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Die L_VCD 3-4 Stunden Film auf eine CD
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bergH 
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Anmeldungsdatum: 14.06.2001
Beiträge: 13049
Wohnort: Am Kamener Kreuz

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Beitrag Beitrag 0 - Verfasst am: So März 30, 2003 18:50    Titel: Antworten mit Zitat

Die L-VCD Filme in DVD-Länge auf CD
L.I.R.P.A. und VCD eine göttloche Symbiose

Hallo Forum,

da in den letzten Monaten neue Erkenntnisse zum Thema
KVCD zusammen gekommen sind hier und der Hype um
MVCD , AVCD und Derivate nicht abreißt, habe ich mir mal die
Mühe gemacht, das ein wenig zu verbessern.

Mit den aufgeführten Methoden sollten 3-4 Stunden (16:9)
Film locker auf eine 80 min CD gehen.

Excecutive Summary :
Durch eine wenig bekannte Teil-Specifikation der Norm
IUR-1125 wurde dieses Ergebnis erst möglich.
Bekannt ist ja , daß SVCD das Bild in der Breite automatisch um Faktor 1,5 streckt,
bei VCD ist es in der Höhe und Breite je Faktor 2.
Damit wird das Bild dann automatisch auf Full-Screen
am TV aufgezoomt.
In Attachement L der o.a. Norm gibt es noch einen Sub-Standard,
der dies mit Faktor 2,75 (NTSC) und 2.8125 (PAL) erlaubt.

Die Auswirkung der Benutzung des Attachement L ist traumhaft:
- Weniger Bitrate , als bei VCD
- Anwendung mit neu entwickelten modernen Matrizen
- Trotz extremster Komprimierung 3-4 Stunden kompatibles Video auf einem 80 Minuten Rohling.
- Die Qualität ist dabei mindestens so gut wie Andreas K-VCD Derivat.

L.I.R.P.A,
(L - Integrated, Reduction and Programming Attachement des
MPEG Standards)
Der erste Teil bezieht sich auf eine einfache grundsätzliche
Variante mit den neuen GOP, Ton und sonstigen
Erkenntnissen, wobei dies ausführlicher erklärt werden soll.
Der zweite Teil ist aufwendiger, da hier von einem unteren Grundwissen ausgegangen wird. Mit dem zweiten Teil sind jedoch Bildqualitäten zu erreichen, die der erste Teil in keiner Weise erreichen kann. Ob sich in Summe der Aufwand als
L-VCD für ein Filmprojekt lohnt wird jeder selber entscheiden können, denn wir sind ja schon alle alt genug.
Auf der anderen Seite ist es dadurch möglich, die eh schon guten, echten SVCD noch um einiges in der Bildqualität, und für manche auch in der Tonqualität, zu verbessern. Auch kann man, wenn die Konformität eingehalten wird, die "zwei Film auf
eine DVD Variante" mit sehr großer Wahrscheinlichkeit realisieren.

Teil 1
Zuerst die Danksagung : :-)
Ohne die intensive Hilfe von vielen Video-Cracks wäre die Realisierung dieses Projektes gar nicht möglich gewesen.
Die Liste wäre endlos, wenn ich alle nennen wollte :
Kika    - Für die Idee, die Matrizen GOP-abhängig zu verstellen.

Andreas - Ohne seine Untersuchungen zur K-VCD wäe die L-VCD unmöglich gewesen.
MB1 - Für die Grundlagenrecherche
DerKarl - Für den Beweis, daß es mit interlaced Material nicht geht.
BOP - Für den *piep* (und wenn es mit dem Bathlet sein mußte)
undk
und
und
unzählige andere Leute , die in dieser , oder jener Weise etwas zum Projekt beitrugen.

Zum Thema L-VCD
Bezug nehmend auf den Grundsatzartikel : "Einen Film auf eine CD, Grundsätze", zweiter Beitrag, und die neu aufgekommene Diskussion (GOP 1-14-3-1) habe ich mich heran gemacht und mit der neuen TMPEG Version 2.54plus MPEG1 Dateien gerechnet.  Es wurden jedoch Lösungen heraus gearbeitet, die in der Qualität eine VHS-Videokassette zum Teil übertreffen aber vom System her die Vorteile der SVCD/VCD haben.
So weit Andreas zur K-VCD

Darauf Aufbauen und aufgrund weiterer Diskussionen entsand die Idee: Da muß noch mehr gehene wie machen wir das ?

- Lange GOPs
- Feintuning der Matrix
- Reduktion der Motion Area
- Zauberformeln

Zum Schluß kamen wir darauf:
Warum nicht alles Zusammen ?

Dazu meinte jemand gelesen zu haben, daß es bei MPEg 1 noch ein Format gibt, welches aber aufgrund hohen Rechenbedarfs selten angewendet wurde.
MB1 wurde schlißlich in Anhang L der MPEG Standards fündig.

