Progressive Segmented Frame (PsF, sF, SF) ist ein Verfahren zur Erfassung, Speicherung, Modifizierung und Verteilung von progressivem Scan- Video unter Verwendung von Interlaced -Geräten.

Bei PsF wird ein progressives Bild in zwei Segmente unterteilt : die ungeraden Zeilen im einen und die geraden Zeilen im anderen. Technisch gesehen entsprechen diese Segmente den Halbbildern eines Zeilensprungverfahrens . Anders als bei herkömmlichem Zeilensprungvideo findet jedoch keine Bewegung zwischen den beiden Halbbildern statt, aus denen das Videobild besteht: Beide Halbbilder repräsentieren denselben Zeitpunkt. Dieses Verfahren ermöglicht die Verarbeitung eines progressiven Bildes mit derselben Elektronik, die auch zum Speichern, Verarbeiten und Weiterleiten von Zeilensprungvideo verwendet wird.

Der Begriff „progressives segmentiertes Bild“ wird vorwiegend im Zusammenhang mit hochauflösendem Video verwendet . Bei Standard-Definition-Video , das typischerweise mit Zeilensprungverfahren arbeitet, ist es auch als Quasi-Zeilensprungverfahren [ 1 ] , progressive Aufnahme [ 2 ] oder Filmmodus [ 3 ] bekannt . Weitere Bezeichnungen für PsF, die von Herstellern elektronischer Geräte verwendet werden, sind progressive Aufnahme (Sony), progressiver Scan-Modus (Sony), progressiver Verschlussmodus (Sony), Frame-Shutter-Modus (Sony), Frame-Modus (Panasonic und Canon), Digital Cinema (Panasonic), Pro-Cinema (Panasonic) und Cinema-Modus (Canon).

Geschichte

PsF wurde entwickelt, um die Konvertierung von Filmmaterial in verschiedene Videostandards zu vereinfachen und den Videoaustausch zwischen Sendern und Rundfunkanstalten weltweit zu ermöglichen. [ 4 ] Die ursprüngliche PsF-Spezifikation, die Ende der 1990er-Jahre von der Filmindustrie ins Leben gerufen wurde, konzentrierte sich auf 24-Bilder-pro-Sekunde-Inhalte. Daher mussten bestehende Interlaced-Geräte für eine Abtastrate von 48 Hz modifiziert werden, um mit 24-Bilder-pro-Sekunde-Inhalten korrekt zu funktionieren.

Nicht alle begrüßten den PsF-Standard. Einige Branchenbeobachter argumentierten, dass die native 24p-Verarbeitung die bessere und sauberere Wahl gewesen wäre. Charles Poynton , ein Experte für digitales Fernsehen, bemerkte in seinem Buch: „Befürworter des [PsF-]Verfahrens behaupten Kompatibilität mit Zeilensprungverfahren – ein aus meiner Sicht fragwürdiges Ziel.“ [ 1 ] William F. Schreiber, ehemaliger Direktor des Advanced Television Research Program am MIT , vermutete, dass die fortgesetzte Unterstützung von Zeilensprunggeräten von Unterhaltungselektronikherstellern ausging, die versuchten, ihre erheblichen Investitionen in veraltete Technologie wieder hereinzuholen. [ 5 ]

Verwendung

Trotz der Kritik etablierte sich PsF schnell als De-facto-Standard für hochwertige Film-zu-Video-Übertragungen. Ein dokumentiertes Beispiel für die Verwendung von PsF ist die DVD -Übertragung des Films „ Terminator 2: Tag der Abrechnung “ aus dem Jahr 2003 durch Artisan Entertainment und THX . Der Originalfilm mit 24 Bildern pro Sekunde wurde in das PsF-Format konvertiert und auf HD-D5- Videobänder aufgezeichnet. Dadurch konnte ein digitales Master erstellt werden, das dem Originalfilm nahezu identisch war und die digitale Bearbeitung in der nativen Bildrate ermöglichte . [ 6 ] Dasselbe digitale Master scheint auch für die Blu-ray-Disc- Übertragung des Films aus dem Jahr 2006 verwendet worden zu sein. [ 7 ]

PsF wurde in der ITU-R-Empfehlung BT.709 als zulässiges Verfahren zur Übertragung progressiver Bilder in einem Zeilensprungverfahren anerkannt. Zusätzlich zu den etablierten 24 PsF wurden die Bildraten 25 PsF und 30 PsF in die Spezifikation aufgenommen. Auch „gebrochene“ Bildraten, bei denen die oben genannten Werte durch 1,001 geteilt werden, sind zulässig; die resultierenden Raten 23,976 PsF und 29,97 PsF werden in 59,94-Hz-Systemen verwendet. Ein Wechsel von 59,94-Hz-Systemen zu 60 Hz (obwohl vorgesehen und erwartet) hat bisher nicht stattgefunden, sodass die Anzeige auf analogen NTSC-Farbfernsehern und -Monitoren nach Abwärtskonvertierung und Codierung möglich ist.

