Professionelle Videotechnik (eBook)

Professor Dr. Ulrich Schmidt studierte Physik und promovierte zum Dr. rer. nat. Während und nach dieser Zeit arbeitete er in verschiedenen Medienbereichen. Er ist heute Professor für Ton- und Videotechnik am Fachbereich Medientechnik an der Hochschule für angewandte Wissenschaften in Hamburg.

Vorwort 5
Inhaltsverzeichnis 7
1 Entwicklungsgeschichte 13
2 Das analoge Videosignal 28
2.1 Licht und Wahrnehmung 28
2.1.1 Fotometrische Größen 31
2.1.2 Das menschliche Sehvermögen 33
2.2 Der Bildaufbau 42
2.2.1 Das diskretisierte Bild 43
2.2.2 Zeilenzahl und Betrachtungsabstand 45
2.2.3 Das Zeilensprungverfahren 49
2.3 Das monochrome Videosignal 53
2.3.1 Das BAS-Signal 53
2.3.2 Signalanalyse 65
2.3.3 Videosignalübertragung im Basisband 71
2.4 Das Farbsignal 78
2.4.1 Farbe und Wahrnehmung 79
2.4.2 Farbmischung 82
2.4.3 Farbmetrische Größen 84
2.4.4 Das RGB-Signal 93
2.4.5 Das Komponentensignal 94
2.4.6 Das Farbsignal mit Farbhilfsträger 99
2.4.7 Farbfernsehnormen 105
2.4.8 Farbsignalhierarchie 116
2.5 Signalkontrolle 119
2.5.1 Betriebsmesstechnik 120
3 Das digitale Videosignal 130
3.1 Digitale Signalformen 130
3.2 Grundlagen der Digitaltechnik 131
3.2.1 Digitalisierung 132
3.2.2 D/A-Umsetzung 138
3.2.3 Digitale Signalübertragung im Basisband 139
3.3 Digitale SD-Videosignale 145
3.3.1 Digital Composite Signal 145
3.3.2 Digital Component Signal 147
3.3.3 Schnittstellen 154
3.4 Digitale HD-Signale 160
3.4.1 Bildaufbau digitaler HD-Signale 161
3.4.2 Digitale HD-Schnittstellen 166
3.5 Videodatenreduktion 170
3.5.1 Grundlagen 171
3.5.2 Redundanzreduktion 173
3.5.3 DCT 175
3.5.4 Wavelet-Transformation 182
3.5.5 DPCM 184
3.6 JPEG 188
3.7 Der DV-Algorithmus 190
3.7.1 DV-DIF 192
3.8 MPEG 194
3.8.1 MPEG-Videocodierung 195
3.8.2 MPEG-Audio 212
3.8.3 MPEG-Systems 222
3.9 ITU-H.26xund SMPTE-VC-Standards 228
3.9.1 H.264/AVC 228
3.9.2 H.265/HEVC 233
3.9.3 SMPTE VC-1 234
3.9.4 SMPTE VC-2 235
3.9.5 SMPTE VC-3, Avid DNxHD und Apple ProRes 236
4 Fernsehsignalübertragung 238
4.1 Analoge Modulationsverfahren 238
4.1.1 Multiplexverfahren 238
4.1.2 Amplitudenmodulation (AM) 240
4.1.3 Frequenzmodulation (FM) 243
4.2 Fernsehbegleitsignale 245
4.2.1 Fernsehbegleitton 245
4.2.2 Signale in der Vertikalaustastlücke 247
4.3 Analoge Übertragungsverfahren 251
4.3.1 Terrestrische Ausstrahlung 252
4.3.2 Satellitenübertragung 255
4.3.3 Kabelfernsehen 261
4.3.4 Verbesserte analoge Fernsehsysteme 264
4.4 Digitale Modulationsverfahren 271
4.4.1 Phase Shift Keying PSK 272
4.4.2 Quadraturamplitudenmodulation QAM 273
4.4.3 Amplitude Phase Shift Keying APSK 274
4.4.4 Orthogonal Frequency Division Multiplex OFDM 275
4.5 DVB 279
4.5.1 Fehlerschutz 282
4.5.2 Digitales Satellitenfernsehen DVB-S 286
4.5.3 Digitales Kabelfernsehen DVB-C 289
4.5.4 Digitales terrestrisches Fernsehen DVB-T 291
4.5.5 Data Broadcasting 297
4.5.6 DVB Endgeräte 298
4.5.7 Neue digitale Videodienste 303