Die Vorgehensweise der vorgefertigten Templates nun mal im Bild:


1. Unter FILE, Open Project, das Projektfile *.tpr laden
2. Den Film in TMPEG unter Video source laden
3. Den Ton in TMPEG unter Audio source laden
4. Unter Load (rechts unten bei Settings) das *.mcf File laden

Damit sollten alle Einstellungen vorgenommen sein bis auf die Einstellungen die jeder dennoch überprüfen muß:

1. Kontrolle: Unter Setting, Advance => non-interlaced, wenn es eine progressive Quelle ist
2. Source range, Länge des zu encodenden Films
3. Clip Frame, um das richtige aspect ratio einzustellen

Wenn man sich sicher ist, dass alles stimmt kann es losgehen.


Die Files zum Download
Das Project File

Das Vorlagen/Template

Eine TMPGENc INI mit allen Matrizen

Die L-VCD

Kommen wir zur CD. Sie nennt sich L-VCD und enthält einige, interessante Vorgaben. Dennoch eine vorgegebene Lösung zu übernehmen ohne eingehend zu testen, halte ich bei der zu erwartenden Qualität mit den verbundenen Risiken (Zwei ganze Filme und dann noch bis zu 240min Spielfilmlänge)
Prinzipiell wird für die LVCD ein MPEG1 Stream verwendet, der aber von der Norm abweicht, da er als MPEG1VBR encoded wird. Des weiteren wird eine extrem lange GOP verwendet, die so in dieser Art nicht Standard ist. Auch hat der Ton nur magere 128 kbps. Tja, diese prinzipiellen Überlegungen hatten wir auch schon mal vor längerer Zeit, nur haben wir das dann nicht konsequent weiter verfolgt. Es ist ganz klar eine Spezialsache die für den Hobbyfilmer eher nicht zu gebrauchen ist, da die Qualität nur gut wird, wenn man sauberes, progressives Videomaterial (z.B. pseudoAVI) hat. Die Auflösung liegt noch unter der VCD und der SVCD. Damit lehnt sich das Bildformat an den DVD Standard an und ist das sogenannte 1/3 D1 Format mit 256x112 Pixel PAL.
KVCD aus KVCD-Forum

  • MPEG1 VBR, mittlere Datenrate 900 bis 1000 kbps Video, min 300, max 2000kbps
  • Auflösung ½ D1 mit 352x576
  • Ton mit 128 kbps Audio und 44,1 KHz
  • GOP 1/15/3/1 open oder closed GOP
  • Event. spezielle KVCD Matrix

Gehen wir Schritt für Schritt auf die einzelnen Hauptpunkte ein, um anschließend die Tests besser verstehen zu können.


MPEG1VBR mit durchschnittlich 450 bis 1000 kbps Video

Keine neue Sache, aber interessant. Von der SVCD kennen wir ja das MPEG2VBR. MPEG2 ist jedoch bei den meisten Encodern in der Grundauslegung für höhere Datenraten und auch interlaced encoding gedacht. Wenn die Datenraten für das Bild so niedrig werden, können mit MPEG2 Probleme auftreten und hier lässt sich in den Encodern nun das MPEG1 verwenden. Meist ist das Bild im direkten Vergleich ein wenig unschärfer, da wir aber eine geringe Auflösung haben und dazu noch diese kleine Datenrate, ist es trotzdem eine gute Lösung.
Die geringen Datenraten wiederum stellen neue Probleme dar. Um ein Gefühl für die Grössenordnungen zu bekommen hier eine kleine Liste der zu erwartenden, mittleren Videodatenraten, wenn es sich um einen 90min CD-Rohling handelt :

Standard VCD => 1150kbps Video + 224kbps Audio + 20kbps Muxingrate, damit passen 74 min Video auf eine 74min CD, 80min Film auf 80min CD, 90 min Film auf 90min CD etc.

Vorgabe für gesamte Datenrate:
Datenrate im Mittel in kbps + Audio 128 kbps + ~71 kbps Muxingrate für SVCD

mittlere Datenrate Video

      80min Film = ~1375 kbps
      90min Film = ~1200 kbps
    100min Film = ~1050 kbps
    110min Film = ~  950 kbps
    120min Film = ~  875 kbps
    130min Film = ~  800 kbps
    240min Film =       ~  450 kbps

Man sieht recht deutlich, wie gering die mittleren Datenraten werden. Technisch ergibt sich zusätzlich das Problem, dass es einige DVD-Player gibt, die ab einer unteren Datenrate nicht mehr richtig funktionieren. Mein SEGs hat unter 400 kbps Video erhebliche Probleme mit der Synchronität von Bild/Ton und mit Tonaussetzern an sich.



Auflösung 1/3 D1, 256x112
Es setzt allerdings voraus, dass der Player das Strecken in die Breite um die o.a. Faktoren richtig hin bekommt.
Bisher war das bei allen getesteten Playern der Fall.
Die Auflösung ist somit so ein Zwitter.

Bei einer Standard-SVCD mit 224kbps Audio und 55 min Film auf der 90 min CD (2017kbps mittlere Datenrate Video) kommt für einen letterbox 2,35:1er Film rund 700 bps/block und eine Kompression von 1:27,5 heraus. Als anamorphe SVCD  sind es 439 bps/block und eine 1:43,8er Kompression. Bei einer Audiodatenrate von 192 oder gar 160kbps erhöht sich die spezifische Datenrate um 1,5 % bzw. um 3,2 %.

