News Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

[PCGH-Redaktion]

Jetzt ist Ihre Meinung gefragt zu Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Forscher der Universität Bath entwickeln derzeit an einem Videocodec, der nicht auf Pixel, sondern auf Vektoren setzt. Dafür arbeiten die Forscher mit den Unternehmen Root6, Smoke & Mirrors und Ovation Data Services zusammen - doch werden Pixel in fünf Jahren tatsächlich der Vergangenheit angehören?

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[Festplatte]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Hm, ich verstehe den Sinn davon nicht. Bin bisher auch ganz gut mit den veralteten Pixeln klar gekommen!

 

[Incredible Alk]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Hm, ich verstehe den Sinn davon nicht. Bin bisher auch ganz gut mit den veralteten Pixeln klar gekommen!

Und es ist ja auch nicht so, dass moderne Codecs wie etwa h.264 nicht wissen, was ein Vektor ist...

Dennoch, bin gespannt ob die Verlagerung des Gewichtes hin zum Vektorteil sozusagen da irgendwas bahnbrechendes hervorbringt.

 

[s-c-a-r-e-c-r-o-w]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Den Vektorbildern im Vergleich fehlen mMn ein paar kleine Details (sieht man sehr deutlich an dem Mann auf dem Gemälde links), die Schatten sind nicht so kräftig und die weise Decke ist auch nicht so schön...
Aber zum Glück ist das Verfahren noch nicht ausgereift , hört sich auf jeden fall schon mal interessant an, auch wenn ich mir nicht vorstellen kann, wie ein Bildschirm das dann darstellt

 

[Incredible Alk]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Den Vektorbildern im Vergleich fehlen mMn ein paar kleine Details (sieht man sehr deutlich an dem Mann auf dem Gemälde links), die Schatten sind nicht so kräftig und die weise Decke ist auch nicht so schön...
Aber zum Glück ist das Verfahren noch nicht ausgereift , hört sich auf jeden fall schon mal interessant an, auch wenn ich mir nicht vorstellen kann, wie ein Bildschirm das dann darstellt

Zur Qualität: Glaubst du wirklich, dass das der großen Masse im Pixelbrei von Youtube auffallen würde? Da sieht das Ding ja noch gut gegen aus

Zum Bildschirm: Der stellt das dar wie alles andere auch, denn der Bildschirm weiß nicht was er darstellt, er wandelt nur die Signale der Grafikkarte in was sichtbares um. Die Vektoren wieder in ein Bild umsetzen muss der Player mit dem entsprechenden Codec, der Bildschirm bekommt davon nix mit.

 

[s-c-a-r-e-c-r-o-w]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Mir fällt sowas auf Was irgend ein Typ vor seinem PC denkt wenn er sich was auf Youtube anschaut ist mir doch egal, hauptsache auf meinem PC sehen meine Spiele schön aus

Also hat das ganze am Ende keinen Effekt, den man auf dem Bildschirm feststellen kann? (Wenn man die Beispielbilder in der News jetzt mal nicht beachtet)

 

[cuthbert]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

hauptsache auf meinem PC sehen meine Spiele schön aus

Spiele lassen sich doch schon beliebig skalieren. Hier geht es um Fotos und Videos. Allenfalls für Texturen könnte dieses Verfahren irgendwann mal interessant werden.

Aber ich verstehe aktuell noch nicht wirklich, wie das funktioniert. Beliebig skalieren würde ja bedeuten, dass der Codec Informationen hinzu erfinden muss, ab ner bestimmten Vergrößerung wird es dann also wahrscheinlich ziemlich künstlich aussehen.

 

[Incredible Alk]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Also hat das ganze am Ende keinen Effekt, den man auf dem Bildschirm feststellen kann? (Wenn man die Beispielbilder in der News jetzt mal nicht beachtet)

Komm davon weg über den Bildschirm nachzudenken, der ist dafür zunächst völlig wurscht.

