Ein Speicherformat für alles - kein Traum!

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Ein Speicherformat für alles - kein Traum!

Ein einziges Speicherformat für alle audiovisuellen Inhalte; ein Traum - keineswegs. Schon länger arbeitet man bei der SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) an der Standardisierung eines solchen Interoperable Master Formats (IMF). Der Standard ist bereits sehr weit gediehen. Aber es gab auch eine Zeit, in der die Arbeiten daran etwas schleppend verliefen, vielleicht weil nicht allen klar war, welch einen finanziellen und arbeitstechnischen Nutzen ein solches Format bringen würde.

Das amerikanische Unternehmen Netflix brachte dann ziemlich viel Bewegung in die Sache. Es beschloss nämlich, dass es künftig das alleinige Übergabeformat sein wird, das das Unternehmen als Quellenmaterial akzeptiert. Das hat die ganze Postproduktionsbranche etwas aufgeschreckt und den Markt ordentlich in Bewegung gebracht. Letztendlich brachte es aber eine sehr positive Entwicklung, weil sich nun viele andere Unternehmen auch stärker damit beschäftigten und die Vorteile, die sich aus dem IMF ergeben, erkannt haben.

Schließlich ist die Anwendung von Video-Bewegtbildern heute nicht nur auf den Amateur- und Broadcastbereich beschränkt. Sie werden auch für die unterschiedlichsten Einsätze sowohl bei Airlines, für die Erstellung von Blu-Rays, für Museen, Institutionen sowie vieles andere und für ihre Wiedergabe auf den unterschiedlichsten Geräten erstellt. Aber sie funktionieren oft mit unterschiedlichen Formaten, die nicht kompatibel sind. Traumziel ist es deshalb seit längerem, ein einziges Master-Format zu haben, mit dem sich dann Bild und Ton der Videoaufnahmen überführen lassen und aus dem wiederum in ein fast beliebiges Format ohne zusätzliche Qualitätsverluste codiert werden kann. Es wäre somit auch als Archivmaterial eine hervorragende Grundlage.

Es steckt eine riesige Aufgabe dahinter mit vielen technischen Spezifikationen und Schwierigkeiten, nicht zuletzt natürlich auch, weil sehr große wirtschaftliche Einzelfirmeninteressen hinter dem Ganzen stehen.

Einer, der seit Jahren an der Standardisierung des IMFs bei der SMPTE mitarbeitet, ist Prof. Dr. Wolfgang  Ruppel von der Hochschule RheinMain (Leitung der SMPTE-Gruppe App #5)

Er referierte kürzlich vor einer kleinen Gruppe während einer Archiv-Arbeitstagung des FA 3.4. der ITG in Berlin über das Format und deren bisherige Entwicklung.

Ein Master-Format für alle Verteilerwege

Das Interoperable Master Format, das IMF, ist ein sogenanntes B2B-Format, d.h., es ist nicht für einen Endkunden, also nicht für den Verbraucher, konzipiert, sondern ein reines Business-to-Business-Format. Ziel war und ist es, ein hochqualitatives Master-Format für alle Distributionskanäle zu schaffen, mit Ausnahme des für Filmtheater benutzten sogenannten DCP-Formats. Das IMF ist ein reines Austauschformat für audiovisuelle Inhalte und ermöglicht, alle Ton- und Untertitelversionen und eine Reihe weiterer Informationen als Metadaten  einzubinden, sodass verschiedenste neue Fassungen, zum Beispiel unterschiedliche Sprachfassungen, daraus erstellt werden können.

Die dafür zur Anwendung kommende Videokompression soll eine nahezu verlustlose Re-Encodierung in die Zielformate erlauben. Das IMF bietet die Integration von Regeln für die Ableitung von Distributionskopien (Film, Video on Demand, Pay-TV, Broadcast TV und vieles andere mehr). Zu diesen Informationen gehören

  • Encoder-Profile für die Video- und Audiokompression,
  • Pan- und Scan-Informationen,
  • Farbraumtransformationen sowie
  • Audio-Abmischungsregeln.

 

Das IMF ist ein Paketformat für Bewegtbildinhalte, das eine gemeinsame Ablage von Video, Audio und Datenessenzen ermöglicht. Das Konzept einer übergeordneten Playliste (Composition Playlist) ermöglicht dabei die Beschreibung unterschiedlicher Versionen eines Werkes, ohne dass die Essenzen selbst dupliziert werden müssen. D.h., zum Beispiel Sprachversionen, Schnittversionen, Untertitelversionen usw. können in einem solchen IMF-Paket abgelegt werden, ohne stets den Videoteil dazu ebenfalls mehrmals ablegen zu müssen.

