Eine 'TV-Karte' zur Video-Digitalisierung

Wie kommt also nun die Videoinformation ganz praktisch in den Computer?  

Gehen wir mal davon aus, dass Sie einen echten analogen Camcorder haben. Zum Beispiel im Format Hi8 oder S-VHS.  

Der hat im Prinzip zwei Anschlüsse - eine Hosidenbuchse und / oder eine Cinchbuchse, so wie hier:

Sony Hi8 (Foto by S.Uchrin)

Von dort aus geht es über das entsprechende Kabel in den Computer. Dort muss natürlich eine geeignete Karte vorhanden sein, die die analogen Signale digital wandelt. 

Im einfachsten Fall kann das eine beliebige TV-Karte sein. So z.B. eine WinTV PCI FM von Hauppauge für knapp 250,- DM Listenpreis.  

   
WinTV PCI FM (Foto by S.Uchrin)

Die WinTV PCI FM ermöglicht Fernsehen in frei skalierbarer Größe von Icon bis Vollbild auf Ihrem PC Monitor. 

An den S-Video-Eingang der WinTV-PCI FM Karte können Sie z.B. einen S-Video Camcorder oder S-VHS Videorecorder anschließen. Mit einem beiliegenden "S-Video nach Composite"- Adapter ist aber auch der Anschluss jeder einfachen FBAS/Composite Videoquelle möglich. 

Wir entscheiden uns für diesen Stecker und ein entsprechendes Kabel.

Da der Audio-Eingang der WinTV PCI FM - Karte als 3,5 mm Stereo-Klinkenbuchse ausgeführt ist, benötigen Sie ein Adapterkabel um von den "weiblichen" Cinch-Buchsen am Camcorder auf die Klinkensteckerbuchse an der TV-Karte zu kommen.

Sollte Ihre TV-Karte keinen LineIn-Eingang für den Ton haben, so bleibt Ihnen nichts anderes übrige, als das Tonsignal direkt auf die Soundkarte zu geben. Aber auch beim Durchschleifen des Tonsignals - wie in unserem Fall - ist die Soundkarte gefordert.

Die TV-Karte nimmt den Ton nämlich nicht selbst auf - dafür ist vielmehr die Soundkarte zuständig und da kann es bereits das erste Problem geben.

Das Problem der Synchronisation von Audio und Video. Bei einer Abtastfrequenz von 44.100 Hz müssen pro Bild 44.100 / 25 = 1764 Sample-Werte geschrieben oder gelesen werden. Schwingt der Quarz der Soundkarte oder der der Video-Karte auch nur um einige Promille falsch, so driften Bild und Ton auseinander.  

Gute Software kann das Problem dadurch lösen, dass sie Bilder weglässt oder doppelt darstellt. Denkbar ist es auch, den Ton dem Tempo der Bilder anzupassen. Videoschnittkarten, die das können, liegen aber gleich bei rund 1.000,- DM. 

Wenn Sie es nun trotz aller Warnungen auf diesem Weg probieren wollen, werden Sie evtl. vom Ergebnis nicht überzeugt sein. Ich will jedoch den Versuch unternehmen, Ihnen zu einem möglichst guten Ergebnis zu verhelfen.

Sie haben Ihren Camcorder also nun an die TV-Karte angeschlossen:

Jetzt geht es an die Software. Lassen Sie die der Karte beigefügte Software ruhig wo sie nach der Installation ist - auf der Festplatte und besorgen Sie sich eine ganz spezielle Digitalisierungssoftware. 

Empfehlen möchte ich Ihnen das ganz hervorragende Freeware-Tool  „VirtualDub“ von Avery Lee.

Es kostet nichts und arbeitet in vielen Fällen ganz vorzüglich. Laden Sie sich das ZIP-File auf die Festplatte und entpacken Sie die Datei in ein Unterverzeichnis, das Sie neu angelegt haben.

Z.B. C:\Programme\VirtualDub

Ziel ist es nun, den Film aus Ihrem Camcorder auf die Festplatte zu bringen und zwar komprimiert im Format M-JPEG.

Dazu brauchen wir einen Codec, wie wir das in der Folge "Dateiformate" gelesen haben.

Einen solchen Codec bekam man über einen kurzen Zeitraum ganz kostenlos von Pegasus Video Technology in Form des PicVideo-MJPEG-Codecs.

Leider kostet der Codec zwischenzeitlich 99,- US$. Ob der Codec das wert ist, können Sie im Probebetrieb ermitteln. Leider wird dabei bis zur Bezahlung ein Wasserzeichen eingeblendet.

