de komst van High Defintion wordt het verhaal weer iets anders. U moet weten dat er dus eigenlijk twee soorten van High Definition zijn. Afgekort HDV. We hebben HDV en AVCHD. Het eerste formaat neemt op in MPEG2 en het tweede neemt op in MPEG4 gebruik makend van een hele hoge kwaliteits codec, AVCHD staat voor Advanced Video Codec High Definition Video. MPEG4 zal ook een steeds belangrijker formaat gaan worden voor de toekomst ook gezien de populariteit voor het gebruik op Internet.

Als het gaat om het opname medium is er ook verschil. HDV (MPEG2) kan worden opgenomen op MiniDV tape, Mini-DVD en harddisk.

AVCHD (MPEG4) wordt opgenomen op Mini-DVD, harddisk en op Memorykaart (Memorystick en SD-card). Op een geheugenkaart van 4 GB kan in de hoogste kwaliteit ongeveer 40 minuten aan videomateriaal. Uiteraard is het e.e.a. instelbaar om de opnameduur te vergroten. Maar dat gaat dan wel ten koste van de kwaliteit. En dat willen we niet.

De uiteindelijke film branden op een DVD is wat een hoop gebruikers willen doen en in de toekomst zal dat op Blu-ray of HD-DVD gaan worden. Dus als ik opneem met een (standaard) harddisk camera die opneemt in MPEG2 kan ik dat dan direct op een DVD branden en afspelen? Want een DVD schijfje is toch ook MPEG2? Ja, een gebrande DVD is inderdaad in het MPEG2 formaat maar een DVD-speler kan dat niet zomaar lezen. Daar komt een stukje DVD authoring aan te pas. Authoring is het “indelen” van de DVD. Er wordt dan als het ware een “schilletje” gemaakt om uw opgenomen beelden met alle functies die we nodig hebben om de DVD-speler de film te kunnen laten afspelen. Denk hierbij om het DVD-menu, de start- en stopknoppen etc.

Op het moment dat uw uw beelden op een normale DVD gaat branden dient u ALTIJD de kwaliteit nog te bepalen(?) De kwaliteit van een DVD wordt bepaald door de gebruikte bitrate. Hoe hoger de bitrate, hoe beter de kwaliteit. In het nederlands: hoe hoger de bitrate, hoe meer ruimte het dus in beslag neemt op de DVD. Een lagere bitrate comprimeert dus meer en alles wat je comprimeert is lager van kwaliteit. MPEG2 is dus schaalbaar. Daarom kunt u de camcorders instellen op een hogere of lagere kwaliteit. Er wordt dus met de bitrate gespeeld. Hoge bitrate, minder opnameduur en lage bitrate is een langere opnameduur.

Ga maar na, de JVC GZ-HD7 neemt op met een bitrate van 30 Mbit/sec. Een echt goede DVD wordt gemaakt met 9.5 Mbit/sec.

Er zijn vele editingpakketten beschikbaar om zelf DVD’s te maken en uw films te bewerken. En duur is het al helemaal niet meer. MPEG2 is een gemakkelijk formaat voor uw computer om mee te kunnen werken. Anders wordt het weer als u beelden afkomstig van een HDV (MPEG2) camcorder wilt gaan bewerken. Omdat er met een veel hogere resolutie wordt gewerkt vraagt het veel meer rekenwerk van uw computer. Een HDV camcorder neemt het beeld op in Transport Stream (.mts).

De nieuwe generatie camera’s nemen op in AVCHD. In MPEG4. Hier wordt een zeer hoge kwaliteit codec (compressie-decompressie) gebruikt, type H.264. Vandaar dat u de aanduiding MPEG4/H.264 ziet staan bij de specificaties AVCHD camera’s. Deze codec is zo hoog van kwaliteit dat u deze beelden makkelijk op de grootste HD-TV kunt laten zien. Iets wat met een standaard camera een “probleem” is.

Als we opgenomen AVCHD beelden willen monteren is dat (nu nog) een strijd voor uw computer omdat monteren in het AVCHD formaat een erg zware klus is voor uw pc. Maar dat gaat in de loop

der tijd allemaal veel makkelijker omdat de computers sneller worden. Gaan we AVCHD beelden monteren en zetten we ze uiteindelijk op een normale DVD (dus rekenen we de beelden terug naar standaard MPEG2) dan lever je een stuk kwaliteit in. Want je gaat van resolutie 1440x1080 terug naar 720x576. Maar... monteren we deze film en branden we die op een Blu-ray of HD-DVD dan blijven we genieten van die hoge kwaliteit omdat een deze nieuwe generatie schijven veel meer ruimte hebben om beschreven te worden en er dus niet of nauwelijks gecomprimeerd hoeft te worden waardoor we dus een hoge kwaliteit overhouden. En een bijkomend voordeel is, is dat je opgenomen AVCHD beelden ook in hun ruwe vorm op een standaard DVD kunt branden (wellicht als backup) en ze dan ook bijvoorbeeld in een Playstation3 kunt afspelen.