Die Informationen des Videos (es geht um Videos, nicht um Spiele!) werden nur statt "Pixelweise" eben "Vektorweise" gespeichert um es ganz blöd auszudrücken. Wenn mans extrem primitiv (=unkomprimiert) machen würde wäre das:

Pixelweise (alt): Pixel1=blau, Pixel2=rot, Pixel3=rot, ... bis Pixel 98723645987, also bis man alle Pixel beschrieben hat.
Vektorweise (neu): Roter Pixel bei Position 1,3; bei 5,9; bei ... / blauer Pixel bei Position 7,9; usw. bis man allen Positionen einen Pixel zugeordnet hat.
(natürlich ist das in Wirklichkeit Welten komplizierter )

Davon bekommst du aber als der, der das Video anschaut, nichts mit weil das Programm/der Player die codierten Informationen wieder in ein Bild zurück umwandelt das der Bildschirm dann (ohne irgendwie selbst am Prozess beteiligt zu sein) ausgibt.


Der Grund, warum manche Videos besser aussehen als andere liegt nur daran dass obige Verfahren verlustbehaftet sind - heißt es werden eben nicht alle informationen gespeichert und je mehr fehlen (je kleiner die Datei am Ende ist) desto schlechter sieht eben das wieder hergestellte Bild aus. Das "verlustbehaftete" können nun manche Formate besser (effizienter) als andere, und darum gehts bei der Geschichte schlussendlich: mit weniger Bitrate (=Dateigröße am Ende) mehr Informationen des Bildes zu speichern.

Ob und wie gut das gelingt, da die Pixelmethode heutzutage bereits sehr ausgeklügelt ist und extrem effizient arbeitet (bei richtigen Einstellungen...), muss sich noch herausstellen.

Aber ich verstehe aktuell noch nicht wirklich, wie das funktioniert. Beliebig skalieren würde ja bedeuten, dass der Codec Informationen hinzu erfinden muss, ab ner bestimmten Vergrößerung wird es dann also wahrscheinlich ziemlich künstlich aussehen.

Er muss nichts hinzuerfinden^^

Wenn du beispielsweise ein rotes Dreieck darstellen willst per Vektor dann speicherst du den Ausganspunkt und zwei Vektoren die das Dreieck aufspannen und sagst dem Codec "Von Punkt A Linien ziehen mit Vektoren x und y, dann Linie zwischen Endpunkten ziehen, dann Innenraum rot ausfüllen".
Wäre dann (erfundenes beispiel): "Startpunkt [1,3] - Vektoren [2,7].[-5,0] =R"

Wenn du das Ding dann 10x so groß haben willst kann man das einfach skalieren in dem man die Vektoren mal 10 nimmt:
"Startpunkt [1,3] - Vektoren [20,70].[-50,0] =R"

Schon ist dein Bild 10x so groß ohne dass du einen Qualitätsverlust hast. Das ist ja grade das tolle an Vektorgrafiken.

Mit verschieben, spiegeln, drehen usw funktioniert das dank Vektormathematik auch problemlos.
Das Schwierige daran ist, die horrenden Informationen eines echten Videos in Vektoren sinnvoll umzuwandeln da unsere Welt eben nicht nur aus einfachen einfarbigen geometrischen Formen besteht

 

[N-Golth-Batai]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Komm davon weg über den Bildschirm nachzudenken, der ist dafür zunächst völlig wurscht.

Die Informationen des Videos (es geht um Videos, nicht um Spiele!) werden nur statt "Pixelweise" eben "Vektorweise" gespeichert um es ganz blöd auszudrücken. Wenn mans extrem primitiv (=unkomprimiert) machen würde wäre das:

Pixelweise (alt): Pixel1=blau, Pixel2=rot, Pixel3=rot, ... bis Pixel 98723645987, also bis man alle Pixel beschrieben hat.
Vektorweise (neu): Roter Pixel bei Position 1,3; bei 5,9; bei ... / blauer Pixel bei Position 7,9; usw. bis man allen Positionen einen Pixel zugeordnet hat.
(natürlich ist das in Wirklichkeit Welten komplizierter )

Davon bekommst du aber als der, der das Video anschaut, nichts mit weil das Programm/der Player die codierten Informationen wieder in ein Bild zurück umwandelt das der Bildschirm dann (ohne irgendwie selbst am Prozess beteiligt zu sein) ausgibt.


Der Grund, warum manche Videos besser aussehen als andere liegt nur daran dass obige Verfahren verlustbehaftet sind - heißt es werden eben nicht alle informationen gespeichert und je mehr fehlen (je kleiner die Datei am Ende ist) desto schlechter sieht eben das wieder hergestellte Bild aus. Das "verlustbehaftete" können nun manche Formate besser (effizienter) als andere, und darum gehts bei der Geschichte schlussendlich: mit weniger Bitrate (=Dateigröße am Ende) mehr Informationen des Bildes zu speichern.