Doch fangen wir erst mal mit VirtualDub an. Nach dem Start des Programms gehen Sie über "File", "Capture AVI...".

Drücken Sie "F2" und wählen Sie eine Festplatte, ein Verzeichnis und einen File-Namen aus. Vergessen Sie nicht, die Erweiterung *.AVI mit anzugeben. Das Programm ergänzt sie nicht automatisch.

Wählen Sie im Menü "Audio" die Audio-Compression:

Bestätigen Sie mit "OK".

Sie können diese Einstellung aber auch auf dem Hauptbildschirm vornehmen. Dort gibt es im unteren rechten Bereich zwei Einstellknöpfe:

Klicken Sie nun mal bitte auf den linken Knopf:

Auch hier können Sie die Compression für den Ton auswählen.

Mit dem rechten Knopf wählen Sie die Anzahl der zu digitalisierenden Bilder je Sekunde:

Hier wählen wir nach dem PAL-Standard 25 Bilder je Sekunde.

Sollten Sie übrigens keinen Ton hören, so empfehle ich Ihnen die Frageseite von Avery Lee unter  http://www186.pair.com/vdub/virtualdub_faq.html. Im Zweifel suchen Sie auf der Website Ihres TV-Karten-Lieferanten nach einem geeigneten Programm, mit dem Sie den Ton einschalten können. Bei Hauppauge heißt das Programm "AudioSel.exe". Wenn Sie es starten und den entsprechenden Eingang wählen, haben Sie auch bei dieser Hardwarelösung einen schönen Ton.

Im nächsten Schritt wählen Sie im Menü "Video" nun "Set custom format":

Nehmen Sie den Haken aus "Use custom size" heraus und wählen Sie per Mauseklick das gewünschte Format aus.

Wir wählen hier zuerst das Format 768 x 568 aus. Das ist das anspruchsvollste Format nicht nur hinsichtlich Auflösung, sondern auch hinsichtlich der Rechnerbelastung. Sollte das bei Ihnen zu keinem guten Ergebnis führen, können Sie ja eines der kleineren Formate wählen (siehe oben). 

Wenn Sie bevorzugt Video CDs (VCD) herstellen wollen, wählen Sie 352 x 288 aus und wenn Sie Super Video CDs (S-VCD) herstellen wollen wählen Sie 480 x 576.

Das gilt übrigens auch, wenn Sie z.B. direkt ein Fernsehsignal oder ein kpl. Video vom Band digitalisieren wollen. In diesem Fall müssen Sie ja den digitalen Film nicht mehr schneiden.

Wenn Sie also z.B. den Film für eine VCD vorbereiten, wählen Sie als Format 352 x 288 Bildpunkte, dann können Sie später bei der Umwandlung ins MPEG-Format etwas Zeit für die Formatanpassung sparen.

Wir lassen uns alle Optionen offen und wählen 768 x 568 aus, um uns dann erst später beim Videoschnitt oder bei der MPEG-Umwandlung für das entsprechende Format zu entscheiden. Als "Data Format" wählen wir YUY2.

Nicht jeder Codec akzeptiert das Signal jedes Videoeingangtreibers. Neben der gängigen RGB-Darstellung findet man die im Videobereich üblichen Komponenten YUV (Helligkeit, Blau/Gelb-Balance, Rot/Grün-Balance) und die unzähligen Varianten.

YUV- sind im Gegensatz zu RGB-Formaten den physiologischen Eigenschaften des menschlichen Auges angepasst und speichern die Farbinformationen weniger genau als die Helligkeitswerte. Das setzt einen weniger schnellen Systemdurchsatz voraus und spart Speicherplatz beim Aufzeichnen. Auf schnellen Systemen lassen YUV-Formate Videoaufzeichnungen beachtlicher Größe und Qualität zu.  

Da möglichen Varianten sind für den Laien fast undurchschaubar. Sie geben an, wie die Werte von Y, U und V als Bytes angeordnet werden. Diese Schemata tragen Namen wie UYVY oder YVU9. Meist stellt jede Windows-Videoquelle mehrere Varianten zur Auswahl. Versteht der Codec die gewählte nicht, taucht er bei der Aufnahme schon gar in der Auswahl auf.

Oft finden Sie auch den Begriff "YCrCb".

In diesem Format liegen Grauwert und Farbinformation (wie schon beschrieben) getrennt vor. Y beschreibt die Helligkeit des Pixels, Cr und Cb enthalten die Farbinformation, wobei Cr und Cb einen Vektor im Farbkreis darstellen. Der Farbton entspricht dem Winkel des Vektors, die Sättigung wird durch den Betrag bestimmt.

