Fernregie

'Black Box' für fernbedienten Videoschnitt - Teil 2

Praxis & Tipps | Praxis

Bis zur Anschaffung des ultimativen DV-Studios schneidet IRdeo, die lernende Infrarot-Fernbedienung (IR-) mit Video-Interface (-deo), das analoge Bildmaterial von Sony- und Panasonic-Camcordern zu sehenswerten Filmen. Nachdem in unseres Projektes die Grundlagen und die Hardware von IRdeo beschrieben wurden, ist nun der eigentliche Videoschnitt an der Reihe.

Das Hobby Videofilmen kann leicht zu einer Passion werden, die nicht unbeträchtliche Mittel an Zeit und Geld bindet. Um beim anschließenden Videoschneiden mit Digital-Videotechnik zu brauchbaren Ergebnissen zu gelangen (ruckelfrei, akzeptabler Ton, keine fehlenden Frames, Bild und Ton synchron) benötigt man eine leistungsfähige Ausstattung: hochdrehende Pentium-Prozessoren, PCI-Karten, SCSI-Peripherie, 32 oder besser 64 MByte Hauptspeicher, ein gutes Schnittprogramm, das in der Vollversion allein schon einen vierstelligen DM-Betrag verschlingt, und soviel Gigabyte Plattenplatz wie möglich. Erfahrungsgemäß geht leicht ein halbes Jahr ins Land, bis die Anlage so spielt, wie der verwöhnte Videofilmer sich das vorstellt.

Auch ohne eine derartig kostspielige Ausrüstung kann man dank der standardmäßig an den Camcordern vorhandenen Interfaces mit der hier vorgestellten Lösung mit Computerunterstützung Videofilme schneiden. Neben Camcorder und einem per Infrarotfernbedienung gesteuerten Aufnahmerecorder wird nur die serielle Schnittstelle des PC und die IRdeo-Platine zum Schneiden benötigt. Als Schnittechnik kommen dann zwar nur die als 'schnell' empfundenen 'harten Schnitte' in Frage, aber selbst Zusammenschnitte von mehreren Quellen sind kein Problem. Nur eines sollte vorweg klar sein: wie die großen Vettern ist das Windows-Programm IRdeo recht sensibel und sollte als einziges Programm laufen, zumindest unter Windows 95. Zwar sind keine fehlenden Frames oder Tonstörungen zu erwarten, aber die Schnittgenauigkeit und die Infrarotkommandos können durch gleichzeitig laufende Programme beeinträchtigt werden.

Beim einfachsten Aufbau für die hier beschriebene Schnittmethode mit IRdeo werden die Video- und Audioverbindungen des Zuspielers direkt mit dem Aufnahmerecorder verbunden. Das IRdeo-Interface kommt an eine freie serielle Schnittstelle des PC und auf der anderes Seite an die Datenschnittstelle des zuspielenden Camcorders. Während der Aufnahmerecorder im Zustand 'Aufnahmepause' verharrt, läuft der Zuspieler einfach im 'Play'-Modus. Der PC liest nun den Zählerstand des Zuspielers per Datenverbindung und steuert den Aufnahmerecorder bei den Zählerständen, die zuvor in der Schnittliste festgelegt wurden. Man nennt diese Methode auch 'linearen Videoschnitt'. Der geschnittene Film folgt linear dem Original, es werden einige Szenen 'herausgeschnitten'. Ein Zurückspulen des Zuspielers für chronologisch nicht aufeinanderfolgende Szenen (nichtlinearer Schnitt) ist hier noch nicht vorgesehen.

Einfachster Aufbau für einen Videoschnitt. Die Steuerung des Zuspielers erfolgt über Kabel, die des Aufnahmerecorders über Infrarot-Befehle.

An IRdeo können gleichzeitig bis zu drei Videogeräte von Sony, Panasonic oder anderen Herstellern angeschlossen werden, sofern diese entweder die Control-L- oder die 5-Pin-Edit-Buchse besitzen. Die Schnittstellen von JVC und Hitachi-Camcordern werden nicht unterstützt.

Die Verbindungskabel von IRdeo zur Kamera beziehungsweise zum Zuspieler müssen selbst angefertigt werden.

