Video


HDTV und HD-Video


Testbild in PAL-Auflösung (720x576, Ausschnitt)

Testbild in HDTV-Auflösung (1920x1080, Ausschnitt)

HDTV ist der zuküftige Standard für hochauflösendes Fernsehen und für hochauflösendes Videomaterial. HDTV definiert zwei Auflösungen, die im Gegensatz zu PAL (720x576) und NTSC (720x480) deutlich mehr Pixel bieten: HDTV 720 (1280x720) und HDTV 1080 (1920x1080):


Übersicht über verschiedene Auflösungen

Die höhere Auflösung von HDTV bietet eine deutlich verbesserte Bildqualität gegenüber PAL und NTSC, insbesondere weil der Farbraum deutlich erweitert wurde und Bilder progressiv und nicht im Zeilensprung-Verfahren (interlaced) aufgebaut werden. Kammartige Artefakte bei schnellen Bewegungen gehören damit der Vergangenheit an. Die beiden Abbildungen rechts demonstrieren die Detailtreue von HDTV. Im Februar 2007 wurden wir in San Francisco anlässlich des Superbowls Augenzeuge von HDTV: wir wollen kein normales Fernsehbild mehr ! Also: alles bestens in der schönen neuen HDTV-Welt ? Leider ist das genaue Gegenteil der Fall...


DRM

DRM ist die Abkürzung für Digital Restriction Management. Diese Techniken, die Kopien und Aufzeichnungen (wir sprechen hier von Ihrem Videorecorder) von HD-Sendungen und -Filmen verhindern sollen, treiben bereits heute Benutzer mit externem Blueray- oder HD-DVD-Player und einem Fernsehgrät, das angeblich „HD ready“ ist, in den Wahnsinn. Im PC-Bereich sind die Probleme noch weitaus größer - doch der Reihe nach.


BlueRay und HD-DVD

HD-Filme werden entweder auf BlueRay-Scheiben oder HD-DVDs zum Verkauf angeboten. Auf diesen Datenträgern sind die Filme jedoch nur verschlüsselt gespeichert, um ein unerlaubtes Anschauen zu verhindern (die Dateien lassen sich selbstverständlich problemlos kopieren, nur sind sie ohne Entschlüsselung eben nutzlos - das Wort „Kopierschutz“ offenbart hier die Doppeldenkweise der Content-Industrie). Zu diesem Zweck besitzt jeder lizensierte Player (der also beispielsweise keine Aufzeichnungs-Funktion für das HD-Material haben darf) einen Schlüssel, mit dem sich die Daten decodieren lassen.

Ein solches Verfahren wurde bereits bei DVDs angewandt (CSS für Content Scrambling System) und konnte im Oktober 1999 umgangen werden: das Ausprobieren aller Schlüssel dauerte auf einem Computer mit 266 MHz Takt höchstens 17 Stunden, ein intelligenteres Verfahren lief am nächsten Tag in weniger als 0,1 Sekunden ab. Die Content-Industrie hat durch massive Lobbyarbeit das Verbreiten des zugehörigen Programms (deCSS) durch neue Gesetze für illegal erklären lassen. Ein Witzbold hat übrigens ein gleichnamiges Programm erstellt, das Webseiten von Cascading Style Sheets befreit, und das wir auch gerne hier verlinken: deCSS .

BlueRay und HD-DVD setzen ein neues Verfahren ein (AACS), das inzwischen ebenfalls umgangen wurde. Dies ist insofern von Bedeutung, als dass AACS mit geräteabhängigen Schlüsseln und „Key Revocation“ arbeitet. Das bedeutet, dass BlueRay-Scheiben und HD-DVDs die IDs von „vertrauenswürdigen“ Geräten enthalten und die Wiedergabe auf anderen Geräten unterbinden, da sie die für diese Geräte benötigten Schlüssel nicht mehr enthalten. Im Klartext: Sie besitzen einen BlueRay- oder HD-DVD-Player. Eine dritte Person verletzt die Integrität dieses Gerätemodells. Danach veröffentlichte Filme können nun nicht mehr auf Ihrem eigenen Gerät abgespielt werden, da die benötigten Schlüssel nicht mehr auf den Medien enthalten sein werden. Unnötig zu erwähnen, dass Sie für diese „Funktionalität“ einen höheren Kaufpreis bezahlt haben, und Ihr Player nun Schrott ist.

