Willkommen auf unserer Webseite zur

Video-Konvertierung

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Video-Konvertierung mit dem Programm SHOTCUT

 


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Vorwort

Die Erstellung und Bearbeitung von Videos ist zwar nicht unser Hobby, aus gegebenem Anlass musste ich mich aber mit diesem Thema beschäftigen. Da auch dieses "Projekt" sehr lehrreich war, sollen die hierbei gewonnenen Erkenntnisse auf unserer Hobby-Webseite aufgenommen werden.

Im Laufe der Zeit haben sich viele Videos in unterschiedlichen Formaten angesammelt, die sich nicht alle auf unserem Fernseher wiedergeben lassen.
Im Wesentlichen sind das .avi-Dateien aus Mini-DV-Camcordern sowie .mts-Dateien aus Chip-Camcordern, Fotoapparaten und Festplattenrecordern. Selbst einige .mp4-Aufnahmen ließen sich aus zunächst unerklärlichen Gründen nicht am Fernseher betrachten.
Unkritisch sind dagegen alte .mpg-Videos, welche bereits vor Jahren bei der Digitalisierung von VHS-Videos erstellt wurden; auf dieses Format soll deshalb an dieser Stelle nicht eingegangen werden.
Die Aufgabe bestand darin, die betroffenen Videos möglichst verlustarm in .mp4-Dateien zu konvertieren, welche ohne große Umstände am Fernsehgerät abspielbar sind.

Hierzu wurden verschiedene Programme zur Video-Bearbeitung und -Konvertierung getestet, die zum Teil unterschiedliche Ergebnisse lieferten.
Ein großer Nachteil vieler heutiger Programme ist aus meiner Sicht der fehlende Export von Videos im Zeilensprung-Verfahren (Halbbild-Video, interlaced video) für herkömmliche Fernsehgeräte und dass stattdessen automatisch Vollbild-Videos (progressive video) erzeugt werden (eine Erläuterung dieser Begriffe erfolgt im nächsten Abschnitt).
Moderne Fernsehgeräte können zwar auch Vollbild-Videos verarbeiten, die Umwandlung von interlaced in progressive Videos (Zeilenentflechtung, deinterlace) birgt aber die Gefahr von Qualitätsverlusten. Einzelheiten zu diesem Thema findet man z. B. in Wikipedia:

https://de.wikipedia.org/wiki/Deinterlacing

Wenn man über das Verfahren einer solchen Umwandlung weder Kenntnis noch Kontrolle hat, dann muss man u. U. sichtbare Beeinträchtigungen hinnehmen und das kann nicht Sinn des Aufwandes sein. Für die Wiedergabe mit einem TV-Gerät ist es deshalb im Zweifelsfall besser, ein Halbbild-Video zu verwenden und die Umwandlung in Vollbildern dem Fernseher selbst zu überlassen.



Zeilensprung-Verfahren bzw. Halbbild-Verfahren (interlaced video)

Das sog. Zeilensprung-Verfahren ist ein Relikt aus den Anfängen der Fernsehtechnik.

Um die Übertragungsbandbreite auf ca. 5MHz begrenzen zu können, wurde damals u. a. eine Bildwechselfrequenz (framerate) von 25 Bildern pro Sekunde - also 25Hz - festgelegt. Diese Frequenz erzeugte auf den seinerzeit verfügbaren Bildröhren allerdings ein störendes Flimmern, wodurch der Wunsch nach einer höheren Bildwechselfrequenz entstand.

Um die Übertragungsbandbreite nicht erhöhen zu müssen, hat man eine geniale Lösung erfunden:
Ein komplettes Bild wird zeilenweise in 2 Halbbilder zerlegt, die innerhalb einer 1/25 Sekunde nacheinander übertragen werden - dadurch ergibt sich eine Flimmerfrequenz von nun 50Hz, die als wesentlich weniger störend empfunden wird. Da mit jedem Halbbild aber nur die Hälfte der gesamten Information übertragen wird, konnte andererseits die Bandbreite von 5MHz beibehalten werden. Hinzu kam der positive Nebeneffekt, dass aufgrund des Nachleuchtens von Bildröhren auch das dadurch verursachte Zeilenflimmern bei ausreichendem Betrachtungsabstand nicht mehr erkennbar war.