Nachdem man IRdeo aufgebaut und gründlich als IR-Fernsteuerung getestet hat, ist die Verbindung zum Video-Equipment herzustellen. Es gibt leider keine fertig konfektionierten Kabel, die diesen Zweck erfüllen würden - erneut ist Selbstbau angesagt. Kabel mit einem angegossenen geraden 3,5-mm-Stereoklinkenstecker eignen sich gut zum Anschluß an die IRdeo-Platine.

Die Verbindung dieses Kabels zu Sony-Geräten geschieht über einen 2,5-mm-Stereoklinkenstecker. Die Verdrahtung ist 'geradeaus': die Spitzen der beiden Klinkenstecker und die Massehülsen werden jeweils miteinander verbunden, der mittlere Ring kann frei bleiben. Es richtet aber keinen Schaden an, wenn man auch diesen Ring, der bei Sony-kompatiblen Geräten oft eine 5-Volt-Versorgungsspannung führt, durchverbindet.

Komplizierter ist der Fall bei Panasonic. Die benötigten Stecker für die Edit-Buchse sind nicht im freien Handel erhältlich. Da hilft nur eines: ein fertig konfektioniertes Kabel mit zwei Steckern kaufen, durchschneiden (etwas schmerzhaft angesichts des Preises) und entsprechend der Abbildung verbinden. Von Eingriffen in das Gerät zur Installation einer Standardbuchse sollte man tunlichst absehen. Die Masseverbindung (Gnd, Pin 3) liegt auf der Abschirmung des Kabels.

Alle Bedienelemente sind in IRdeos Videoschnitt-Fenster sichtbar; ein langes Handbuchstudium ist dafür wohl nicht nötig. Einige Tips zum Schneiden, eine kurze Erläuterung des Schnittbetriebes und eine Anleitung zur Bestimmung der Totzeiten des Aufnahmerecorders befinden sich zusammen mit dem Programm IRdeo an den bekannten Stellen zum Herunterladen ('Projekte' auf dem Heise ftp-Server). Eine Diskette zum Projekt wird von eMedia erhältlich sein.

Eine Besonderheit von IRdeo stellt der 'Live'-Schnitt (Taste 'Live' gedrückt) dar, der es gestattet, parallel zur Erstellung der Schnittliste einen Videofilm zu schneiden. In diesem Modus haben die 'Cut-In/Out' Tasten eine dreifache Funktion: sie übernehmen Zeiten des Zuspielers in die Schnittliste und steuern sowohl den Zuspieler als auch den Aufnahmerecorder. Gefällt der erste Versuch eines solchen 'Live'-Schnittes, dient die Schnittliste nur der Dokumentation. Andernfalls kann man die Schnittliste immer noch verfeinern, und die nächste Ausgabe des Films schneidet IRdeo selbständig.

Die Einhaltung der Zeitwerte ist bei jedem Gerät ohne sogenannten 'Timecode' ein Problem. Denn mit jeder Benutzung des Laufwerks (Start, Stop, Spulen, Einzelbild) verliert der Zählerstand des Videogerätes an Genauigkeit. Deswegen ist auch ein Programm, das mit großem Komfort Zählerstände in Schnittlisten übernimmt, nur dann eine Hilfe, wenn die Genauigkeit nicht durch viele vorherige Operationen inakzeptabel geworden ist. Dieses Problem verschwindet, wenn statt des Zählerstandes ein Timecode zur Festlegung der Schnitte benutzt wird. Der Timecode ist fest mit dem Videosignal verbunden und unabhängig von Ungenauigkeiten des Laufwerks. Während die IRdeo-Hardware auch einen Timecode unterstützt, wird er in der Software noch nicht verarbeitet. Entsprechendes Interesse vorausgesetzt, wird der Autor dies baldmöglichst nachreichen.

Neben der fehlenden Genauigkeit des Zählwerkes ist ein weiteres Problem beim Anfertigen der Schnittliste das in der Regel sehr langsam spulende Laufwerk der Camcorder. Diesen Mißstand kann man umgehen, indem man sich vom Rohmaterial des Camcorders zunächst eine Kopie auf dem Heimrecorder anfertigt. Damit kann man die interessanten Szenen sehr viel schneller zusammenstellen und dann in die Schnittliste übertragen, entweder per Papier oder per Datenschnittstelle und IRdeo. Wie oben bereits erwähnt, bieten die neueren Camcorder die Funktionalität, den Zählerstand des Bandes in das überspielte Bild einzublenden ('Display' oder 'Data' Knopf auf der Fernbedienung). Dieser auf der Kopie sichtbare Zählerstand unterliegt nicht den Schwankungen, die sonst durch Spulen des Bandes zustande kommen. Das Schneiden erfolgt dann natürlich wieder mit dem Original vom Camcorder.

