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Luminanzstauchung in Videoschnittprogrammen

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Nachfolgend versuche ich die Frage zu klären, ob meine Videoschnittprogramme die aufgenommenen HD-Videos in der Luminanzbandbreite (Helligkeit) nach dem Rendern stauchen, d.h. ob in den Glanzlichtern oder im Schatten Zeichnung verloren geht oder nicht. Manche Codec schränken/stauchen den Dynamikumfang einer Videoaufnahme ein, d.h. es kommt zum sog. Clipping. In Slashcam ist schon von einigen Jahren davon berichtet worden im Falle von SD-Videos. Das Problem ist aber auch heute im Zeitalter des HD-Videos nach wie vor vorhanden.

In Videofachmagazinen und normal zugänglichen Fachbüchern findet man praktisch nichts oder nur sehr wenig darüber. Die Hersteller halten sich in dieser Qualitätsfrage vornehm zurück.

Luminanzstauchung nach dem Rendern

Nachfolgend untersuche ich folgende Videoschnittprogramme:

  • Grass Valley Edius Neo

  • Pinnacle Studio 12 Ultimate

  • Adobe Premiere Pro CS3 mit dem Adobe MediaEncoder (MainConcept)

  • Adobe Premiere Pro CS3 mit dem PCE-Encoder (Grass Valley)

Für die Untersuchung habe ich einen Clip der Canon HV30 von "Wolfgang's VideoBlog" verwendet und zwar diesen hier. Dieser Clip wird mit den NLE-Encodern in eine neue Videodatei mit den Standard-Einstellungen gerendert und dann in der Timeline von Premiere Pro CS3 vermessen. Videos die in das Projektfenster und dann auf die Timeline von Premiere Pro CS3 geladen werden, entsprechen zunächst dem Original-Kamera Video, bzw. den geladenen und bereits gerenderten Videos, d.h. hierbei tritt noch keine Veränderung der Luminanzbandbreite und genau zu diesem Zeitpunkt wird die Luminanzausdehnung vermessen. Im Falle Edius Neo und Studio 12 Ultimate wird nicht vollständig neu durchgerendert, hier kommt die schnelle Segmentcodierung bzw. MinimalRendering (manchmal auch SmartRendering genannt) zum tragen. Im Falle Premiere Pro CS3 wird dagegen immer vollständig neu durchgerendert, auch mit dem PCE-Plug-in.

Als Meßwerkzeug benutzte ich den Wellenform-Monitor von Premiere Pro CS3. Der Monitor „Wellenform“ zeigt ein Diagramm mit der Signalintensität im Videoclip an. Die horizontale Achse des Diagramms entspricht dem Videobild (von links nach rechts) und die vertikale Achse der Signalintensität in der Einheit IRE (Institute of Radio Engineers). Die Beschreibung des Wellenform-Monitors findet man hier.

Bild 1: Verkleinerung des Original-1440x1080 HDV-Frames von Canons HV30

Messergebnisse mit dem Wellenform-Monitor

Wir vergleichen nachfolgend die Veränderungen der Luminanz-Bandbreite in Vertikalrichtung miteinander...

Im Wellenform-Monitor sehen wir oben die Ausdehnung der hellen- und unten der dunklen Bereiche im Video... 

Vertikal-Skala links = IRE-Einheiten von 0,1 bis 1,2 Volt
Grünliche Bildpunkte = Luminantverteilung im Video
Vertikaler Strich rechts = Signalbandbreite

Bild 2: Edius Neo; ungerendert, Luminanzbandbreite 0,3-1,075 Volt

Bild 3: Edius Neo, gerendert; Luminanzbandbreite 0,3-1,075 Volt,
praktisch kein Luminanzverlust

Bild 4: Studio 12 Ultimate, gerendert; Luminanzbandbreite 0,3-1,075 Volt
praktisch kein Luminanzverlust

Bild 5: Premiere Pro CS3, gerendert mit dem MediaEncoder(MC);
Luminanzbandbreite 0,3-1,0 Volt, deutliche Stauchung der Luminanz
 im oberen Bereich bei den Lichtern

Bild 6: Premiere Pro CS3, gerendert mit dem PCE-Plug-in;
Luminanzbandbreite 0,275-1,075 Volt der obere Bereich bei den Lichtern bleibt leicht verschoben erhalten, der untere Bereich mit den Schatten wird etwas verstärkt

Man kann nach diesem Test festhalten, dass im Falle von EDIUS Neo, Pinnacle Studio 12 Ultimate der Luminanzausdehnung von der Aufnahme praktisch nicht verändert wird (Bild 3 und 4) durch das Rendering (SmartRendering!). In Premiere Pro CS3 mit dem PCE-Plug-in wird die Luminanzausdehnung bei den Lichtern kaum verändert (Bild 6), bei den Schatten sogar etwas verstärkt genutzt gegenüber der Original-Aufnahme. Der MediaEncoder von MC in Premiere Pro CS3 staucht dagegen den Bereich in den Lichtern, siehe Bild 5.