Die Zerlegung des Bildes erfolgt zeilenweise in ungerade und gerade Zeilen.
Die ungeraden Zeilen beginnen mit 1 und dieses Halbbild wird deshalb als oberes Halbbild bzw. upper field bezeichnet. Die geraden Zeilen beginnen mit 2 und dieses Halbbild wird entsprechend unteres Halbbild bzw. bottom field genannt. Beide ineinandergeflochtene Halbbilder ergeben wieder die Information des gesamten Vollbildes.

Es liegt auf der Hand, dass man die Reihenfolge der Halbbilder bei Aufnahme und Wiedergabe nicht vertauschen sollte - andernfalls gibt es die berüchtigten und unschönen kammförmigen Verzerrungen bei horizontaler Bewegung vertikaler Konturen. Wenn man also ein Halbbild-Video (interlaced video) mit einem Programm bearbeiten will, dann sollte man die Halbbildreihenfolge der Quelldatei ermitteln und beim Export die selbe Halbbildreihenfolge einstellen.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass bei Mini-DV-Videos in der Regel das untere Halbbild zuerst aufgezeichnet und wiedergegeben wird und bei Chip-Camcordern, Fotoapparaten und Videorecordern das obere Halbbild.

Dieser Standard gilt bis heute und auch moderne Fernseher können mit dem Zeilensprung-Verfahren umgehen. Da man aber auf das Nachleuchten von Bildröhren verzichten muss, werden beide Halbbilder elektronisch zusammengesetzt - man darf also annehmen, dass die Konvertierung von Halbbildern in ein Vollbild in einem Fernsehgerät dadurch mit bestmöglicher Qualität erfolgt. Deshalb ist es - wie bereits erwähnt - u. U. günstiger, einem Fernseher ein Halbbild-Video anzubieten, als ein Vollbild-Video, welches vorher mit irgendeinem Konverter ohne Kenntnis des Konvertierungsverfahrens generiert wurde.



Vollbild-Verfahren (progressive video)

Unabhängig vom Zeilensprung-Verfahren aus der Fernsehtechnik hat sich mit der Entwicklung digitaler Videogeräte das Vollbild-Verfahren etabliert.

Sog. progressive Videos werden in der Regel nicht über einen Fernsehkanal übermittelt, sondern üblicherweise direkt zwischen digitalen Geräten ausgetauscht. Zu diesem Zweck verfügen moderne Aufnahmegeräte über die Möglichkeit, Vollbild-Videos zu erzeugen, welche problemlos auf einem Computer abspielbar sind. Die Kennzeichnung eines Vollbild-Videos erfolgt oft mit einem kleinen p (für progressive) hinter der Bildwechselfrequenz; 50p steht z. B. für ein Vollbild-Video mit 50 Bildern pro Sekunde.

Die Verarbeitung und Wiedergabe eines 50p-Full-HD-Videos erfordert eine gewisse Leistungsfähigkeit aller beteiligten Geräte, und deshalb lassen sich mit modernen Aufnahmegeräten meistens auch Halbbild-Videos erstellen. Die Kennzeichnung solcher Videos erfolgt oft mit einem kleinen i (für interlaced) hinter der Bildwechselfrequenz; 50i steht z. B. für ein Halbbild-Video mit 50 Halbbildern bzw. 25 Vollbildern pro Sekunde. Diese Videos sind zwar für einen herkömmlichen Fernseher geeignet, nicht aber ohne Weiteres für die Wiedergabe auf einem Computer.

