Warum hat NTSC-Material eigentlich 29,97fps? (Und 24p entsprechend 23,976fps?)

Gubel

Hallo!

Die Frage steht eigentlich schon im Titel...

Die heutigen, üblichen digitalen Frame-Rates entspringen ursprünglich ja aus den nativen Frequenzen von analogen PAL- und NTSC-Übertragungssystemen, und deren Frequenzen aus der Netzfrequenz.

Analoges PAL-B/G/I... hat 25fps (bzw. 50 Halbbilder/sec.), weil in Europa (und wo es sonst verwendet wird) 50Hz Netzfrequenz herschen...

In USA (und anderen Ländern mit "M"-Standard) hat man aber doch nativ 60Hz Netzfrequenz. Warum hat (analoges und "digitales") NTSC dann aber 29,97fps (bzw. 59,94 Halbbilder/sec.)?
Das ist ja ein Faktor 1000/1001. Warum ist das so?

Daraus resultierend die Frage:

"Filme" werden/wurden (ja immernoch) mit 24fps gedreht (das kommt von der früheren Zelluloid-Bildfrequenz).
Bei der Ausspielung über 50Hz-(PAL)-Systeme wird ein simpler Speedup gemacht (24->25fps) und der Ton ebenfalls entsprechend schneller gemacht (ca. 4%).
Bei der Ausspielung über 59,94Hz-(NTSC)-Systeme wird erst ein (vernachlässigbarer) Speed-Down 24->23,976fps (das 1/2,5-fache von 59,94) und das dann per Telecine-Verfahren auf 59,94 fields/sec. aufgeteilt.

24fps-Filme tauchen bei nativer Speicherung (z.B. auf BluRay-Disc) dann immer als 23,976fps auf...
Werden diese "geringfügig langsameren" 23,976 nun überall verwendet? An sonsten gibt es ja nun auch Digi-Cams, Handys etc. die mit _30_ fps filmen, statt mit 29,97.
Echte _60_ Hz hingegen z.B. bei Monitoren auf (PC, TV, Laptop, ...).

Das heißt bei Filmen oder NTSC-Material gibt es immer alle ca. alle halbe Minute einen leichten "Ruckler", richtig?

Warum hat man diese krummen Zahlen genommen? Entstand wohl aus dem analogen NTSC, aber warum hat das so einen krummen Wert?

Gruß Alex

LigH

Soweit ich mich erinnere, hat das was mit der Farbcodierung im analogen Videosignal beim Fernsehen zu tun. NTSC ist ja ein erheblich verrufenes Format, was die FBAS-Modulation der Chrominanz angeht; nicht umsonst trägt es den Spitznamen "Never The Same Color": NTSC-Fernseher hatten häufig auch einen Regler für den Farbton, weil dieser sich gern mal im Verlaufe der Übertragung verschob. Dieses Problem wurde bei PAL vermieden, indem dort Phasenfehler eher auf die Farbsättigung wirken, die weniger auffällig ist, und durch abwechselnde Polarität sich Fehler zwischen zwei Halbbildern ausgleichen.

Wenn nun die Frequenz des Stromnetzes und die Bildfrequenz beide ziemlich exakt 60 Hz wären, dann würde es durch Interferenzen zwischen der Bild- und der Ton-Trägerfrequenz auf alten NTSC-Röhrenfernsehern zu einer "Intermodulation" kommen, sichtbar als über den Bildschirm rollende dunkle Balken, weil der Abstand zur Ton-Trägerfrequenz aus Kompatibilität zum Schwarzweiß-Fernsehen so niedrig auf 4,5 MHz belassen wurde. Deshalb wurde die Bildrate tatsächlich gleichmäßig leicht verringert. PAL hat mit einer Differenz von 5,5 MHz deutlich mehr Spielraum und Abstand zwischen Ton-Trägerfrequenz und Video-Bandbreite.

Der Unterschied würde bei dem genannten Verhältnis 1001/1000 also nach 16 min 40 s auf 1 Sekunde anwachsen. Auch Flachbildschirme stellen sich bei Wiedergabe von NTSC auf 60000/1001 fps ein; der Grafiktreiber rundet hier bei der Angabe der Framerate gnadenlos die 59,94 auf 59 ab, nur zum Platzsparen in der Anzeige.

Gubel

Zitat

NTSC ist ja ein erheblich verrufenes Format, was die FBAS-Modulation der Chrominanz angeht

Das ist mir bekannt, betrifft aber wohl nur die analoge HF-Übertragung, also wenn das FBAS-Signal über Antenne, Kabel oder Satellit übertragen wird...
Ja, das ist dieser "Hue"-Regler" - bei TV-Karten etc. ist der ja deaktiviert, wenn PAL eingestellt ist...