Ob und wie gut das gelingt, da die Pixelmethode heutzutage bereits sehr ausgeklügelt ist und extrem effizient arbeitet (bei richtigen Einstellungen...), muss sich noch herausstellen.






Er muss nichts hinzuerfinden^^

Wenn du beispielsweise ein rotes Dreieck darstellen willst per Vektor dann speicherst du den Ausganspunkt und zwei Vektoren die das Dreieck aufspannen und sagst dem Codec "Von Punkt A Linien ziehen mit Vektoren x und y, dann Linie zwischen Endpunkten ziehen, dann Innenraum rot ausfüllen".
Wäre dann (erfundenes beispiel): "Startpunkt [1,3] - Vektoren [2,7].[-5,0] =R"

Wenn du das Ding dann 10x so groß haben willst kann man das einfach skalieren in dem man die Vektoren mal 10 nimmt:
"Startpunkt [1,3] - Vektoren [20,70].[-50,0] =R"

Schon ist dein Bild 10x so groß ohne dass du einen Qualitätsverlust hast. Das ist ja grade das tolle an Vektorgrafiken.

Mit verschieben, spiegeln, drehen usw funktioniert das dank Vektormathematik auch problemlos.
Das Schwierige daran ist, die horrenden Informationen eines echten Videos in Vektoren sinnvoll umzuwandeln da unsere Welt eben nicht nur aus einfachen einfarbigen geometrischen Formen besteht

na die vektorgleichung möchte ich nicht aufstellen ..... geschweige denn in ner matheklausur lösen wollen

 

[s-c-a-r-e-c-r-o-w]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

@ Alk:
Danke für die Erklärung, jetzt wird mir das Ganze richtig klar und hört sich auch logisch an

 

[Incredible Alk]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

na die vektorgleichung möchte ich nicht aufstellen ..... geschweige denn in ner matheklausur lösen wollen

Es muss ja nichts gelöst sondern nur etwas beschrieben werden.

Die Kunst dabei ist (unabhängig ob Vektor oder Pixel), eine Beschreibung zu entwickeln, die:
- möglichst viele Informationen in möglichst wenig Daten packt
- die Informationsverluste geschickt verschleiert für das menschliche Gehirn
- bei allen Arten von Material, egal ob Comic oder Actionfilm, gut funktioniert
- die Beschreibung dynamisch an die momentane Anforderung anpassen kann
- über einen großen Spielraum von Qualitätsstufen verfügt
- nicht zu viel Rechenleistung beim codieren und erst recht beim decodieren erfordert
- möglichst effektiv auf vorhandenen Architekturen moderner Chips läuft (x86, ARM, auch GPGPU,...)
- und vieles mehr

Eine Beschreibung die das alles mehr oder weniger gut kann heißt in ihrer kompilierten Form dann "Codec"

@ Alk:
Danke für die Erklärung, jetzt wird mir das Ganze richtig klar und hört sich auch logisch an

Gern geschehen... wenns sonstige Fragen zur Theorie hinter solchen Geschichten gibt die eigentlich keiner zu wissen braucht einfach fragen... ich stehe auf unnützes Wissen

 

[s-c-a-r-e-c-r-o-w]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Da stellt sich mir noch eine Frage:

Wie ist das dann mit runden Linien? Aus der Schule kenne ich nur gerade Vektoren, gibt es da welche, die über den dreidimensionelen Raum hinausgehen, werden da einfach viele kleine Vektoren hintereinandergesetzt oder gibt es da eine zusätzliche Variable / Koordinate / sonstwas, das die Krümmung angibt?

 

[Incredible Alk]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Wie ist das dann mit runden Linien? Aus der Schule kenne ich nur gerade Vektoren, gibt es da welche, die über den dreidimensionelen Raum hinausgehen, werden da einfach viele kleine Vektoren hintereinandergesetzt oder gibt es da eine zusätzliche Variable / Koordinate / sonstwas, das die Krümmung angibt?