Der Grund dafür ist, dass eine Computer-Grafik keine Halbbild-Videos verarbeiten kann, sondern ausschließlich Vollbild-Videos. Bei der Wiedergabe von Halbbild-Videos werden beide Halbbilder gleichzeitig darstellt, was bei bewegten Szenen zu einer sehr unbefriedigenden Darstellung führt.
In diesem Fall sollte vorher eine Zeilenentflechtung (deinterlace) - also eine Zusammenführung beider Halbbilder - mit möglichst guter Qualität erfolgen.
Alternativ kann ein Halbbild-Video mit einem Videoplayer abgespielt werden, der über eine Echtzeit-Zeilenentflechtung während der Wiedergabe verfügt - in diesem Fall bleibt außerdem das ursprüngliche Halbbild-Video erhalten.

Ein geeigneter Videoplayer ist z. B. der bekannte VLC-Player.
Der VLC-Player "frisst" praktisch nicht nur alle Formate, sondern er bietet gleichzeitig mehrere Verfahren zur Zeilenentflechtung in Echtzeit. U. a. ist auch das YADIF-Verfahren implementiert, mit dem angeblich beste Ergebnisse zu erzielen sind. Die Zeilenentflechtung kann wahlweise ein- oder ausgeschaltet werden.

Folgende Bilder zeigen die Momentaufnahmen einer langsam fahrenden Dampflokomotive im VLC-Player, links ohne deinterlace und rechts mit eingeschaltetem deinterlace nach dem YADIF-Verfahren:


Ohne Zeilenentflechtung
Ohne Zeilenentflechtung
 
Mit Zeilenentflechtung
Mit Zeilenentflechtung nach YADIF

Der Unterschied ist offensichtlich und bei einem sich schnell bewegenden Objekt wär dieser Effekt noch deutlich ausgeprägter.



Video-Konvertierung mit Shotcut

Die meisten Programme zur Video-Bearbeitung bzw. -Konvertierung erzeugen automatisch Vollbild-Videos, und bei den einfachen Programmen kennt man hierbei weder das Verfahren der Zeilenentflechtung noch hat man irgendeinen Einfluss darauf.

Als recht brauchbar hat sich das Low-Cost-Programm VideoPad erwiesen, welches für den Hausgebrauch ausreichend Bearbeitungsmöglichkeiten bieten dürfte. Es kann zwar auch nur Vollbild-Videos ausgeben, diese sehen am Fernseher aber ganz ordentlich aus. Nach welchem Verfahren das Deinterlacing arbeitet, ist allerdings nicht bekannt.
Leider wurden von VideoPad nicht alle .avi-Dateien erkannt - und zwar jene, welche vorher mit anderen Programmen unter Verwendung des DV-Video-Codecs zusammengesetzt wurden. Die Ursache dafür ist ebenfalls nicht bekannt.

Das relativ hochpreisige Final-Cut kann zwar Halbbild-Videos exportieren, aber auch hier halten sich die Einstellmöglichkeiten der zu exportierenden Datei nach meiner bescheidenen Erfahrung in engen Grenzen. Stattdessen gibt es diverse Voreinstellungen, mit denen sich möglichst einfach Videos für bestimmte Verwendungszwecke herstellen lassen.

Wenn man Videos - egal, ob interlaced oder progressive - unter vollständiger Kontrolle über das Ergebnis erzeugen will, dann bleiben nicht mehr viele Alternativen übrig.
Mein Favorit hinsichtlich der Video-Konvertierung ist derzeit das Programm Shotcut. Es ist ein Open-Source-Projekt und als Freeware für Windows- und Apple-Computer verfügbar. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Beitrags (November 2020) lautete die aktuelle Versionsnummer 20.10.31.
Shotcut ist ein recht mächtiges Werkzeug und der Gelegenheitsnutzer wird - wie bei jeder anderen Software auch - hauptsächlich "an der Oberfläche kratzen". Erscheinungsbild und Bedienung sind vergleichbar mit anderen Programmen, nach meinem Empfinden ist die Handhabung allerdings etwas gewöhnungsbedürftig - aber das ist hier nicht das Thema.
Die Stärken von Shotcut sind aus meiner Sicht hauptsächlich die umfangreiche Analyse aller gängigen Video-Formate sowie eine weitestgehende Kontrolle bei Konvertierung und Export von Videos.