PsF wurde zum Standardverfahren für die Bildaufnahme in professionellen Sony-Videokameras. Es kommt in HDCAM- und XDCAM- Videokameras zum Einsatz, darunter die HDW-F900 CineAlta- Kamera, die George Lucas für die Produktion von Star Wars: Episode II und Alexander Sokurov für die vollständig digitale Produktion von Russian Ark nutzten .

Ähnliche Technologien

2:2-Pulldown (TV-Übertragung)

Das 2:2-Pulldown-Verfahren wird häufig in 50-Hz-Interlaced-Fernsehsystemen zur Wiedergabe von progressivem Material mit 25 Bildern pro Sekunde eingesetzt, findet aber in 60-Hz-Systemen kaum Anwendung. Da das 2:2-Pulldown-Verfahren ursprünglich für Interlaced-Displays entwickelt wurde, werden feine vertikale Details üblicherweise herausgefiltert, um das Zischen zwischen den Zeilen zu minimieren . PsF hingegen ist für die Übertragung von progressivem Material konzipiert und verzichtet daher auf eine solche Filterung.

PALplus-Filmmodus (Fernsehübertragung)

PALplus nutzt einen in das Zeilensprung -Analog-Fernsehsignal eingebetteten digitalen Datenstrom, die sogenannte Breitbildsignalisierung , die unter anderem beschreibt, ob das Signal als Zeilensprungverfahren („Kameramodus“) oder progressiv („Filmmodus“) behandelt werden soll. [ 3 ]

Videorekorder

PsF wird in einigen DV- , HDV- und AVCHD- Camcordern für progressive Scan-Aufnahmen mit 25 bzw. 30 Bildern pro Sekunde verwendet. Dazu erfasst die Kamera 30 ( NTSC ) bzw. 25 ( PAL ) unabhängige Bilder pro Sekunde. Diese Bilder werden als 60 (NTSC) bzw. 50 (PAL) Halbbilder ausgegeben. Das Ergebnis ist progressives Scan-Material, das mit herkömmlichen Zeilensprungverfahren kompatibel ist.

So beschrieb Sony den progressiven Aufnahmemodus in der Bedienungsanleitung für einen 60-Hz-Camcorder („NTSC“) Sony DCR-HC96:

Hinweis zum progressiven Aufnahmemodus: Bei einer normalen Fernsehübertragung wird der Bildschirm in zwei kleinere Halbbilder unterteilt, die nacheinander alle 1/60 Sekunde angezeigt werden. Das tatsächlich angezeigte Bild bedeckt somit nur die Hälfte der sichtbaren Bildfläche. Bei der progressiven Aufnahme wird das Bild vollständig mit allen Pixeln dargestellt. [ 2 ]

Die Bedienungsanleitung des 50-Hz-Camcorders Sony DSR-PD175P („PAL“) beschreibt seinen progressiven Aufnahmemodus wie folgt:

Progressive-Scan-Modus: Das vom Sensorsystem erfasste 25p-Bild wird als Zeilensprungsignal aufgezeichnet, indem jedes Einzelbild in zwei Halbbilder unterteilt wird. Dies ermöglicht die Kompatibilität mit gängigen Bearbeitungs- und Überwachungsgeräten, die nur Zeilensprungsignale verarbeiten können, und erhält gleichzeitig die Qualität des 25p-Bildes. [ 8 ]

Die Bedienungsanleitung des 60-Hz-Camcorders („NTSC“) Panasonic PV-GS500 beschreibt seinen progressiven Aufnahmemodus wie folgt:

Pro-Cinema-Funktion Zusätzlich zu den Effekten, die bei Verwendung der Weitwinkelfunktion auftreten, können Bilder auch mit einer Geschwindigkeit von 30 Bildern pro Sekunde mit einem stroboskopartigen Effekt aufgenommen werden. [ 9 ]

Das Whitepaper „HDV Progressive Primer“ erwähnt den progressiven segmentierten Frame-Modus:

Progressive-Scan-Modus: In diesem Modus wird das aufgenommene Bild in zwei Hälften geteilt und anschließend als Interlaced-Signal aufgezeichnet oder ausgegeben. Die Hälften werden Segmente und nicht Halbbilder genannt, da zwischen ihnen kein zeitlicher Unterschied besteht. Dieses Verfahren wird auch als PsF-Aufzeichnung (Progressive Segmented Frame) bezeichnet. Der Progressive-Scan-Modus eignet sich für Spielfilme, Dokumentarfilme und Musikvideos, die zwar als Interlaced-Video für die Wiedergabe auf Interlaced-Monitoren aufgezeichnet werden müssen, aber dennoch einen progressiven Look erzielen sollen. Darüber hinaus kann das im Progressive-Scan-Modus aufgenommene Video bei Bedarf bearbeitet und als echtes Progressive-Video ausgegeben werden. [ 10 ]

Sowohl Consumer-Camcorder als auch die meisten professionellen Camcorder verwenden kein PsF zur Aufzeichnung von 24-Bildern/s-Videos; stattdessen zeichnen sie entweder nativ im progressiven Format auf oder wenden 2:3-Pulldown an .