4.6 Internet und IPTV 304
4.6.1 Internet-Grundlagen 305
4.6.2 Netzwerke 305
4.6.3 Internet-Protokolle 306
5 Filmtechnik 308
5.1 Film als Speichermedium 308
5.1.1 Die Filmschwärzung 309
5.1.2 Farbfilm 311
5.2 Filmformate 312
5.2.1 Bildfeldgrößen 314
5.2.2 Filmkennzeichnung und Konfektionierung 317
5.3 Filmeigenschaften 319
5.3.1 Belichtung und Schwärzung 319
5.3.2 Kennlinie und Kontrastumfang 320
5.3.3 Farbfilmeigenschaften 324
5.3.4 Die Lichtempfindlichkeit 325
5.3.5 Das Filmkorn 326
5.3.6 Das Auflösungsvermögen 327
5.4 Filmentwicklung und -kopie 329
5.4.1 Filmentwicklung 329
5.4.2 Der Kopierprozess 330
5.4.3 Die Lichtbestimmung 331
5.4.4 Blenden, Titel- und Trickarbeiten 333
5.5 Filmton 334
5.5.1 Das Lichttonverfahren 335
5.5.2 Mehrkanaltonverfahren 337
5.6 Der digitale Film 342
5.6.1 Die Bildauflösung 343
5.6.2 Die Grauwertauflösung 345
5.6.3 Die Farbqualität 348
5.7 Filmabtaster 349
5.7.1 Filmabtastung bildpunktweise 351
5.7.2 Filmabtastung zeilenweise 354
5.7.3 Filmabtastung bildweise 356
5.7.4 Gradationsund Farbkorrektur 357
5.8 Filmbelichtung 360
5.8.1 CRT-Belichter 360
5.8.2 Laserbelichter 361
5.9 Filmdatenspeicherung 363
6 Bildaufnahmesysteme 365
6.1 Bildwandler 366
6.1.1 Röhrenbildwandler 368
6.1.2 CCD-Bildwandler 371
6.1.3 CMOS-Bildwandler 380
6.1.4 Plenoptischer Bildwandler 383
6.1.5 Sensorempfindlichkeit 384
6.1.6 Rauschen und Dynamik 385
6.1.7 Global Shutter 388
6.1.8 Defokussierung 389
6.1.9 Farbbildwandler 390
6.1.10 Bildformatwechsel 393
6.2 Kameraoptik 395
6.2.1 Grundlagen der Optik 395
6.2.2 Das optische System der Kamera 408
6.3 Die Videokamera 416
6.3.1 Das elektronische System der Kamera 417
6.3.2 Die Digitalkamera 425
6.3.3 Der Weißabgleich 426
6.3.4 Automatikfunktionen 427
6.3.5 Bildstabilisierungssysteme 428
6.3.6 Der Kamerasucher 430
6.3.7 Die Studiokamera 431
6.3.8 Die EB/ EFP-Kamera 437
6.3.9 Semiprofessionelle Kameras 440
6.3.10 Amateurkameras 441
6.4 Digitale Cinematographie 442
6.4.1 Die Filmkamera 442
6.4.2 Anforderungen an digitale Filmkameras 447
6.4.3 Digitale Filmkameras 449
6.5 Kamerasupport 465
6.5.1 Stereoskopische Aufnahmen 469
7 Bildwiedergabesysteme 472
7.1 Bildwiedergabe mit Kathodenstrahlröhren 473
7.1.1 Das Funktionsprinzip 473
7.1.2 Farbbildröhren 476
7.1.3 Signalverarbeitung 479
7.2 Flüssigkristall-Displays 482
7.2.1 LCD-Funktionsprinzip 482
7.2.2 Pixelansteuerung und -beleuchtung 486
7.3 Selbstleuchtende Flachbildschirme 489
7.3.1 Plasmadisplays 489
7.3.2 OLED-Displays 491
7.3.3 FED und SED 494
7.4 Videomonitore 495
7.4.1 Produktionsmonitore 497
7.4.2 Heimmonitore und Fernsehempfänger 501
7.4.3 3D-Displays 504
7.5 Großbildprojektion 506
7.5.1 Aktive Großbilderzeugung 507
7.5.2 Passive Großbilderzeugung 509
7.6 Kinoprojektion 518
7.6.1 Filmprojektion 518
7.6.2 Digitalprojektion im Kino 521
7.6.3 Digital Cinema 524
7.6.4 3D-Kino 528
8 Bildaufzeichnungsgeräte 532
8.1 Entwicklungsgeschichte 532