Anhand nachfolgender Beispiele möchte ich zeigen, mit welchen Einstellungen die ganz oben genannten Formate .avi, .mts sowie spezielle .mp4-Dateien in für Fernseher geeignete Videos mit nahezu gleichen Eigenschaften und Größen der Original-Dateien konvertiert werden können.
Rudimentäre Kenntnisse zur Bedienung des Programms seien an dieser Stelle vorausgesetzt, bei Bedarf gibt es Anleitungen und Tutorials zu Shotcut auch im Internet.



Konvertierung von .avi interlaced nach .mp4 interlaced

Das Quellmaterial waren .avi-Dateien aus einem Mini-DV-Camcorder mit einer Auflösung von 720 x 576 als Halbbild-Videos, oftmals auch als 576i bezeichnet. Diese Videos ließen sich auf unserem Fernseher nicht wiedergeben, sodass eine möglichst verlustarme Konvertierung in ein gängiges Format erforderlich war - in diesem Fall in eine .mp4-Datei unter Beibehaltung des Zeilensprung-Verfahrens.

Nach dem Öffnen der .avi-Datei in Shotcut erfolgte zunächst eine Analyse mit der Schaltfläche Eigenschaften.
Auf der Registerkarte Video erscheinen die Daten der Video-Codierung und auf der Registerkarte Audio entprechend die Daten der Audio-Codierung. Die Formatangabe yuv420p in der Registerkarte Video beschreibt hierbei eine bei solchen Videos übliche Art der Farbcodierung.


Videoeigenschaften
Videoeigenschaften
 
Audioeigenschaften
Audioeigenschaften
Detail-Informationen
Auflistung der Detail-Informationen
Weitere Informationen erhält man nach Drücken des Menü-Buttons (Menü mit zusätzlichen Aktionen anzeigen) und dem Menüpunkt Mehr Informationen....

Es erscheint eine lange Liste mit Detail-Informationen, von denen allenfalls nur ein paar Wenige interessant sein dürften - z. B. die Dateigröße und die Komprimierungsbitrate am Ende dieser Liste.

Demnach beträgt die Dateigröße ca. 1,23GB und die Bitrate wird mit ca. 28,8Mbit/s angegeben, ein bei DV-Videos üblicher Wert.
Mit der Schaltfläche Exportieren gelangt man zu den Optionen für die Dateiausgabe.

Auf der linken Seite erscheint eine Liste sinnvoller Voreinstellungen, wobei sich für das zu konvertierende Video das verlustlose Verfahren nach H.264 als geeignet erwiesen hat. "Verlustlos" bedeutet hierbei, dass jeder Frame - also beide Halbbilder eines interlaced Videos - separat so komprimiert wird, dass er verlustlos wieder reproduzierbar ist.


Die Schaltfläche Erweitert führt schließlich zu den Details dieses Verfahrens.


Auf der Registerkarte Video (siehe Abbildung rechts) sind gemäß der Quelldatei das Zeilensprungverfahren sowie Bottom Field First einzustellen.
Registerkarte Video
Einstellungen auf der Registerkarte Video

Auf der Registerkarte Codec (siehe Abbildung unten links) ist standardmäßig eine 100%-Qualität voreingestellt. Diese Vorgabe ist jedoch nicht sinnvoll, da mit dieser Einstellung im vorliegenden Fall ein Video mit einer übermäßig hohen Bitrate von nahezu 43Mbit/s erzeugt wurde, welches zumindest auf unserem TV-Gerät nicht abspielbar war. Entsprechend der Quelldatei ist hier eine konstante Bitrate (CBR) von 28Mbit/s zielführender.