IMF-Standards

Im wesentlichen besteht das Format aus einem Kern, dem sogenannten „Core Framework“ und zusätzlichen Applikationen. Hinzu kommen Standards zur „Output Profile List“. Das „Core Framework“ definiert Datenstrukturen, die von allen Applikationen genutzt werden. Es handelt sich um die SMPTE-Standards ST 2067-2 (Core Constrainst), -3 (Composition Playlist), -5 (Essence Components) und -8 (Common Audio Labels).

App #2 als Basic

Das Konzept der Applikationen ergab sich aus der Notwendigkeit zur Unterstützung unterschiedlicher Video-Codecs und Anwendungsfälle. Die App #2 ist gewissermaßen das Arbeitspferd und wird auch häufig als Synonym für das IMF benutzt. Sie deckt die ursprünglich angedachten Anwendungsfälle von IMF, den B2B-Ausstausch von Bewegtbildinhalten für die Vertriebswege (außer Kino) ab und bietet verlustbehaftete oder mathematisch verlustfreie Videokompression. Es gibt ferner noch eine Erweiterung (Extension), die App #2E, die bis UHD / 4K-Auflösung geht und HDR vorsieht. Innerhalb der Norm ST 2067 findet die App #2 Anwendung als JPEG-Kompression bei HD-Auflösung und für Standard Dynamic Range BT.709, sowie als JPEG 2000-Kompression bis 4K und 4K/UHD-Auflösung. Sie unterstützt Standard Dynamic Range und High Dynamic Range sowie die Farbräume BT.2020, P3D 65 und xvYCC.

Das IMF-Konzept ist auch für weitere Anwendungsfälle von Interesse, so zum Beispiel

  • für den Austausch und auch Archivierung von Kinofilmen in Ergänzung zur DCP, also nicht für die Kinodistribution (dafür gibt es die App #4, die bereits bei der SMPTE standardisiert ist)
  • Für die Langzeitarchivierung in höchster Qualität gibt es die App #5.
  • Auch der Rundfunkbereich ist am IMF in der Zwischenzeit sehr interessiert, und es gibt eine Arbeitsgruppe bei der EBU, die sich jetzt auch mit Metadaten-Formaten beschäftigt. Sie hat erkannt, dass bei IMF noch mehr Metadatenstrukturen gebraucht werden, um die dort typischen Rundfunk-Metadaten-Formate mit unterbringen zu können. Und es ist auch noch nicht ganz klar, ob es nicht vielleicht einen speziellen Codec für Rundfunkapplikationen geben wird. Man steht dem JPEG2000-Codec etwas reserviert gegenüber. Wiederum würde die Einführung eines eigenen Codec die Interoperabilität dieses IMFs etwas begrenzen

 

App #4 Cinema Mezzanine

Die Applikation #4 nennt sich Cinema Mezzanine, also gewissermaßen ein Kino-Zwischenformat. Es wird initiiert von der CST in Frankreich mit tatkräftiger Unterstützung des Fraunhofer-Instituts IIS in Erlangen. Es geht dabei um den Austausch kinematografischer Werke, die entweder vom analogen Film stammen oder auch auf „digitalen Film“ kommen. Diese Datenstruktur kann auch in einer Archivumgebung benutzt werden.

Die Videocodierung basiert dabei auf auf einer 16-bit-XYZ-Farbcodierung und ist damit an die DCP angepasst. Man kann damit die Daten direkt in die App #4 überführen. Die JPEG2000-Kompression, die dort spezifiziert wird, ist ausschließlich losless, genauer gesagt, mathematisch verlustfrei, d.h. eine de-komprimierte App #4-Datei entspricht 1:1 der ursprünglichen Datei.  Das ist der wesentliche Unterschied zum DCP, wo man ja relativ starke Datenkompression hat. Die örtliche Auflösung ist bereits vorgesehen für 8K, kann also im Gegensatz zur App#2 bereits 8K-Inhalte ablegen. Die Struktur der Filmrollen kann nachgebildet werden. Um die Implementation weiter zu vereinfachen benutzt die IMF-Applikation #4 Randbedingungen der IMF-Applikation #2 wann immer möglich. Mit den bisherigen Parametern, insbesondere die durch die linear wirkende Integer-Codierung lässt sich allerdings mit der App #4 kein HDR realisieren.

In Deutschland gibt es erste Hinweise, dass dieses Format bereits von einigen Produktionen verwendet werden soll, vermehrt in Frankreich.