Was soll man nun davon halten?

Ein Teil der Videofilmer will, dass die Luminanzausdehnung so erhalten bleiben soll nach dem Rendering wie es die Kamera geliefert hat. Adobe verweist dagegen darauf, dass von den Fernsehanstalten die Luminanz-Grenzwerte für das Senden mit IRE 0 bzw. 7,5 bis 100 klar festgelegt sind und genau das von Premiere Pro CS3 mit dem MC-Encoder sichergestellt wird bei der Videoausgabe auf einen TV. Das war zweifellos für die Betrachtung von Videos früher auf den Röhren-TVs richtig. Heute haben wir aber LCD oder Plasma-HDTV und diese Geräte sind zumindest zum Teil in der Lage den vollen theoretischen Luminanzbereich eines Video von Super-Schwarz(0) bis Super-Weiss(255) darzustellen. Andererseits haben wir nie in allen aufgenommenen Videos die ganze Luminanz-Bandbreite. Luminanzwerte zwischen 0 und 16 kann man ruhig unter den Tisch fallen lassen. Wichtiger sind da schon die Werte oberhalb von 235, etwa bei Weiss-Glanzlichtern auf kleineren Objekten oder super hell leuchtende Farben, andererseits soll ein Video auch keine weiss ausgefressenen Stellen haben. Wie schon oben erwähnt, sind beim Fernsehen keine voll gesättigten Farben erlaubt. In der Natur kommen sie auch nicht vor. Selbst ein Klatschmohn bei Sonne hat kein voll gesättigtes Rot. Ein Problem können Computergrafiken sein, bei denen man die Sättigung einer Farbe durchaus auf 100% (manchmal RGB-Einstellungswert 255) bringen kann.

Was macht also ein Premiere Pro CS3 User bei Schnitt von Canopus HQ-AVI?

Entweder er nimmt die Stauchung der Luminanzausdehnung per MC-Encoder in Kauf, weil das fehlende Super-Weiss doch keinem seiner Bewunderer auffällt oder er verwendet den ProcoderExpress V1.12 als Plug-in für die Ausgabe seiner Videos auch Canopus HQ-AVI heraus.

Der Luminanzbandbreite bezüglich Super Weiss bleibt auch bei Verwendung von Canopus-HQ-Avis aus der Konvertierung von AVCHD-Files erhalten, wenn man die Ausgabe mit dem Procoder Express Exporter durchführt, siehe hier.

Adobe Premiere Pro CS3 bietet in der Videofiltersammlung z.B. die Filter "Luminanzkorrektur" und "Luminanzkurve" an, damit sich der VideoCutter entsprechend "austoben" kann. Dies sollte aber in einem extra Thema mal betrachtet werden.

Zum Glück sieht man auf dem heimischen HDTV kaum Videos mit voller bzw. gestauchter Luminanzausdehnung nebeneinander, so dass man nicht sehen kann was einem entgangen ist. Für manche "Pixelzähler" ist allerdings schon die Gewissheit, dass keine Luminanzstauchung bei seinem NLE auftritt eine Beruhigung...

Neu am 20.Nov.2008 zu Premiere Pro CS4:

Vom User Jörg aus dem Digitalschnittforum habe ich obige Video-Datei bekommen, die mit dem neuen Adobe MediaEncoder in Premiere Pro CS4 gerendert worden ist. Das Meß- Diagramm dazu sieht so aus:

Bild 7: Premiere Pro CS4, gerendert mit dem MediaEncoder(MC);
Luminanzbandbreite 0,3-1,075 Volt, praktisch kaum Luminanzverlust

Adobe hat es sich also nun doch noch überlegt, den oberen Luminanzbereich nicht zu stauchen, so wie das bei anderen NLEs schon länger so ist.

Ich hoffe Ihnen hiermit eine Anregung gegeben zu haben die Luminanzausdehnung Ihres gerenderten Videos zu ermitteln. Es gibt ja noch viel zu untersuchen, z.B. wie sich das Rendering auf Effekte/Überblendungen auswirkt, dann wenn nicht veränderte Videoteile (SmartRendering) mit gerenderten Videoteilen gemischt ausgegeben werden...

Linkliste

Luminanz (Beitrag Slashcam)

Umrechnungsfehler (Beitrag Slashcam)

X.v.Colour (Beitrag Wikipedia)

 

Bruno Peter Hennek, 16. November 2008