Sie fragen sich, warum überhaupt jemand eine Verschlüsselung umgehen will, wenn nicht zur Herstellung illegaler Kopien ? Antwort: um sich die teuer gekauften Filme überhaupt anschauen zu können...


HDCP - Kampf dem Kunden !

DVDs, HD-DVDs und BlueRay enthalten also verschlüsseltes Material, um unerlaubtes Anschauen zu verhindern. Dies allein ist schon absurd, schließlich hat man den Film ja gekauft, aber was nun folgt, kann nur noch kopfschüttelnd mit „Kampf dem Kunden !“ überschrieben werden.

Sobald das HD-Filmmaterial unverschlüsselt im Speicher des Players oder Computers vorliegt und auch entpacket wurde, muss es dargestellt werden. Die Content-Industrie versucht zu verhindern, dass das Signal an den Monitor digital kopiert wird (angesichts einer Datenrate von über 6 GB pro Sekunde ohnehin kaum machbar). Daher wird das unkomprimierte Videosignal mit einem Verfahren namens HDCP (High Definition Content Protection) erneut verschlüsselt und übertragen; erst das Fernsehgerät oder der Monitor entschlüsseln das Bildsignal wieder. Selbstverständlich verteuert dieses Ver- und Entschlüsseln der Bilder alle Geräte unnötig. Zusätzlich zieht HDCP noch große Probleme nach sich, besonders im PC-Bereich. Laut einer Umfrage der Zeitschrift SAT+KABEL lehnen daher 85% der Leser HDTV in seiner jetzigen Forum ab, insbesondere wegen der eingebauten DRM-Techniken und des hohen Preises.


HDMI- und DVI-Stecker

Die digitale Kommunikation mit einem Monitor findet im PC-Bereich heute über DVI statt. Dabei handelt es sich um die Kombination zweier Bussysteme: ein langsamer Bus dient der Übertragung von Steuersignalen, während ein hochgetakteter Bus die eigentlichen Bilddaten überträgt. Geräte, die „HD ready“ sind, haben einen HDMI-Eingang; dabei handelt es sich letztlich um DVI, das um eine Verschlüsselung der Signale erweitert wurde und einen etwas kompakteren Stecker verwendet.

Der bereits bei DVI vorhandene Bus wird bei HDMI dazu benutzt, die Schlüssel von Player und Bildschirm auszutauschen und so eine Verschlüsselung zu ermöglichen. Leider ist der Bus ein I2C-Derivat, er ist also für einen Übertragungsweg von ein paar cm entwickelt worden und verfügt über keine Schutzvorrichtungen für die Daten, nichtmal über eine einfache Paritätsprüfung. Daher sind Übertragungsfehler an der Tagesordnung, was sich in schlicht in einem schwarzen Bildschirm bemerkbar macht. Dasselbe passiert, wenn zwei vermeintlich „HD ready“-kompatible Geräte eben nicht zu einander kompatibel sind - was leider nur allzuoft vorkommt.

Doch es kommt noch schlimmer: was passiert, wenn der Bildschirm gar nicht über HDMI, sondern über DVI oder gar ein analoges VGA-Kabel angesteuert wird ? Auch hier ist die Antwort einfach: entweder wird das HD-Video künstlich herunterskaliert (wofür natürlich extra Rechenzeit benötigt wird), oder aber der Bildschirm wird gleich abgeschaltet. Das gilt auch dann, wenn Sie gar keinen Film von einer BlueRay-Scheibe oder HD-DVD abspielen, sondern sich Ihre eigenen HD-Urlaubsvideos anschauen möchten ! Dieses Verhalten von Windows Vista kann zur Zeit (Februar 2007) überall beobachtet werden, da noch gar keine HDCP-kompatiblen Grafikkarten erhältlich sind (die entsprechenden Angaben auf den Datenblättern von ATI- und nVidia-Grafikkarten beziehen sich lediglich auf die Möglichkeit, dies später durch ein zertifiziertes Treiber-Update hinzuzufügen). Im Klartext: wenn Sie heute mehrere tausend Euro für eine Highend-Grafikkarte und einen passenden Monitor ausgeben, so können Sie sich mit Windows Vista trotzdem keinen HD-Film in HD-Qualität anschauen ! Der grandiose Ausblick (Vista) entpuppt sich so eher als der trübe Blick auf den zugemauerten DRM-Gefängnishof...