Dan nog even een laatste “weetje”; een HDV-tape camcorder kun je zo instellen dat je kunt opnemen in de hoogste kwaliteit (dus HDV) maar dat hij met afspelen een “normaal” SD-signaal uitstuurt. Dit is handig als u wilt monteren met de computer maar uw computer is bijvoorbeeld niet krachtig genoeg. We noemen dit downscalen.

Bij een HDV harddisk of HDV DVD-camcorder kan dit niet. Hetzelfde geldt voor een AVCHD camcorder. Die kunnen alleen afspelen in de kwaliteit waarin het beeld is opgenomen.

Maar de JVC GZ-HD7 of de GZ-HD3 HDV-harddisk camcorder kan dit bijvoorbeeld weer wel omdat u met het uitsturen naar de computer gebruik kunt maken van de aanwezige firewire aansluiting op de camera. Dus opnemen in full-HD en uitsturen als SD-signaal.

Al met al een stukje materie die je een aantal keren moet lezen om het een beetje te begrijpen... Klik hier om naar de startpagina van Nonlineair.NL te gaan.

Hoe werkt MPEG?

wat is MPEG en hoe werkt het?MPEG is een manier om digitale video bestanden sterk gecomprimeerd op te slaan, en is begin jaren 90 ontwikkeld door o.a. Philips en Sony voor het opslaan van digitale video op wat toen nog CD-i was. De MPEG compressie die men toen ontwikkelde (en die nu bekend is als MPEG1) is gebaseerd op de volgende methode: 1) Van de 2 halfbeelden waaruit het (analoge) videosignaal is opgebouwd, wordt er één weggelaten. 2) Van het resterende halfbeeld, worden de horizontale lijnen met de helft van het eigenlijke aantal pixels gedigitaliseerd. Uiteindelijk ontstaat zo een pixelformaat van 352 x 288 pixels 3) Vervolgens worden deze digitale “beelden” als volgt behandeld:

a. Het eerste beeld wordt gecomprimeerd met een soort JPEG compressie (bekend uit de digitale fotografie). Dit noemt men een I-frame, in feite een sleutelplaatje b. De volgende 12 beelden (bij PAL) bestaan uit B-frames (Bi-directional) en P-frames (Predicted) Dit zijn in feite frames waarbij alleen de verschillen tussen de voorgaande en de achterliggende frames worden opgeslagen. Alleen de pixels die dus veranderen worden vastgelegd, de rest blijft gelijk aan het I-frame. Dit wordt gedaan door het beeld in zg. macroblokken van 16x16 pixels op te delen, en deze onderling te vergelijken op pixelverschuiving en kleurverandering. Dankzij deze geavanceerde techniek wordt het mogelijk de oorspronkelijke informatie terug te brengen tot een factor 20 tot 100 van het origineel.

Een typische datarate voor MPEG 1 is ca. 150kbyte/sec (1,2Mbit/sec). zodat er op de toenmalige CD-i ongeveer een uur video paste. Hierbij bereikt men een kwaliteitsniveau (afhankelijk van de encoder-hardware of -software) die te vergelijken is met VHS video. Voor moderne toepassingen is het heel goed mogelijk om de datarate iets te verhogen zodat er een kwaliteit haalbaar is die S-VHS of Hi8 benaderd. Al gauw was er behoefte aan hogere kwaliteit, in eerste instantie wilde men deze techniek toepassen voor digitale videodistributie (satellieten bijv.) om zo meerdere videokanalen over dezelfde bandbreedte als een normaal analoog signaal te kunnen transporteren, en in een later stadium voor de ontwikkeling van bijv, DVD. Hiertoe werd MPEG2 ontwikkeld.