App #5 Langzeitarchivierung

Die App #5 ist vielleicht als übergeordnetes Format am wichtigsten, weil sie letztendlich prinzipiell alle Möglichkeiten von Quellenmaterial zulässt. Sie wurde von der Oscar Academy of Motion Picture Arts and Sciences und allen großen Studios in Hollywood initiiert. Der Standard wird gerade bei der SMPTE intensiv bearbeitet. Der primäre Anwendungsfall für diese Applikation ist die Langzeitarchivierung von Filmmaterial, das bereits als ACES-Master vorliegt. Dazu muss man wissen, dass die amerikanischen Studios im Moment ACES-Masterfiles von ihren Dienstleistern verlangen. ACES ist ein recht erfolgreiches Format in diesem Bereich. Aus verschiedensten Gründen hat sich deshalb die Kombination von ACES und IMF angeboten, um ein konsistentes Format zu erreichen. Entsprechend ist das Bildmaterial natürlich ACES-codiert. Das ist eine unkomprimierte 16-bit-Float-Codierung, zwar ebenfalls mit einer linearen Transfercharakteristik aber jetzt eben in Float-Darstellung, die abhängig von der Quantifizierungsstufenhöhe zwar nicht konstant aber sehr gut angepasst an die menschliche Luminanzwahrnehmung ist. Im Bereich niedriger  Helligkeiten hat man eine sehr feine Helligkeitsauflösung und bei entsprechenden  dunkleren Werten  eine gröbere.

App #5  ist immanent HDR-fähig und in der örtlichen Auflösung und in der Bildwiederholrate praktisch nicht limitiert. Es gibt keine Begrenzung in der örtlichen Auflösung, und es wird auch keine Bildwechselfrequenz vorgegeben. Im Prinzip ist  jede Bildwechselfrequenz möglich, da ja keine Videokompression erfolgt. Natürlich kommt man bei hochauflösenden HDR-Bildern auf sehr hohe Datenmengen.

Es gab deshalb wohl auch Überlegungen ACES mit Datenkompression zu benutzen. Es scheint aber so richtig keiner daran interessiert zu sein, da eine Datenkompression immer mit einer höheren Störanfälligkeit verbunden ist, was gerade im Fall der Langzeitarchivierung „gefährlich“ wäre.

Das Über-Master-Format

Die Frage, die bei der App #5 indirekt dahintersteht, ist das lang gesuchte Über-Master-Format. Man spricht übrigens sogar in Hollywood vom Uber-Master-Format (nicht Über). Denn es gibt bei Anwendung von App #5 nur noch einen Satz an Videofiles, es ist insbesondere auch für Standard-Dynamic-Range, High-Dynamic-Range (HDR),  großem oder kleinerem Farbraum geeignet, und man kann daraus in alle Zielformate, die es gibt, transcodieren.

Doch so ganz ist der Traum vom Über-Master-Format heute noch nicht erreichbar. Denn dafür braucht man auch Metadatenstrukturen, die das sogenannte Trimming der Zielversion beschreiben sollten, das ja zusätzlich zur technischen Konversion, wie es die App #5 vorsieht, immer noch erfolgen muss. Man kann bereits heute mit den ACES-Tools recht gut in unterschiedliche Farbräume transcodieren.  Aber das Ergebnis ist im Grunde genommen nur eine erste Näherung, die dann in einem kreativen Prozess in der Postproduktion noch einmal nachjustiert werden muss. Ganz vollautomatisch lässt sich das im Augenblick nicht machen. Man arbeitet daran, auch diesen Vorgang noch anhand beschreibender Metadaten ablegen zu können. Doch wird es wohl noch einige Zeit brauchen, um das zu erreichen. Aber wenn das gelingt, wäre wahrscheinlich die Funktion eines Über-Master-Formats erfüllt.

Plugfeste - Wie stabil ist IMF

Plugfeste sind Ereignisse, in denen Geräte und Software getestet werden, um sie hinsichtlich ihrer Interoperabilität mit kommenden neuen Standards zu überprüfen. Sind sie standardkonform, dann muss man erwarten, das alles ordnungsgemäß verläuft. Aufgrund der unterschiedlichen Einbindung von Systemen und ihrer jeweiligen immens hohen Komplexität offenbaren Plugtest deshalb, wie stabil die Geräte die gestellten Aufgaben erfüllen, wo Unterschiede liegen und noch Nachbearbeitungsbedarf erforderlich ist, bis alle ordnungsmäß funktionieren.

Zur App #2 finden pro Jahr zwei bis drei Plugfests statt, auch in Europa. Das letzte Plugfest war am 1. Dezember 2016 in Los Angeles. Dazu hatten drei Studios sogenannte Testvektoren veröffentlicht und Quellenmaterial zur Verfügung gestellt. Und die Anbieter von IMF-Mastering-Programmen hatten die Aufgabe, IMF-Pakete gemäß der jeweiligen Studiospezifikation zu erstellen. Die Ergebnisse waren nach Aussagen von Teilnehmern sehr gut. Man konnte eine ausgezeichnete Interoperabilität feststellen. Alle Pakete waren auf allen Mastering-Stationen lesbar. Das war in den vorangegangenen Plugfesten nicht immer der Fall. Aber dieser Stand ist nun erreicht. „Weitgehend fehlerfreie“ IMF-Pakete bedeutet dabei, dass es noch kleinere Fehler gegeben hat, die aber unkritisch waren und sich in keinem Falle auf die Lesbarkeit auswirkten.

Norbert Bolewski


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