Die Paranoia von Windows Vista geht jedoch noch weiter: um ein wie auch immer geartetes Abgreifen des HD-Videos zu verhindern, wird parallel zum Windows Media Player der Prozess MFPMP.EXE gestartet (Microsoft Foundation Protected Media Pipeline), der fortlaufend alle zertifizierten Komponenten wie Media Player oder Grafiktreiber überwacht:


DRM-Überwachung unter Windows Vista durch MFPMP.EXE

Bitte beachten Sie, dass MFPMP.EXE im obigen Screenshot mehr Rechenzeit verbraucht als der eigentliche Media Player ! Werden Unregelmäßigkeiten festgestellt, wird die Wiedergabe sofort eingestellt. Da auch hier mit „Device Revocation“ gearbeitet wird, gilt das oben gesagte: von heute auf morgen kann sich Ihre teure Highend-Grafikkarte in wertlosen Schrott verwandeln.


DESKWORK


DESKWORK-Logo (Standbild, HDTV 1280x720)
Klicken Sie das Bild an, um das Video herunterzuladen.
AVI-Format, MJPG

DESKWORK-Logo (Standbild, HDTV 1920x1080)
Klicken Sie das Bild an, um das Video herunterzuladen.
AVI-Format, MJPG

Und was bedeutet das alles für Sie als DESKWORK-Anwender ? Schon immer unterstützen wir ausschließlich unverschlüsselte Medien, beispielsweise MP3s für Klangdateien. Jüngste Entwicklungen scheinen diesen Standpunkt zu stützen: so hat Steven Jobs, CEO von Apple, im Februar 2007 die Abschaffung von DRM für digitale Musik gefordert, und die Plattenfirma EMI bietet erste Musikstücke im MP3-Format an. Unabhängige Musikfirmen gehen diesen Weg schon seit Jahren erfolgreich.

Im Video-Bereich geht DESKWORK ähnlich vor: Video-DVDs werden nicht unterstützt, allerdings können Sie problemlos alle unterstützten Videodateien (Microsoft AVI, Apple QuickTime und andere) im CD-Player von DESKWORK direkt von CD/DVD abspielen.

Seit Version 9.0 akzeptiert DESKWORK dabei Videodateien in Auflösungen bis 1920x1200, also einschließlich beider HDTV-Auflösungen. Seit dieser DESKWORK-Version ist es also möglich, HD-Videos in den unterstützten Formaten abzuspielen, ohne dass der Computer bestimmte Voraussetzungen wie HDCP-Unterstützung bieten muss - nur schnell genug muss er sein und genug Speicher haben. Dem Genuss Ihrer Urlaubsvideos in HD-Qualität steht also nichts mehr im Wege! Im Lieferumfang sind Testvideos mit dem DESKWORK-Logo als Standbild in verschiedenen Auflösungen enthalten:


Testvideos in allen gängigen Auflösungen für digitale Videos

Die Testvideos in den beiden HDTV-Auflösungen (1280x720 und 1920x1080) stehen rechts als AVI-Datei zum Download bereit. Sie enthalten Standbilder, um den Download von DESKWORK nicht unnötig zu vergrößern und der Live-CD gleichzeitig das Entpacken des gesamten DESKWORK-Pakets in ein RAM-Laufwerk sinnvoller Größe zu ermöglichen.


Bildschirmauflösung

Um hochauflösende Videos darzustellen, unterstützt DESKWORK seit Version 9.0 beliebige Bildschirmauflösungen bis 1600x1200 Bildpunkte. Dies ist eine vorläufige Grenze, da bislang kaum Bildschirme mit einer größeren Auflösung verfügbar sind und für höhere Auflösungen an diversen Stellen größere Zwischenspeicher eingerichtet werden müssen. Dies wird ggf. zukünftig erfolgen.