Allereerst werd bij MPEG2 weer gebruik gemaakt van het volledige oorspronkelijke videosignaal. Daardoor nam het pixelformaat toe naar 704x576 pixels. Verder kon de compressie nog iets

efficiënter gemaakt worden door een techniek die Motion Compensation wordt genoemd. Dit alles zorgde voor een videokwaliteit (weer afhankelijk van de gebruikte encoder en het bronmateriaal) wat de vergelijking met professionele videoformaten als Betacam SP aankon. De datarate is evenwel navenant hoger, namelijk vanaf zo’n 4Mbit/sec (480kByte/sec) tot 8Mbit/sec (1Mbyte.sec) voor DVD en 15Mbit/sec (1,8Mbyte.sec) voor professionele toepassingen. Een andere verschijningsvorm van MPEG2 is het opslaan van alleen I-frames, dus in feite een sequentie van JPEG plaatjes (vergelijkbaar met M-JPEG) voor professionele video-editingsystemen. Om een beeld te krijgen van wat MPEG nou voor compressie voordeel biedt, is het goed te weten dat het populaire consumenten DV formaat een datarate hanteert van 25Mbit/sec (plm 3,5Mbyte/sec) Dit betekent dus dat DV videomateriaal op de harddisk m.b.v. MPEG2 tot ongeveer een factor 4 kan worden verkleind, met vergelijkbare eindkwaliteit!

Klik hier om naar de startpagina van Nonlineair.NL te gaan.

Video naar DVD Deze bepaalt 2 zaken, nl. de grootte van het uiteindelijke bestand, maar is tevens een maat voor de uiteindelijke video en audio kwaliteit. Het beste resultaat verkrijgt men door hier wat mee te experimenteren, maar toch een paar vuistregels:

Voor MPEG 1:

Videobitrate 1.2 Mbit/sec komt ongeveer overeen met VHS video, en wordt onder andere gebruikt voor CD-i en VideoCD. 2.0 Mbit/sec komt ongeveer overeen met S-VHS video, en is ideaal voor opslag als los bestand op een CD-ROM, af te spelen vanaf een 2x speed CD-ROM drive 2.5 Mbit sec is het maximale wat nog zinvol is met MPEG1, hierna treed er verzadiging op en is de kwaliteits verbetering ten opzichte van de hogere datarate nihil.

Audiobitrate 64 kbit/sec is voldoende voor spraak en eenvoudige (mono) achtergrondmuziek 192 kbit/sec is voldoende voor algemene toepassing van spraak en muziek, en is tevens de officiële standaardwaarde voor MPEG-1 224 kbit/sec is goed voor muziek opnamen, en tevens de standaard voor CD-i en VideoCD

Voor MPEG 2:

Videobitrate 4Mbit/sec komt overeen met ongeveer S-VHS kwaliteit (afhankelijk van de resolutie, zie hieronder)

6Mbit/sec is een goede waarde voor algemene toepassing 8Mbit/sec is ideaal voor hoge kwaliteit, bijv voor het bewaren van DV video materiaal.

Audiobitrate Hiervoor gelden over het algemeen dezelfde regels als voor MPEG1, behalve dat MPEG2 ook 48kHz samplerate ondersteund, en hiervoor wordt meestal 224kbit/sec of 384kbit/sec gekozen.

Resolutie Het oorspronkelijke (PAL) videosignaal heeft een theoretische resolutie van 768x576 pixels. Voor DV is dit 720x576 pixels. De resoluties voor MPEG komen hier niet helemaal mee overeen, zodat er wel rekening moet worden gehouden met enige beeldvervorming. (Dit kan evt. worden voorkomen door middel van het toepassen van scaling filters in de montage software). Houdt er bij resoluties altijd rekening mee dat de fysieke pixels op een computermonitor anders van vorm zijn (vierkant of 1:1) dan van een televisiescherm (rechthoekig 4:3) zodat schijnbaar hetzelfde formaat toch fysiek

anders wordt getoond wanneer men deze twee naast elkaar zou zetten. Om op een computermonitor toch een 4:3 beeldverhouding te krijgen hanteert men zg. square pixel formaten, die het beeld eigenlijk schalen naar het juiste (zichtbare) formaat.

Voor MPEG2

704x576 pixels Dit is de standaard waarde voor MPEG2. Overigens laat MPEG2 theoretisch iedere resolutie toe, dus ook hoger, alleen kunnen er problemen optreden bij het afspelen hiervan.

720x576 pixels. Dit komt overeen met de CCIR601 standaard voor digitale video. Dit wordt o.a. gebruikt voor DVD, en komt ook exact overeen met de DV-video standaard voor camcorders.

720x480 pixels Dit noemt men 2/3D1 formaat, en wordt gebruikt om de datarate te kunnen reduceren, zonder direct zichtbaar kwaliteitsverlies

720x352 pixels Dit noemt men 1/2D1 formaat, zie ook hierboven

480x576 pixels Dit is het formaat wat men in Azië gebruikt voor SVCD, als “goedkoop” alternatief voor DVD

640x480 pixels Dit is het formaat voor computertoepassingen (square pixel)