Die Basisdaten eines Videos (Datum, Anlaß des Videos, die wichtigsten Akteure) sollten auf Titeltafeln erscheinen, die restliche Informationen gehören in den Abspann. Das sieht nicht nur gekonnt aus, es erleichtert auch die spätere Identifikation des Werkes. Mit abgefilmten Texttafeln und unterlegter Musik wird dieses Ziel schon sehr gut erreicht.

Genlock-Adapter (ab 600 Mark) erlauben das direkte Übernehmen des PC-Videosignals auf den Videorecorder. Eine spezielle Video-Karte, die direkt PAL-Signale an einem FBAS- oder SVHS-Ausgang liefert (wie die miromedia 3D) ist oft die preiswertere Lösung. Wenn das grundsätzliche Problem des Einspielens des PC-Videosignals auf den Aufnahmerecorder gelöst ist, kann man eines der zahlreichen Vertitelungs- und Präsentationsprogramme nutzen. Letztere eignen sich auch hervorragend für einen Vorspann, da sie den Ton direkt mit in die Präsentation einbinden.

Ein Versatz im Ton des fertigen Videos und generell eine schlechte Tonqualität werden eher wahrgenommen als ein unpassender Bildschnitt. Kleine Asynchronitäten und Sprünge im Bild schluckt der Zuschauer klaglos, wenn der Ton stimmt.

Stereorecorder eignen sich besonders gut zur Tonnachbearbeitung des geschnittenen Videos. Bei der Stereoaufnahme wird der Originalton in die Stereo-Schrägspur und gleichzeitig in die eigentliche (horizontale) Mono-Tonspur des Bandes geschrieben. Das sogenannte Audio-Dubbing erlaubt es nun, die Audio-Horizontalspur zu überspielen, ohne das Bild zu verändern. Der Originalton bleibt auf der Schrägspur für den nächsten Versuch erhalten.

Das Tonstudio des sparsamen Videoamateurs könnte zum Beispiel aus einem PC mit Soundkarte und einem der zahlreichen Tonbearbeitungsprogramme bestehen. Shareware-Applikationen (z. B. Cool von der c't-Shareware-Sammlung 6/97) versehen hier durchaus gute Dienste.

Die komplette Tonspur eines Videos ist als Audio-Datei zwar recht unhandlich, paßt aber noch gut auf die Festplatte. In Stereo sollte die Aufnahme auch dann erfolgen, wenn das Audiosignal nur als Monosignal vorliegt. Ein Kanal wird bearbeitet, der andere dient als Referenz. Nachdem Pegel angepaßt, Töne verschoben, Kommentare gesprochen, Musik unterlegt, Knacken und Rauschen entfernt sind, kann man im Stereomodus überprüfen, ob beim Zurückspielen Ton und Video auch wieder zusammenpassen werden.

Mit einer auf Stunden:Minuten:Sekunden und 25 Frames eingestellten Zeitachse haben Bild und Ton den gleichen Maßstab. Die Audioaufnahme bietet damit neben der eigentlichen Tonbearbeitung eine sehr gute Möglichkeit, die Schnittliste anhand des Tons zu verfeinern. An der Zeitachse läßt sich in Sekunden und Frames genau ablesen, wie lange zuviel oder zuwenig aufgenommene Worte dauern. Mit dieser Information läßt sich die entsprechende Stelle der Schnittliste für den nächsten Durchlauf sodann korrigieren. Mit einem Synchronstart des PC und des Videorecorders in der Betriebsart 'Audio-Dubbing' wird der bearbeitete Ton als Monosignal auf die horizontale Tonspur zurückgespielt.