Zitat

Deshalb wurde die Bildrate tatsächlich gleichmäßig leicht verringert.

OK. Das gibt also generell: 29,97 bzw. 59,94...
Warum dann aber ein so "krummer" Wert?

Zitat

der Grafiktreiber rundet hier bei der Angabe der Framerate gnadenlos die 59,94 auf 59 ab, nur zum Platzsparen in der Anzeige.

Aha! Deswegen gibt es (wenn man den PC per HDMI/DVI an einen Flat-TV hängt) 50, 59 und 60 Hz!
Habe mich schon immer gefrage, warum es da 59 und 60 gibt...jetzt weiß ich's!
Bei reinen "PC"-Monitoren gibt es ja oft nur 60Hz, und bei Röhren eben auch 75, 85, 100, 120 - je nach Auflösung und Monitor.
Über VGA-Kabel (Analog-RGBHV) wurde ja nur ab 60Hz aufwärts standardisiert, obwohl technisch ja auch 50Hz gehen würde...

Okay, und ein ge-de-telecined-ter (3:2-Pulldown) NTSC-Film hat dann 23,976 - logisch. Das ist dann theoretisch ein "ganz leichter" Speed-Down. Und diese Frequenz verwendet man auch IMMER Spielfilmen auf BluRay-Disc...?

Selur

Hier eine technischere Erklärung: http://glydeck.blogspot.de/2011/07/why-do…es-and-not.html

LigH

Zitat von Gubel

Warum dann aber ein so "krummer" Wert?

Sicherlich weil der Unterschied sehr gering ist (also unmerklich für den Betrachter), dabei aber gerade noch ausreichend groß zur Vermeidung des unerwünschten Nebeneffektes, und sich außerdem durch einen Ganzzahlbruch darstellen lässt.

Alles in allem aber Spekulation. Das Standardisierungskommitee hat das so festgelegt. Basta. Die werden sich sicher nicht erklärt haben.
__

P.S.:

Zitat von Selur

Hier eine technischere Erklärung

Hmm, na gut, also "Ingenieurs-Mathematik".
__

Zitat von Gubel

Aha! Deswegen gibt es (wenn man den PC per HDMI/DVI an einen Flat-TV hängt) 50, 59 und 60 Hz!

Genau. Sind eigentlich neben 50,0 und 60,0 auch 59,94 Hz, nicht 59,0.

So geringe Differenzen in den Bildwiederholraten sind eigentlich ohne weiteres "im Toleranzbereich" für die Synchronisation (also in dem Sinne, dass die Steuer-Elektronik nun nicht gleich jammert "ich versteh das Signal nicht"), deshalb müsste man es kaum separat als Timing aufführen.

Zitat von Gubel

Bei reinen "PC"-Monitoren gibt es ja oft nur 60Hz, und bei Röhren eben auch 75, 85, 100, 120 - je nach Auflösung und Monitor.
Über VGA-Kabel (Analog-RGBHV) wurde ja nur ab 60Hz aufwärts standardisiert, obwohl technisch ja auch 50Hz gehen würde...

Würde dann aber grauenhaft flimmern bei PC-CRT-Monitoren; deren Leuchtstoff hat nämlich eine deutlich geringere Nachleuchtzeit als bei Fernsehern (bei denen durch das Nachleuchten schön das Interlacing kaschiert wird).

Gubel

OK! Danke!

Verstanden - abgehakt!

Und im BluRay-Video-Standard verwendet man für Spielfilme auch IMMER 23,976, ja? Oder findet man da auch 24,00fps? (hatte ich bis jetzt noch nicht, also immer 23,976 - hab aber auch nicht viele BluRays...^^)

Also immer die Original-Rate beibehalten (logisch!), nur bei PAL-Filmen *könnte* man einen Speed-Down machen (auf 23,976? oder 24,00?). Das mache ich aber nicht, weil's aufwändig ist (wegen Ton-Spur, Resampling - da müsste ich immer mit Audacity ran...)...

Und bei der Ausgabe von "PAL" über den PC an TV optimalerweise "50Hz" einstellen und bei der Wiedergabe von "Film"/Bluray/NTSC-Pulldown immer "59Hz"...

LigH

Wikipedia: Blu-ray Disc – 4. Videoauflösung auf Videoabspielgeräten

Es gibt 24,0 fps für echten Foto-Kinofilm, aber keine 30,0 / 60,0 fps.