Die meisten Videoformate, einschließlich professioneller Formate, nutzen Chroma-Subsampling , um die Farbinformation in einem Video zu reduzieren . Dies nutzt die geringere Farbsehschärfe des menschlichen Auges im Vergleich zur Helligkeitssehschärfe. [ 11 ] Eine solche Reduzierung verbessert die Komprimierung des Videosignals, was aufgrund von Speicher- und Übertragungsbeschränkungen stets wünschenswert ist. Um die Kompatibilität mit Interlaced-Systemen zu gewährleisten, wird die Farbinformation in PsF-Videos manchmal im Interlaced-Format aufgezeichnet, obwohl der Inhalt progressiv ist. Dies kann dazu führen, dass Interlaced-Artefakte bei farbigen Objekten sichtbar werden. [ 12 ]

Varianten

  • 24PsF (48sF, 1080sf24, 1920×1080/24/1:1SF) ist das ursprüngliche PsF-Format, das in professionellen Geräten für die Film-zu-Video-Konvertierung, für das High-Definition-Mastering und für den Videoaustausch zwischen Netzwerken verwendet wird. Es handelt sich dabei möglicherweise um den ersten universellen Videostandard, der Kontinentalgrenzen überschreitet – ein Bereich, der bisher dem Film vorbehalten war. [ 13 ]
  • 25PsF (1080sf25, 1920×1080/25/1:1SF) wird in 50-Hz-Systemen für Produktionen verwendet, die auf Video basieren und für die Fernsehverbreitung bestimmt sind.
  • Das 29,97PsF- Format (1080sf29, 1920×1080/29,97/1:1SF) wird gelegentlich in 60-Hz-Systemen für Sitcoms und Musiksendungen verwendet. [ 14 ] [ 15 ] Sowohl das 29,97PsF- als auch das 30PsF- Format (30p, 1080sf30, 1920×1080/30/1:1SF) gewinnen als Aufnahmeformat für die Webvideo-Übertragung an Popularität, da die meisten Video-Hosting-Websites keine Videostreaming-Raten über 30 Bilder/s hinaus unterstützen.

Referenzen

  1. ^ a b Poynton, Charles (2003). Charles Poynton, Digital Video and HDTV: Algorithms and Interfaces . Morgan Kaufmann. ISBN 9781558607927Die
  2. ^ a b „DCR-HC36/HC46/HC96 Bedienungsanleitung“ (PDF) . Sony Corporation. 2006. Abgerufen am 11.08.2010 .
  3. ^ a b Hosgood, Steven (1995). „Alles, was Sie schon immer über PALplus wissen wollten, sich aber nicht zu fragen trauten“ . Archiviert vom Original am 7. August 2012.
  4. ^ Mendrala, Jim (5. Dezember 1998). „Eine Diskussion über das 24p-Frame- und das neue 48sF-Frame-Format“ . Homepage von James A. Mendrala .
  5. ^ „Die Geschichte und Politik des digitalen Fernsehens“ (PDF) .
  6. ^ „Terminator 2: Extreme Edition“ . Archiviert vom Original am 31.05.2008.
  7. ^ Bracke, Peter M. (27. Juni 2006). „Terminator 2: Tag der Abrechnung (Blu-ray)“ . Hi-Def Digest . Archiviert vom Original am 18. Oktober 2007.
  8. ^ "DSR-PD175P: 1/3-Zoll 3 Exmor CMOS professioneller DVCAM-Camcorder" .
  9. ^ "Panasonic PV-GS500: Bedienungsanleitung" (PDF) .
  10. ^ HDV Progressive Primer (PDF) . Sony. S. 11.
  11. ^ S. Winkler, CJ van den Branden Lambrecht und M. Kunt (2001). „Vision und Video: Modelle und Anwendungen“ . In Christian J. van den Branden Lambrecht (Hrsg.). Vision-Modelle und Anwendungen zur Bild- und Videoverarbeitung . Springer. P. 209. ISBN 978-0-7923-7422-0Die{{cite book}}: CS1 Wartung: Mehrere Namen: Autorenliste ( Link )
  12. ^ Adam Wilt (12.01.2009). „Testbericht: Canon Vixia HF11 AVCHD-Camcorder“ . ProVideo-Koalition.
  13. ^ Wiedemann, Steve (2005). „24/P HDTV: Der Niedergang der Filmproduktion“ . Filmmaking Careers .
  14. ^ "„Beside You in Time“ von Nine Inch Nails wurde als Interlaced kodiert . März 2005.
  15. ^ Deering, Kris (November 2008). „Testbericht zum Sony BDP-S350 Blu-ray-Player“ . Home Theatre . Archiviert vom Original am 19.02.2009.