Eine Untermenge davon ist dann z.B.:

YUY2 (YCrCb 4:2:2)
In einem Langwort (32 Bit) befinden sich die Informationen für 2 Pixel. Jeweils 1 Byte wird für die Kodierung der Helligkeitsinformation eines Pixels benutzt. Die restlichen 2 Byte kodieren die Farbinformation des ersten Pixels, die für beide Pixel genutzt wird.

Was heißt in diesem Zusammenhang 4:2:2 ?  

Weil das Auge Farbunterschiede nicht so scharf auflöst wie Helligkeitsunterschiede, genügt es, nur die Helligkeitsinformationen (Y, Luminanz) mit voller Pixelauflösung zu übertragen. Die Farbinformationen (Chrominanz), also die Cb- und Cr-Komponenten, kann man dagegen zwischen mehreren Pixeln mitteln. Die Bezeichnung 4:x:y beziffert die Art dieser 'Unterabtastung' (Sub-Sampling). Für jeweils vier Pixel werden vier Luminanz-Messwerte gespeichert, dagegen aber nur x Messwerte von Cb und y Messwerte von Cr. Dadurch reduziert sich die Datenmenge, die bei der Aufnahme entsteht, schon gewaltig. Gute analoge Schnittkarten (AV-Master, DC 30) verwenden diese Abtastmethode.

Vergessen Sie das aber besser einfach wieder ganz schnell.

Überträgt man nun aber z.B. diese o.a. Bezeichnungen auf die Bandbreiten analoger Technik, könnte man die gute Qualität von PAL-Fernsehen als 4:2:2 und die von VHS-Videorecordern als 2:1:1 angeben. Sehen Sie dazu auch den EDV-TIP "Signalwege".

Wichtig ist evtl. noch, dass z.B. Grafikkarten mit Video-Eingängen für unsere Anwendung kaum geeignet sind, da Grafikchips keinen leistungsfähigen Datenpfad für den Transfer von Videosignalen zurück in das System besitzen. Insbesondere können Grafikkarten die Bildsignale nur in RGB und nicht in kompakten YUV-Formaten liefern.

Wir entscheiden uns aus Gründen der Qualität also für "YUY2".

Bei allen tollen Darstellungsmöglichkeiten leiden Fernsehbilder übrigens auf dem PC-Monitor immer noch unter sogenannten Interlace-Störungen. Diese entstehen, sobald das Bild auf dem Monitor größer als 384 x 288 Bildpunkte ist und die Tunerkarte beide Halbbilder des Fernsehbildes zu einem Vollbild kombinieren muss. Da diese um eine fünfzigstel Sekunde versetzt sind, passen sie besonders bei horizontalen Bewegungen und Schwenks nicht zusammen. Die dann entstehenden Franseneffekte sind leider unvermeidlich (beim Fernsehgerät sorgt die Trägheit des Auges für die Integration der aufeinanderfolgenden, um eine Zeile verschobenen Halbbilder). Machen Sie sich aber nichts daraus - unser Ziel ist es ja nicht, die Bilder auf dem PC anzusehen, wir wollen ja wieder zurück zum Fernsehgerät.

Nun wählen wir im Menüpunkt "Video" den Punkt "Source" aus:

Anstelle von Tuner wählen Sie den Camera-Eingang. Da wir mit einem Hi8-Camcorder arbeiten habe ich "SVideo" angeklickt.

Sollten Sie keine Farbe im Bild haben, so schieben Sie die Regler mal hin und her. Sagen Sie OK und rufen Sie das Menü dann erneut auf, um nun wieder die "Default"-Einstellung zu wählen. Jetzt sollte die Farbe da sein.

Drücken Sie nun auf "F9". Sie bekommen folgendes Menü:

Verändern Sie die Einstellungen so wie oben dargestellt.

Im nächsten Schritt wählen wir die Video-Compression aus. Und zwar im Menüpunkt "Video". Wählen Sie dort "Compression internal" und selektieren Sie den installierten PICVideo MJPEG Codec.

Klicken Sie hier auf "Configure" und geben Sie vor dem ersten Einsatz des Programmes im Bereich der "User Registration Number" Ihre persönliche Nummer ein, die Ihnen Pegasus per Mail geschickt hat.

Die Compressions-Qualität lassen wir vorerst mal bei 15 stehen. Klicken Sie zwei Mal auf OK und Sie sehen wieder den Capture-Bildschirm. Für die Leute, die eine etwas bessere Qualität wollen, besteht hier die Möglichkeit der Manipulation. Versuchen Sie mal 18 oder 20 als Einstellung.

Gehen Sie nun ins Menü "Capture" und wählen Sie den Testmodus. Sie können aber auch auf "F7" drücken.