Auf der Registerkarte Audio (siehe Abbildung unten rechts) ist die AAC-Codierung mit einer durchschnittlichen Bitrate von 384kbit/s vorgegeben - das ist o.k. Mit einer AC-3-Codierung funktioniert es zwar auch, AAC soll aber besser sein.
Theoretisch ist an dieser Stelle auch eine PCM-Codierung einstellbar, diese verträgt sich aber nicht mit dem .mp4-Container - jedenfalls sind dahingehende Exporte stets fehlgeschlagen. Die ursprüngliche PCM-Codierung geht bei der Konvertierung also verloren.

Die Registerkarte Sonstiges (ohne Abbildung) ist im vorliegenden Fall ohne Relevanz, ebenfalls ohne Bedeutung ist, ob das Video aus der Quelle, der Wiedergabeliste oder der Zeitachse heraus exportiert wird.


Registerkarte Codec
Einstellungen auf der Registerkarte Codec
 
Registerkarte Audio
Einstellungen auf der Registerkarte Audio

Mit diesen Einstellungen sollte die ursprüngliche .avi-Datei idealerweise verlustarm in eine .mp4-Datei mit nahezu gleichen Eigenschaften konvertiert worden sein.


Um das zu überprüfen, kann das generierte .mp4-Video wiederum in Shotcut eingelesen und nach bekannter Prozedur analysiert werden. Das Ergebnis zeigen die untenstehenden Abbildungen:


Videoeigenschaften
Videoeigenschaften
 
Audioeigenschaften
Audioeigenschaften

Detail-Informationen
Auszug aus den Detail-Informationen
Wie man sieht, sind die Video-Eigenschaften einschließlich des Zeilensprungsverfahrens mit dem unteren Halbbild zuerst erhalten geblieben (siehe Abbildung oben links).

Die Audio-Codierung erfolgt nun nach dem AAC-Verfahren (siehe Abbildung oben rechts), weil PCM in Verbindung mit .mp4 offenbar nicht möglich ist. Der Qualität tut das aber keinen hörbaren Abbruch.

Im nebenstehenden Auszug aus den Detail-Informationen ist ersichtlich, dass die Dateigröße mit 1,21GB etwas geringer geworden ist (vorher ca. 1,23GB) - entsprechend einer etwas geringeren Komprimierungsbitrate von knapp 28,37Mbit/s (vorher ca. 28,8Mbit/s).
Den Daten nach zu urteilen sollten bei der Konvertierung also keine nennenswerte Verluste aufgetreten sein.


Leider erlaubt die am Fernseher nicht abspielbare .avi-Datei keinen direkten Vergleich der konvertierten Datei mit dem Original. Deshalb wurden mehrere .mp4-Dateien mit den Komprimierungsbitraten 8Mbit/s, 14Mbit/s und 28Mbit/s erstellt und am TV-Gerät verglichen.

Am "schlechtesten" war erwartungsgemäß das Video mit der niedrigsten Bitrate, gefolgt vom Video mit der Bitrate 14Mbit/s - zwischen diesen beiden Bitraten war ein deutlicher Unterschied erkennbar.
Zwischen 14Mbit/s und 28Mbit/s war bei genauem Betrachten dagegen nur noch ein marginaler Unterschied zu sehen. Man darf also durchaus annehmen, dass bei gegebener Dateigröße mit dieser Konvertierung das Maximum an Qualität herausgeholt wird.



Konvertierung von .mts interlaced nach .mp4 interlaced oder progressive

Das Quellmaterial waren .mts-Dateien aus einem Chip-Camcorder mit einer Auflösung von 1920 x 1080 (Full-HD) als Halbbild-Videos, oftmals auch als 1080i bezeichnet. Diese Videos ließen sich auf unserem Fernseher nicht wiedergeben, sodass eine möglichst verlustarme Konvertierung in ein gängiges Format erforderlich war - in diesem Fall in eine .mp4-Datei unter Beibehaltung des Zeilensprung-Verfahrens.
Diese Konvertierung kann ebenfalls nach obigem Schema erfolgen.