Kaum konnten mit VideoX [3] Videoschnitte nach einer Schnittliste hergestellt werden, stiegen auch schon die Anforderungen. So wünschte die örtliche Theatergruppe, bei minimalem Budget natürlich, ihre Künste auf Video festgehalten zu wissen. Da sich im Bestand der Darsteller mehrere Sony-Camcorder befanden, entstanden mehrere Aufnahmen eines Theaterstückes aus unterschiedlichen Blickwinkeln der Premiere und eine spätere Aufnahme mit dem kompletten Stück. Ein Zusammenschnitt ließ sich dann problemlos mit der IRdeo Soft- und Hardware realisieren.

In der Schnittliste bestimmt man durch Eintrag der Kameranummer, welche Szene von welchem Zuspieler erfolgen soll. Zunächst gab es Bedenken wegen der Genauigkeit der Schnitte, da die einzelnen Zuspieler mehrfach gestartet und gestoppt werden mußten; aber selbst 50 Schnitte in 40 Minuten stellen ohne Timecode kein Problem dar.

Die Videomaske erreicht man als Menüpunkt 'Bearbeiten/Video'. Auch eine per 'Drag and Drop' auf das IRdeo-Icon gelegte Schnittliste startet den Videomodus.

Bis zu drei Sony-Zuspieler lassen sich während des Schnittes automatisch starten und stoppen. Nach dem ersten Startbefehl für einen Zuspieler läuft die Schnittliste selbsttätig ab. Diesen Komfort gibt es bei Panasonic-Zuspielern noch nicht; hier muß man entweder auf die nächste Version der IRdeo-Software warten oder die Zuspieler von Hand bedienen (Start und Stop).

Für den Profi stellt das Mischen von Videosignalen kein Problem dar. Der kostenbewußte Amateur kommt bei Preisen für brauchbare Videomischer, vor allem solche mit PC-Steuerbarkeit, ins Schwitzen. Zum Glück gibt es auch preiswertere Möglichkeiten, vor allem, wenn man sich auf 'harte' Schnitte beschränkt.

Die meisten Videorecorder bieten mehr als einen Eingangskanal für Videosignale an. Man kann also die verschiedenen Zuspieler an den Aufnahmerecorder anschließen und per IRdeo-Fernbedienung den Kanal umschalten. Dafür sind die Befehle 'Daumen hoch' und 'Daumen runter' in der Infrarot-Box des Videoschnitt-Fensters vorgesehen. Mit dieser Methode ersetzt IRdeo den externen Mischer. Sollte die Fernbedienung Ihres Aufnahme-Recorders den Befehl 'Kanal auf/ab' nicht besitzen, können Sie den (sicher vorhandenen) Code durch Scannen einer Universal-Fernbedienung bestimmen.

Die Buchsen X1 bis X3 der IRdeo-Platine können neben ihrer Funktion als Schnittstelle für Videogeräte auch andere Aufgaben erfüllen. Die drei Transistoren schalten ohne weiteres auch kleine Relais. Einige Videomischpulte lassen sich zudem über ihre sogenannte GPI-Buchse steuern; das ist aber noch Zukunftsmusik, weil noch nicht in IRdeo 1.0 implementiert.

Die Sony-Geräte senden mit jedem Halbbild, das heißt 50mal pro Sekunde, asynchrone serielle Telegramme zu je acht Byte mit 9600 Bit/s über die Control-L-Schnittstelle [2]. Eine längere Pause zwischen zwei Bytes markiert den Beginn eines neuen Telegramms.

Die Steuerung der Sony-Geräte geschieht durch 'Überschreiben' der ersten zwei Bytes eines Telegramms mit eigener Information, genauer durch Kurzschließen des Sendepegels mit ebenfalls 9600 Bit/s (entsprechend einer Bit-Dauer von 104 µs). Die Kunst, einen Befehl abzusetzen, besteht nun darin, sich auf die Telegramme zu synchronisieren. Ein dedizierter Microcontroller, wie er in Schnittsteuergeräten verwendet wird, hat damit natürlich keine Probleme. Es gelingt mit einigen Tricks aber auch mit einem PC und dem normalen seriellen Baustein. Der erste Trick besteht darin, die serielle Information des Sony-Gerätes nicht nur auf den seriellen RxD-Eingang des PCs zu schicken, sondern parallel dazu auch noch auf einen Statuspin (hier CTS). Per Polling kann man auf die steigende Flanke der eingehenden Bytes triggern. Wegen der Totzeiten im seriellen Baustein und der Verzögerung durch die Software gelingt es aber nicht, innerhalb der Erkennungszeit der steigenden Flanke des Startbits die serielle Ausgabe so zu starten, daß ein Sony-Gerät richtig befehligt wird.