Sollte nun der nachstehende Fehler auftreten (oder vergleichbar),

so schalten Sie im Menü "Video" einfach auf den Preview-Modus:

Von einem Video-Overlay spricht man in unserem Fall, wenn die TV-Karte das YUV-Bild in ein "Offscreen Surface" schreibt - einen nicht sichtbaren Teil des Bildspeichers. Dann übernimmt der Grafikchip die Aufgabe, das Videofenster zu skalieren, in den RGB-Farbraum zu konvertieren und an der gewünschten Stelle in das Monitorbild einzusetzen. Das Videofenster lässt sich dann auch über die PAL-Größe hinaus skalieren. Diese Technik wird vom Grafikkartentreiber nicht immer perfekt unterstützt, in einigen Fällen ist dieses Feature noch nicht einmal im Grafikchip implementiert. Der "Preview-Modus" sollte meistens besser gehen.

Stören Sie sich nicht daran, dass Sie das Ausgangsbild Ihres Camcorders evtl. nun nicht mehr vollständig auf dem Bild sehen - nicht weiter schlimm. Digitalisiert wird das kpl. Bild.

Wenn alle Einstellungen gemacht sind, speichern Sie sich die Einstellungen bitte ab. Und zwar im Capure-Menü unter "Preferences":

Klicken Sie alles an, wie oben dargestellt, und dann auf OK.

Nochmals zur Sicherheit "F7" klicken. Wenn keine Fehlermeldung mehr auftaucht und sich im rechten Fensterbereich was tut, scheint alles OK zu sein.

Schalten Sie Ihren Camcorder nun auf Wiedergabe und achten Sie darauf, dass er mittels Netzteil oder zumindest vollem Accu betrieben wird, damit Sie auch ein stabiles analoges Ausgangssignal haben.

Klicken Sie nun auf "F6" und der eigentliche Capure-Vorgang beginnt nach einer entsprechenden Abfrage:

Behalten Sie bitte die Anzeige "Frames dropped" gut im Auge. Hier wird die Menge der Bilder angezeigt, die nicht digitalisiert werden. Sollten Sie hier zu viele Bilder "verlieren", so gehen Sie ggfl. in der Auflösung herunter. Oder kaufen Sie sich einen schnelleren Rechner.... Nein Spaß beiseite, im Zweifel schauen Sie nochmals in meinen EDV-TIP "Rechner optimieren".

Bei meinem Testaufbau hatte ich folgendes Ergebnis:

Ich habe also nur 0,02% aller Bilder verloren. Das ist sehr gut. Auch wenn ich 40 oder 50 Bilder verloren hätte wäre das erträglich, wenn man sie nicht gerade alle an einer Stelle verliert. 

Die "Compressions-Raten" liegen mit 10,0 : 1 in der Qualität bei S-VHS bzw. Hi8. 

Sie können nun Ihren ganzen Film, oder Teile Ihres Films digitalisieren. Teure Schnittsoftware hat in der Regel auch ein eigenes "Capure-Programme". Deren Bedienung kann und will ich hier nicht beschreiben.

Ziel war es, einen Film mit möglichst geringen Kosten auf die Festplatte zu bekommen. Schauen wir uns also nochmals die Kosten an:

Die Billiglösung mittels TV-Karte liegt hinsichtlich der Kosten deutlich unter 250,- DM. Die Software ist Freeware bzw. frei verfügbar und damit kostenlos.

Wenn Sie noch nach kostenlosen Alternativen zu dem Pegasus PIC-Codec suchen, dann kann ich Ihnen noch den Codec Huffyuv benennen, der auch frei verfügbar ist:

Unter http://www.divx-digest.com/software/huffyuv.html  finden Sie Huffyuv (zur Zeit aktuell ist Ver 2.2 unter   http://cultact-server.novi.dk/kpo/huffyuv/huffyuv.html) in Form eines ZIP-Files. Bringen Sie das File auf Ihre Platte, entpacken Sie es und klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das *.inf - File. Klicken Sie dann auf installieren.

Alles andere geht automatisch.

Nach der Installation steht Ihnen dann in der Codec-Übersicht ein weiterer Eintrag zur Verfügung:

So richtig empfehlen kann ich den Codec allerdings nicht, da Sie sehr viel Platz für den kodierten Film brauchen, die Komprimierung ist zwar für MPEG-1 optimiert, jedoch meiner Meinung nach nicht so richtig brauchbar, zumal es zu sehr vielen verlorenen Frames bei hoher Auflösung kommt - zumindest bei meinem 450 MHz - Pentium.