Skiller

Zitat von Gubel

Und im BluRay-Video-Standard verwendet man für Spielfilme auch IMMER 23,976, ja? Oder findet man da auch 24,00fps?

Es gibt einige wenige Blu-ray Discs, auf denen der Film mit genau 24,0 fps abgelegt ist. Ist aber sehr selten, hatte selber auch noch keine, wobei ich auch nicht so viel mit Blu-ray zu tun habe.

Gubel

Zitat

Wikipedia: Blu-ray Disc – 4. Videoauflösung auf Videoabspielgeräten

Es gibt 24,0 fps für echten Foto-Kinofilm, aber keine 30,0 / 60,0 fps.

OK, also für "Film" gibt es sowohl 23,976 als auch 24fps - also *könnte* man für Spielfilme beides verwenden. Dann hab ich wohl bisher immer 23,976er erwischt, oder man macht es generell so...

Für "Video" hat man sich dann also an die alten Gegebenheiten gehalten, 25/50i/p und 29,97/59,94p...
...wundert mich nur, dass man für die SD-Auflösungen (720x576 / 720x480) nur 50i und 59,94i spezifiziert hat - bei DVD gibt's da auch 25p und 29,97p. Progressives Material muss man dann halt als interlaced encodieren (ändert ja eigentlich nix).

Mir ist auch mal aufgefallen, dass fast alle Film-DVDs (progressives Material) in den meisten Fällen als Interlaced-MPEG2 encodiert werden...das verschenkt höchstens Bitrate und aktiviert sinnloserweise den Deinterlacer im Abspielgerät (bei P-Ausgabe)...

Abschließende Frage:
Es gibt ja ein paar BluRay-Player, die noch analoge SD-Videoausgänge haben (die Panasonic BluRay-Recorder haben auf jeden Fall Scart). Außerdem kann man auch über HDMI jeden Player auf 576i-Ausgabe stellen.
Was macht ein solcher Player, wenn man am PAL-Ausgang (576i) abgreift und eine "Spielfilm"-Bluray abspielt? Das muss doch furchtbar ruckeln!! Oder können die sogar live ein PAL-Speedup machen?

Selur

Zitat

Oder können die sogar live ein PAL-Speedup machen?

Sollten sie auf jeden Fall können, da es einen 'euro' (24->25fps) flag für den H.264 Videostream in Blu-rays gibt.

Gubel

Zitat

Sollten sie auf jeden Fall können, da es einen 'euro' (24->25fps) flag für den H.264 Videostream in Blu-rays gibt.

Interessant...also der Stream hat dann "nativ" zwar 23,976 oder 24fps, aber das Flag "erlaubt" dem Player einen Speedup für PAL-Ausgabe...

Ich wollte das theoretisch nur mal wissen, an sich gebe ich mich mit Standalone-Playern nicht mehr ab, habe gar keinen mehr (außer einem DVD-Recorder von Panasonic, aber der ist für andere Zwecke)...
Das läuft bei mir alles nur noch über PC - BluRay-Laufwerk und gut is...

Skiller

Ich glaube, mit dem "Euro Flag" ist ein "Euro-Pulldown" gemeint, kein Speedup.

Dabei wird das 23,976 fps Video auf 50 Fields verteilt. Das heißt, pro Sekunde wird zwei mal jeweils ein Original-Frame drei Fields lang ausgegeben, statt zwei Fields. Das bedeutet, es gibt zwei mal pro Sekunde einen leichten Ruckler. Ist aber nicht so schlimm, wie es klingt.

Gubel

Zitat

Ich glaube, mit dem "Euro Flag" ist ein "Euro-Pulldown" gemeint, kein Speedup.

Dabei wird das 23,976 fps Video auf 50 Fields verteilt. Das heißt, pro Sekunde wird zwei mal jeweils ein Original-Frame drei Fields lang ausgegeben, statt zwei Fields. Das bedeutet, es gibt zwei mal pro Sekunde einen leichten Ruckler. Ist aber nicht so schlimm, wie es klingt.

Also im Prinzip "ähnlich" wie bei einer NTSC->PAL-Normwandlung, nur dass da entweder 29,97 oder 59,94 Frames auf 50 Frames aufgeteilt werden...

Naja, ein Speed-Up wäre da besser - aber who cares?

Wollte nur mal wissen wie das so läuft...

Selur

Zitat

Wollte nur mal wissen wie das so läuft...

Wie das wirklich funktioniert kommt auf den Player an.

Jetzt mitmachen!