Der nächste Trick besteht nun darin, die Definition der asynchronen Übertragung auszunutzen. Diese beginnt mit einem Startbit, es folgen einige Datenbits und schließlich ein bis zwei Stopbits. Überschrieben werden müssen nur die Datenbits. Das Befehlsbyte muß nun gegenüber dem empfangenen 'Leerbyte' so verschoben werden, daß das Startbit des gesendeten Bytes als erstes Datenbit erscheint. Damit hat man mindestens 104 µs Zeit, um nach der erkannten steigenden Flanke des Startbits das Befehlsbyte passend auszusenden. Da das Startbit eines Befehlsbytes immer als '1' interpretiert wird, muß dieses nicht nur 104 µs, sondern ein Vielfaches davon geschoben werden, abhängig davon, an welcher Stelle im zu sendenden Byte die erste '1' erscheint.

Das klingt genial, hat aber einen kleinen Haken: zur Steuerung müssen zwei Bytes direkt hintereinander ausgesendet werden. Glücklicherweise lautet das erste Befehlsbyte immer $18, womit es sich ohne Probleme versenden läßt. Eine eventuell notwendige Verschiebung auf das letzte gültige Bit (also der Befehl $80) würde das Konzept nicht ohne weitere Kunstgriffe aufgehen lassen.

Um die Sony-Steuerung erfolgreich durchführen zu können, ist zunächst eine Einmessung erforderlich. Dabei wird mit unterschiedlichen Verzögerungen im Raster von einer Mikrosekunde das Muster $55 gesendet. Anhand des parallel empfangenen Bytes kann man erkennen, um wieviel Bits das gesendete Byte verschoben wurde. Mit Hilfe einer Anpassung nach der Methode der kleinsten Abweichungsquadrate wird eine lineare Anpaßkurve der Form y = a*x + b bestimmt. Die Koeffizienten sind von sehr vielen Faktoren (unter anderem von den Verarbeitungszeiten im Prozessor, der Firmware, dem Bustakt) abhängig, die wegen der angewandten empirischen Methode aber nicht näher betrachtet werden müssen.

Die erfolgreiche Übertragung eines gesendeten Befehls läßt sich anhand des vom Sony-Gerät zurückgesendeten Statusbytes überprüfen. Die Routine zum Senden eines Befehls lautet nun konsequenterweise: Sende den Befehl so lange, bis der Statuswert dem erwarteten Wert entspricht. Gute Anpassungen benötigen ein viermaliges Senden eines Befehls. Die Routine benötigt unter DOS auf einem 8086-Prozessor dann auch in der Regel vier Versuche, bis ein Sony-Gerät Vollzug meldet. Unter Windows (3.1x und 95) werden, abhängig von der Bauart des PC und von der CPU-Geschwindigkeit, vier bis acht Versuche benötigt.

Die Funktion 'Sony_Send' in der Unit SIO.PAS enthält als Parameter das zu sendende Byte, die maximale Anzahl der Versuche und den erwarteten Status nach erfolgreicher Übermittlung des Befehls. Der Rückgabewert der Funktion gibt die Anzahl der Übertragungsversuche an, bis der Befehl erfolgreich abgesetzt wurde; negative Rückgabewerte signalisieren Mißerfolg. Einige Befehle lassen sich nicht über den Rückgabewert kontrollieren (Data Display, Einzelbild vor, Einzelbild zurück, Ausschalten). Hier gibt man als erwarteten Rückgabewert eine Null und vier Versuche an.