Vorab sei aber verraten, dass eine an unserem Fernseher nicht abspielbare .mts-Datei allein nach Änderung der Dateierweiterung in .ts wiedergegeben wurde. Eine verblüffend einfache Methode, die aber nur dann funktioniert, wenn das Video im ursprünglichen Zustand belassen werden kann.
Erfolgt eine Bearbeitung mit einem Schnittprogramm, dann dürfte die Endung .mts verloren gehen und man muss in ein anderes Format exportieren - und je nach Verwendungszweck wird das meistens wieder .mp4 sein.


Der .mp4-Export eines .mts-Videos im Zeilensprung-Verfahren sei deshalb an dieser Stelle nochmal kurz verbal zusammengefasst:

- .mts-Video in Shotcut einlesen und mittels Schaltfläche Eigenschaften analysieren.
- Mit der Schaltfläche Exportieren die Liste der Voreinstellungen abrufen und H.264 auswählen.
- Mit der Schaltfläche Erweitert die Voreinstellungen aufrufen.
- Auf Registerkarte Video entsprechend der Quelldatei das Zeilensprungverfahren und die Halbbildreihenfolge einstellen.
- Auf Registerkarte Codec eine der Quelldatei entsprechende konstante Bitrate wählen,
  eine durchschnittliche Bitrate ist evtl. auch möglich, bei einem Full-HD-Video war unser Fernseher damit allerdings überfordert.
- Auf Registerkarte Audio entsprechend der Quelldatei AAC oder AC-3 wählen.
- Datei exportieren.
- Ergebnis mittels Shotcut analysieren; Eigenschaften und Dateigröße sollten weitestgehend den Daten der Quelldatei entsprechen.


Wenn im Rahmen der Konvertierung gleichzeitig eine Zeilenentflechtung (deinterlace) gewünscht wird, dann sind die entprechenden Einstellungen in den Ausgabeoptionen auf der Registerkarte Video durchzuführen (siehe Abbildung rechts).

Im Sinne maximaler Qualität sollte einem hierbei das Beste gerade gut genug sein:

- Abtastmodus        Vollbildverfahren (progressive)
- Zeilenentflechter  YADIF - zeitlich + räumlich (am besten)
- Interpolation         Hyper/Lanczos (am besten).
Zeilenentflechtung
Einstellungen zur Zeilenentflechtung auf der Registerkarte Video



Konvertierung von .mp4 progressive nach .mp4 progressive

Die Erfahrung zeigt, dass auch ein .mp4-Video unter Umständen nicht von jedem Fernsehgerät wiedergegeben wird - z. B. dann, wenn der Fernseher die Kombination aus Auflösung, Bildwiederholfrequenz und Kompressionsrate nicht mehr verarbeiten kann. Auch hier kann eine Analyse mit Shotcut zur Klärung des "Status Quo" beitragen.


Im Zusammenhang mit Problemen bei der Wiedergabe von Videos auf unserem Fernseher seien folgende Beispiele genannt:

Ein Video mit einer Auflösung 720 x 576, einer Bildwechselfrequenz von 25Hz und einer Kompressionsrate von 28Mbit/s wurde wiedergegeben, nicht aber mit einer Kompressionsrate von 43Mbit/s.
Ein Video mit einer Full-HD-Auflösung 1920 x 1080, einer Bildwechselfrequenz von 25Hz und einer Kompressionsrate von 17Mbit/s wurde wiedergegeben, nicht aber mit einer Kompressionsrate von 27Mbit/s.
Ein Video mit einer Full-HD-Auflösung 1920 x 1080, einer Bildwechselfrequenz von 30Hz und einer Kompressionsrate von 14Mbit/s wurde wiedergegeben, nicht aber mit einer Kompressionsrate von 17Mbit/s.


In solchen Fällen kann man sich entweder auf die Wiedergabe mit einem Computer beschränken - oder man probiert es mit einem neuen Fernsehgerät - oder aber man konvertiert ein solches Video auf eine niedrigere Bitrate.



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(Letzte Aktualisierung: November 2020)
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