Amateurfilm-Forum

Guten Morgen,

ist es richtig das der h.264 codec mit 2 verschiedenen mitteln komprimiert?
Nämlich
1. Bildvorhersage ( also nicht jedes Bild enthält die volle Information
2. Color Subsamplingrate von 4-2-0 (demnach also kein rgb, sondern getrennte Luminanz und Farbwerte)

Habe ich das richtig verstanden oder liege ich ganz falsch?


Daniel...

zu 1.:
Meines Wissens nach funktioniert der h.264-codec tatsächlich so, dass er nicht jedes Bild speichert, sondert nur sogenannte keyframes, die alle so und so viele Bilder gesetzt werden. Diese Keyframes sind die Bezugsbilder für die restlichen Bilder. So wird bei diesen quasi nicht der Bildinhalt gespeichert, sondern die Veränderung zum Bezugsbild.


Du kennst das sicher, wenn du dir auf deinem PC ein Video anschaust und dann vorspulst. Oft ist es dann so, dass das Bild kurz hängt, verpixelt ist und erst nach 1-2 Sekunden wieder sauber läuft. Dann musste erst wieder ein Keyframe gefunden werden so, dass die anderen Bilder wieder "funktionieren".

Hoffe das hilft weiter.

mfg BTP

Hallöchen

zur Bildvorhersage hat mein Vorredner das schon korrekt erklärt. Es gibt also verschiedene Arten von Bildern, also z.B. solche, die als Referenzbilder dienen, um Vorhersagen über die weiteren Bilder treffen zu können und solche, für die dann jeweils nur der Unterschied zum referenzierten Bild gespeichert wird. Dadurch kann man schon eien ganze Menge an Informationen sparen, da man für manche Bilder nur die Bewegungsvektoren braucht.

Zum 2.: Das was du da sagst ist nicht ganz richtig, nur teilweise. Luminanz und Farbwerte sind nämlich immer getrennt, aber RGB ist es trotzdem. Das liegt daran, dass das menschliche Auge Farbwertveränderungen nicht so stark wahrnimmt, wie Veränderungen oder Fehler in den Helligkeitswerten - das Auge reagiert also stärker auf Helligkeitsabweichungen, als auf die von Farbwertabweichungen. Demnach hat man sich überlegt, dass dieses Defizit zur Komprimierung von Videoströmen genutzt werden kann, in dem man die Farbwerte einfach unterabtastet ("subsampling"). 4:4:4 würde z.B. bedeuten, dass keine Unterabtastung stattfindet: Für jeden Helligkeitswert wird auch ein Farbwert (jeweils von R, G und B) genommen). 4:2:0 bedeutet nun, dass die Helligkeitswerte (wie immer) in jeder Zeile und Spalte abgetastet werden, jedoch die Farbwerte nur jede 2. Zeile und in jeder 1. Zeile nur halb so oft, wie das Y (Helligkeits-) Signal.




Wie du hier sehen kannst, hat dieses Verfahren im Endeffekt zur Folge, dass die Farbwerte nicht in den "richtigen" Zeilen, sondern dazwischen liegen. Dadurch kann es u.U. zu Farbflimmern kommen.

Standart ist eigentlich eine Abtastung von 4:2:2.
Aber das sind alles Dinge, die auch schon beim Mpeg standart implementiert sind. Es gibt demnach noch andere Methodiken, die den h.264 Standart unterscheidet, wodurch eine sehr gute Komprimierung bei gleicher Qualität möglich wird. (Besonders hervorzuheben ist jedoch vor allem der 1. Punkt mit der Bewegungsvorhersage).


Ich hoffe, dass ich dir ein wenig helfen konnte.

Vielleicht noch als Ergänzung zu 1.:

Die Komprimierung beim h.264-Codec folgt sowohl einer örtlichen und einer zeitlichen Vorhersage.
Die örtliche Vorhersage wird bei den Intraframes (Keyframes) angewandt, was man sich wie eine JPEG-Komprimierung vorstellen kann.
Für die zeitliche Vorhersage gibt es verschiedene Frametypen, die in einer Group of Pictures (GOP) zusammengefasst werden.
Normalerweise enthält die GOP I-, P- und B-Frames. I-Frames sind Intraframes, das P steht für "predictive" und das B für "bidirectionally-predictive". Demnach erfolgt die zeitliche Vorhersage bei P-Frames nur auf vorangegangene Bilder und bei B-Frames erfolgt sie vorwärts und rückwärts, also auf vorangegangene und nachfolgende Bilder.
Der Aufbau von einer GOP kann dann beispielsweise so aussehen: I-B-B-B-P-B-B-B-P, anschließend fängt die nächste GOP dann wieder mit einem Intraframe an.