Da DESKWORK ein Singletasking-Betriebssystem ist, können DESKWORK-Applikationen eine beliebige Bildschirmauflösung wählen. Das Grafiksystem von DESKWORK ruht auf drei Säulen, um die verschiedenen Generationen von Grafikkarten und ihre Standards zu nutzen und damit die Skalierbarkeit von DESKWORK (386er-Systeme bis Highend-PCs) zu erhalten:



Architektur des DESKWORK-Grafiksystems (vereinfacht)


Textmodi

Die meisten DESKWORK-Programme arbeiten im Textmodus, da sein gitterartiger Aufbau für die Darstellung der DESKWORK-Oberfläche besonders geeignet ist. Abgesehen von der unterschiedlichen Größe werden alle Textmodi identisch benutzt, so dass Treiber im eigentlichen Sinne nicht erforderlich sind:


Einstellen der Bildschirmauflösung

Die Auflösungen mit einer Breite 720 und 752 Bildpunkten werden von DESKWORK erzwungen („tweaked“) und funktionieren nicht auf Laptops und den meisten Flachbildschirmen.


VGA-Grafikmodi

Die zweite Säule des Grafiksystems sind die standardisierten VGA-Grafkmodi, die von allen VGA-Karten bereitgestellt werden. Die 3D-Engine von DESKWORK, Fx3D, nutzt einen Grafikmodus mit 320x400 Bildpunkten bei 256 Farben. Alle DESKWORK-Spiele nutzen einen dieser Grafikmodi und sind somit auf allen PCs mit VGA-Karte lauffähig. Die Auflösung von 360x480 Bildpunkten wird von DESKWORK erzwungen („tweaked“) und funktioniert nicht auf Laptops und vielen Flachbildschirmen.


Weitere (hochauflösende) Grafikmodi

Hochauflösende Grafikmodi mit 256 Farben und Echtfarben stellen die dritte Säule des DESKWORK-Grafiksystems dar. Da nur grundlegende Funktionen durch den VESA-Standard normiert sind (falls die Grafikkarte überhaupt ein VBE-BIOS besitzt), sind für diese Grafikmodi zusätzliche Treiber erforderlich, die für ältere ISA- und VLB-Karten vom DESKWORK-Modul LEGACY bereitgestellt werden, und für moderne PCI- und AGP-Grafikkarten vom Modul PCIAGP. Einige dieser Treiber stellen auch Funktionen zur Hardware-Beschleunigung bereit, etwa für Grafikkarten der Hersteller ATI, Cirrus Logic, Intel, Matrox oder S3. Die Erkennung dieser Grafikkarten und ihrer Funktionen läuft automatisch ab und kann vom Benutzer nicht beeinflusst werden.

Da eine Grafikkarte Bildschirmmodi beherrscht, die der angeschlossene Monitor vielleicht nicht darstellen kann, kann der Benutzer die maximale Auflösung unter „Benutzerlimit“ beim Einstellen der Auflösung (s.o.) begrenzen.


Videoausgabe

Die Ausgabe von HD-Videomaterial gestaltet sich dabei auch jenseits von DRM auffallend schwierig. Die meisten Betriebssysteme nutzen dafür die Overlay-Funktionalität, die moderne Grafikkarten bereitstellen. Sie sind in der Regel dafür gedacht, Videobilder hochzuskalieren, also etwa 320x240 Pixel auf Vollbildauflösung zu bringen. Bei HD-Videos muss jedoch der umgekehrte Weg gegangen werden: in der Regel muss das Videobild auf die erforderliche Bildschirmauflösung herunterskaliert werden. Viele Grafikchips können dies nicht, so dass man statt der oben angebotenen AVI-Dateien nur ein grünes oder pinkes Rechteck auf dem Bildschirm sieht.

DESKWORK führt die Skalierung von Videobildern, egal mit welchem Faktor, im Modul MMVIDEO selbst durch, so dass die Ausgabe von HD-Videos kein Problem darstellt. Gegebenenfalls kann so ein Video mit 1920x1200 Bildpunkten in 320x240 bei 256 Farben dargestellt werden.


Weitere Informationen

In diesen Dokumenten finden Sie weiterführende Informationen zu digitalem Video.

Analyse und Bewertung verschiedener wichtiger Videoformate
Diplomarbeit
Stand: 12.07.2003