      VCD letterbox   1037 bps/block   320x160=  51200 Pixel
      VCD anamorph    740 bps/block   320x224=  71680 Pixel
    SVCD letterbox     700 bps/block   448x320=143360 Pixel
    SVCD anamorph    439 bps/block   448x432=193536 Pixel

Es ist hier deutlich zu erkennen, wie stark die mittlere Datenrate abfällt. Um nun wiederum auf die L-VCD zu kommen, werden wir die Auflösung 256*112 mit letterbox und anamorpher Auflösung errechnen und das alles bei einem 180 min Film auf einer 80 min CD. Bei einer L-VCD mit einem 2,35:1er Film und 256x112 motion area ergeben sich somit:

    KVCD letterbox      386 bps/block       256x112=28672 Pixel

Für eine L-VCD mit SVCD Auflösung würden es sein:

    KVCD_svcd letterbox 295 bps/block 256x157=40192 Pixel (SVCD)

Man kann sehr gut erkennen, wie weit man sich nach unten bewegt. Um hierbei überhaupt noch gute Ergebnisse zu erzielen, muss man gehörig in die Trickkiste greifen.
Zwischen der L-VCD anamorph und der L-VCD mit SVCD Bildauflösung ist es nicht viel, jedoch von KVCD letterbox zu KVCD mit SVCD letterbox Bildauflösung, ~ +40% !! Damit ergeben sich so geringe Datenraten die leicht an DivX-Datenraten heran kommen, jedoch kann der DivX-Codec wesentlich besser Bilder komprimieren. Es ist einleuchtend, dass man sich an die Auflösungen der L-VCD Letterbox (256*112 ma) und L-VCD anamorph (256x192 ma) halten sollte.

Zum Schluß sollte man nur noch als VCD neu muxen, auch wenn TMPGENc das meistens richtig macht.
Und jetzt der Hammer, der dem Frosch die Locken föhnt:
Mit dem DVD-Patcher die Auflösung auf die richtigen 256*192 patchen.

Kopatibilität
Eigentlich ist das ein Standard-Format, leider spielen nicht alle Player das ab. Es liegt wohl daran, daß zur Zeit der Entwicklung des MPEG Standards die Encoder nicht in der Lage waren, dieses Format sauber zu berechnen und mit der notwendigen Qualität darzustellen.

Schade eigentlich.

Ton mit 128kbps Audio und 44,1 KHz
Um Datenrate zu sparen und gleichzeitig Datenrate für das Video zur Verfügung zu stellen, muss man sich beim Ton entscheiden. Für unser Vorhaben sind max.160kbps bei 44,1 KHz zu gebrauchen, besser ist es jedoch, mit 128kbps mit 44,1 KHz zu arbeiten. Leider wird hier die Luft sehr, sehr dünn. Dies kann man sich sicherlich vorstellen, wenn das Original mit 384kbps, 48 KHz DD daher kommt. Ein Downsampling auf dolby surround erfolgt zwar, aber es ist immerhin noch als Stereospur vorhanden. Ein Vergleich zu MP3 und dieser Datenrate sagt doch einiges. Eine solche Einschnürung des MP2 Tons muß somit Folgen haben. Das gesamte Tonempfinden wird m.E. flacher und ungenauer. So ohne weiteres kann man da mit TMPEG nichts mehr anfangen, denn das Ergebnis ist für meinen Geschmack nicht mehr ausreichend. Offensichtlich muss hier TMPEG noch stark nachlegen, oder man benutzt ein anderes Tool was den Ton umrechnet.

Sollten Sie also ein Konzert gefilmt und audiomässig mitgeschnitten, abgemischt und vielleicht noch verschiedene Kanäle authored haben, es dann auf eine DVD-R gebrannt aber jetzt eine KVCD weiter geben wollen, so sollte hierbei nicht zu viel Tonqualität und damit viel, viel Arbeit verloren gehen. Das Tool DVD2AVI ist quasi Standard und hat den Vorteil, daß man verschiedene Möglichkeiten für den Ton hat. Zum einen kann man direkt den AC3 Stream vom Bild trennen um ihn dann mit anderen Programmen weiter zu bearbeiten. Zum anderen hat man verschiedene Toneinstellungen wobei zum downmix auf dolby surround das Tool ac3dec ( http://ganymede.spaceports.com/~cb0y/ac3decode.html ) zum Einsatz kommt und zum umwandeln von 48 => 44.1 KHz das Tool WAVEFS44 eingebaut ist ( http://arbor.ee.ntu.edu.tw/~jackei/dvd2avi/doc/audio.html ).

So und jetzt viel Spass beim Testen.

Bergh 01.04.2003  
_________________
Gruß BergH
bergH 
Moderator


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Beitrag Beitrag 1 - Verfasst am: Di Apr 01, 2003 8:40    Titel: Antworten mit Zitat

Und hier ist der

L-VCD Diskussionsthread

Und wer es immer noch nicht gemerkt hat

April, april !

_________________
Gruß BergH
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