Ja es gibt noch ein paar Merkmale, die für die Komprimierung entscheident sind, auch wenn das für den Fragesteller sicherlich etwas zu sehr ins Detail gehen würde. Kurzum lässt sich sagen, dass gerade beim h.264 Standart bei der GoP nicht mehr nur die voherigen und folgenden P-Frames von den P- und B-Frames referenziert werden können, sondern auch auf beliebig viele weiter zurückliegende, die dann beliebig gewichtet in die Berechnung eingehen (das war beim Mpeg Standart nicht so, da war es wirklich nur das vorherige bzw. das danach wie mein Vorredner es beschrieben hat). Außerdem gibt es hier auch unterschiedliche Makroblocktypen (z.B. 8x16, 8x8..). Zur Frezquenzanalyse verwendet der h.264 Standart außerdem statt der diskreten Cosinustransformation eine abgeleitete Integer Transformation auf 4x4 Blocke an, wodurch nur noch Additionen, Subtraktionen und Verschiebeoperatoren benötigt werden.
Auch bei der Kodierung wird hier ordentlich an Daten gespart z.B. durch unterschiedliche Auslesereihenfolgen der Kooeffizienten.

Das sollte dir hoffentlich reichen. Was genau man nun alles davon einstellen kann, das weiß ich nicht 100%. Jedoch ist es gut zu wissen, was bei der Komprimierung überhaupt geschieht, da man so überhaupt weiß und einschätzen kann, wie das Ergebnis im Endeffekt aussieht und wie man evtl. Fehler verhindern kann.

LG

Hey....vielen Dank für die ganzen tollen und umfangreichen Infos !!!
Ich habe mir nun alles einige Male durchgelesen und muss sagen das ich denke alles verstanden zu haben
Demnächst werde ich dann auch vorsichtig sein mit Aussagen wie "Für die Videoproduktion braucht man kein Mathe..."

Nun stellt sich mir natürlich die Frage in wie viele Bereiche man sich auskennen sollte.....
Mein späterer Traumjob wäre so etwas wie VFX Artist......Nun bekommt man ja denke ich mal meist für sachen wie colorgrading schöne Raw Daten mit keiner Farbuntertastung....das gibt man dann später aus als z.B.
Prores 4-4-4 und alles hat geklappt.....

Das ist dann ja eher ein Kreativ Job , ähnlich wie beim Regisseur.....
Sber ich denke es macht sich in der Brange immer gut alles über gängige Fortame + + + zu wissen.....oder??


Nochmal danke für die Infos

Gruß Daniel...

Freut mich, wenn wir dir helfen konnten. Ja also es ist definitiv viiiell Mahte, wenn man denn die Hintergründe verstehen möchte - ich selbst studiere Medieninformatik und "musste" viele Dinge recht detailgenau lernen (z.B. die genauen Berechnungen bei der diskreten Cosinustransformation usw) - das muss ich denke nicht unbedingt sein, aber das Wissen über Formate, deren Eigenschaften und Vor- und Nachteile ist schon essentiell, wenn man Filme/ Fotos etc. bearbeiten möchte. Auch ein Blick in das technische, über Berechnungen etc. sind vll. nicht schlecht eben damit man einen Einbklick darüber hat, was welche Einstellung/ Komprimierungsart bewirkt und warum. Wenn man z.B. Bilder bearbeitet muss man ja auch wissen, wie das Bild aufgebaut ist und was der Unterschied zw. Vektor- und Pixelgrafiken sind, um überhaupt mit dem Medium richtig umgehen zu können, da es ja auch immer Anwenderspezifisch ist, was für Formate und Eigenschaften man für sein eigenes Projekt benötigt.

Also ich komme eigendlich aus dem Fotografie / Photoshop Bereich, deshalb sind mir die jpeg kompression, Raw Daten, 8 bzw 16 bit usw schon geläufig.....

Nur ich hatte schon immer die Angst mich zu sehr in die Technik zu vertiefen, da ich beispielsweise zur Fotografie eigendlich aus Kreativgründen gestoßen bin.....

Nichts destotrotz habe ich dennoch bock wirklich alles was ich am Rechner tue auch aus technischer Sicht nachvollziehen zu können......
Ich hoffe das mir eben die essentiell wirklich wichtigen Aspekte beim anstehenden Digital Film + VFX Studium beigebracht werden (zumindest die Ressourcen zum guten flüssigen Selbststudium...)

Gruß Daniel...