8.2 Grundlagen der Magnetaufzeichnung 533
8.2.1 Das magnetische Feld 533
8.2.2 Das MAZ-Grundprinzip 536
8.2.3 Magnetbandund Kopfführung 542
8.3 Analoge Magnetbandaufzeichnung 550
8.3.1 Signalverarbeitung bei der FM-Aufzeichnung 553
8.3.2 Zeitbasiskorrektur (TBC) 555
8.4 Audioaufzeichnung in Analog-Recordern 557
8.5 FBAS-Direktaufzeichnung 562
8.5.1 Das 2“-Quadruplex-System 562
8.5.2 Das 1“-A- und C-Format 564
8.5.3 Das 1“-B-Format 566
8.6 Colour-Under-Aufzeichnung 568
8.6.1 Signalverarbeitung 569
8.6.2 Colour-Under-Formate 571
8.7 Komponentenaufzeichnung 580
8.7.1 Signalverarbeitung 581
8.7.2 Komponentenaufzeichnungsformate 583
8.8 Digitale Magnetbandaufzeichnung 588
8.8.1 Signalverarbeitung 590
8.8.2 Digitale Komponentenformate ohne Datenreduktion 595
8.8.3 Digitale Compositesignal-Aufzeichnung 597
8.8.4 Digitale Komponentenformate mit geringer Datenreduktion 599
8.8.5 Digitale Komponentenaufzeichnung mit DV-Datenreduktion 603
8.8.6 Digitale Komponentenaufzeichnung mit MPEG-Datenreduktion 608
8.8.7 Digitale HD-MAZ 611
8.9 Bandlose digitale Signalaufzeichnung 616
8.9.1 Magnetplattensysteme 617
8.9.2 Optische Speichermedien 624
8.9.3 Festwertspeicher 635
9 Videosignalbearbeitung 636
9.1 Bildmischer 636
9.1.1 Mischerkonzepte 637
9.1.2 Bildübergänge 640
9.1.3 Stanzverfahren 642
9.1.4 Funktionen in Digitalmischern 649
9.1.5 Bildmischeraufbau 650
9.1.6 Bildmischer-Typen 655
9.2 Videografik- und Effektgeräte 658
9.2.1 Schriftgeneratoren 658
9.2.2 Digitale Effektgeräte 660
9.2.3 Grafik und Animation 662
9.3 Elektronische Schnittsteuersysteme 664
9.3.1 Grundfunktionen 664
9.3.2 Timecode 667
9.3.3 Linear Editing 674
9.3.4 Fernsteuersignale 677
9.3.5 Schnittsteuersysteme 679
9.4 Nonlineare Editingsysteme 682
9.4.1 Grundlagen 682
9.4.2 NLE-Betrieb 685
9.4.3 Filmschnitt 693
9.5 Compositingsysteme 699
9.5.1 Grundfunktionen 699
9.5.2 Ausführung von Compositingsystemen 705
9.6 Computeranimation 707
10 Videostudiosysteme 710
10.1 Signale im Produktionsbereich 711
10.1.1 Analoge Signalformen 711
10.1.2 Digitale Signalformen 712
10.1.3 Fileformate 725
10.2 Signalverteilung 736
10.2.1 Verteilung von Analogsignalen 736
10.2.2 Digitale Signalverteilung 740
10.2.3 Videosignalschnittstellen 742
10.3 Videodaten in Netzwerken 748
10.3.1 Systembetrachtung Signale und Netze 749
10.3.2 Netzwerke aus dem Telekom-Bereich 754
10.3.3 Netzwerke aus dem Computerbereich 756
10.4 Produktionsanforderungen 765
10.4.1 Produktionsempfehlungen der EBU 765
10.4.2 Technische Richtlinien-HDTV für ARD, ZDF und ORF 767
10.5 Produktionseinheiten 774
10.5.1 Produktionsbereiche 774
10.5.2 Postproduktion 785
10.5.3 Sendekomplexe und -abwicklung 788
10.5.4 Vernetzte Produktion 790
10.5.5 SNG-Fahrzeuge 794
10.5.6 Ü-Wagen 799
10.6 Das virtuelle Studio 806
10.6.1 Technische Ausstattung des virtuellen Studios 808
10.6.2 Kameratracking 812
10.6.3 Produktion im virtuellen Studio 818
Literaturverzeichnis 822
Sachverzeichnis 830