Nicht so 'einfach' wie bei Sony ist das Interface bei Panasonic zu beherrschen. Hier liegt eine synchrone Übertragung mit Clock- und korrespondierendem Datensignal mit circa 38 kBit/s vor. Die Baudrate kann zwar mit dem asynchronen Baustein des PC ungefähr eingestellt werden, aber die Interpretation der mit dem asynchronen Baustein empfangenen synchronen Signale verlangt sehr ausgefeilte Algorithmen. Neben den synchronen Signalen schickt Panasonic manchmal auch noch asynchrone Informationen über die Datenleitung. Nach dem Empfang sind also einige Korrekturen fällig: eventuelle asynchrone Information ausfiltern, das erste gültige Datenbit ergänzen (die erste '1' wird als Startbit fehlinterpretiert), Bits schieben, die Reihenfolge der Datenbits vertauschen. Der Sony-Algorithmus führt auch hier zu Ergebnissen, wurde aber wegen zu komplexer Algorithmen nicht weiter verfolgt.

Statt dessen werden nun Clock und Datensignal des Panasonic-Equipments über die Statusleitungen des SIO-Bausteins per Polling aufgenommen und ausgewertet. Die Panasonic-Steuerung geschieht (elektrisch) analog zu der von Sony. Auch hier kann man sich auf die einzelnen Bytes eines Telegramms einsynchronisieren und dann mit dem SIO-Baustein einen Befehl absetzen. Der Autor hat die Steuerung eines Panasonic-Gerätes allerdings bisher nicht vorgenommen und dieses Projekt auf naßkalte Tage und trübe Abende verschoben, zumal die Steuerung bis dahin ja auch per Infrarotbefehl erfolgen kann.

Die IRdeo-Software kann auch die VideoX-Schaltung [3] als Kanal 2 bedienen, wobei die VideoX-Schnittlisten nach einer kleinen Anpassung weiter verwendet werden können. Dazu wird in einer zuvor erzeugten 'fast leeren' IRdeo-Schnittliste ein Pseudoschnitt von Kanal 2 mit einem Texteditor gegen die VideoX-Schnitte ersetzt. Die Totzeiten des Aufnahmerecorders müssen in der Regel neu bestimmt werden. Kommentare sind mit einem ';' von den eigentlichen Schnitten abzusetzen, was bei VideoX nicht unbedingt erforderlich war.

Die Aufrüstung der VideoX-Fernsteuerung (bis dato über Kabel und Optokoppler an eine 'echte' Fernbedienung) auf das IRdeo-Konzept geschieht durch Nachrüsten einer Infrarot-Sendediode und eines Widerstandes an das bislang freie TxD-Signal der seriellen Schnittstelle (Kathode an Masse, Anode über Widerstand 470 [OMEGA] an TxD).

IRdeo 1.0 soll, neben voller Funktionalität als Videoschnittprogramm, auch als Anregung für eigene Projekte dienen. Für den Videoschnitt ist vorstellbar, neben Zuspieler(n) auch den Aufnahmerecorder per Kabel zu bedienen; dies würde größere Präzision in die Schnitte bringen. Die IRdeo-Hard- und Software erlaubt jetzt schon die universelle Steuerung von Videoanlagen, Kameras und sonstigen Geräten (z. B. fünf Minuten Werbung auf Knopfdruck überspringen, CD-Wechsler mit Musikdatenbank verbinden).

Anhand der unter Delphi und Pascal kompilierbaren Unit 'SIO.PAS' können diese eigenen Projekte verwirklicht werden. Windows-Programme lassen sich einfacher bedienen, unter DOS sind bei schlechterem Bedienungskomfort der Programme genauere Endresultate zu erwarten. Genügend Spielraum für eigene Experimente und kreatives Schaffen ist also reichlich vorhanden, und die Kosten bleiben in einem überschaubaren Rahmen. Die IRdeo-Bauteile sollten für 30 DM zu haben sein (z. B. bei segor, Berlin), und für die Software reicht ein abgelegter oder recycelter PC der vorletzten Generation. (cm)

Hinweise und Berichtigungen unter: c't-Projekte

[1] Dieter Bartoschak, Gary Bente, Rotlicht-Bestrahlung, Infrarot-Fernsteuerung am PC-Druckerport, c't 7/91, S. 200; Der PC sieht rot, Infrarot-Logic-Analyzer am Druckerport, c't 8/91, S. 174

[2] Carsten Meyer, Camcorder-Schnittstellen Panasonic Edit und Sony Control-L, c't 12/93, S. 287 und c't 1/94, S. 229

[3] Ekkehard Pofahl, Schnitt-Stelle, Linearer Videoschnitt mit einfachsten Mitteln, c't 11/96, S. 400

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