Da gibts viele Möglichkeiten, keine Ahnung welche da jetzt genutzt werden, eine kleine Auswahl:

1.) Die einfachste Methode: Implementiere im Codec oder in der Hardware was ein Kreis ist, dann musst du nur noch Mittelpunkt und Radius im Video definieren und gut ist (der Codec errechnet dann bei der Videowiedergabe direkt wo der Kreis hingehört ohne dass er vorher explizit gespeichert war). Kommt wohl eher nicht zur Anwendung da die wenigsten Runden Dinge in Videos perfekte Kreise oder Ellipsen (oder sonstige mathematisch einfach beschreibbare Formen) sein werden.

2.) Definiere einen Kreis als die Summe seiner Punkte in gegebener Auflösung und beschreibe die Position eines jeden Punktes als Vektor. Vorteil wäre, dass beliebige Formen und Kurven abbildbar sind, Nachteil ist dass es recht Speicheraufwendig wäre (von der reinen Datenmenge her) und dass eine Skalierung auf eine höhere Auflösung nicht mehr verlustfrei wäre (Interpolation).

3.) Teile den Kreis/die Kurve in endlich lange Kreisbogenstücke und drücke diese als Vektor aus. Aus einem Kreis wird ein n-Eck. Je größer das n, desto "runder" wird der Kreis und desto größer die Datenmenge (klingt schon eher nach einem Codec wo man die Qualitätsstufe einstellen kann, oder? )

 

[mnb93]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Die Kameras heute arbeiten ja mit Pixeln, weshalb das im Fall von "real gefilmten" Videos kaum Sinn machen würde den Codec einzusetzen (außer es würde einen geringeren Speicherplatzbedarf oder höhere Qualität bieten als herkömmliche Methoden). Einen echten Vorteil sehe ich vor Allem bei Zeichentrickfilmen wie Simpsons oder auch Animationsfilmen, die von Vornherein mit dem Computer produziert wurden.

 

[s-c-a-r-e-c-r-o-w]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Und nochmal danke

3.) Teile den Kreis/die Kurve in endlich lange Kreisbogenstücke und drücke diese als Vektor aus. Aus einem Kreis wird ein n-Eck. Je größer das n, desto "runder" wird der Kreis und desto größer die Datenmenge (klingt schon eher nach einem Codec wo man die Qualitätsstufe einstellen kann, oder? )

Das hatte ich mit "viele kleine Vektoren aneinanderreihen" gemeint

 

[Incredible Alk]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Die Kameras heute arbeiten ja mit Pixeln, weshalb das im Fall von "real gefilmten" Videos kaum Sinn machen würde den Codec einzusetzen (außer es würde einen geringeren Speicherplatzbedarf oder höhere Qualität bieten als herkömmliche Methoden).

Genau das ist ja das Ziel

 

[SXFreak]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Es gab vor einigen Jahren (ca. 2005) eine Sendung auf ZDF Doku die hieß
" Der Traum von der perfekten Videokompression"
Dort geht es auch um die Vektorisierung von Videomaterial.
Hat man nie wieder was von gehört obwohl die Entwicklung weit fortgeschritten schien.
Doch viele haben dem Entwickler nicht geglaubt das der Codec aus der Betaphase raus sein soll,
zu mal auch von Verschwörungen von Microsoft und vom MPEG Gremium gegen den Entwickler geredet wurde.
Hab die Doku auf Platte, im Netz habe ich nichts mehr gefunden.

 

[docdent]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Das hatte ich mit "viele kleine Vektoren aneinanderreihen" gemeint

Kreise in Form vieler kleiner Vektoren... Wo hatten wir das schon mal? ... Richtig: In PC-Spielen: Eckige Reifen, eckige Fässer, eckige Gesichter...

@Topic: Das ist ein interessanter Ansatz. Der Encoder dürfte nur ziemlich komplex sein. Die Dekodierung wiederum wird wohl einfacher sein, zumal aktuelle Grafikkarten letztlich auch schon Vektoren (in den Polygonen) verarbeiten.

Spannend wird es dann, wenn wegen geringer Bandbreite hohe Kompression gefragt ist. Bisher ist man grobe Pixel und die bekannten JPEG-Klötzchen gewöhnt. Bei Vektoren wird wohl deren Anzahl und die Texturierung beschränkt - Youtube-Videos werden dann vielleicht aussehen wie PC-Spiele von vor 10 Jahren

P.S.:Ich hoffe ja, die Macher implementieren neben Vektoren auch B-Splines - Ich mag eckige Reifen nicht

 

[cuthbert]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Er muss nichts hinzuerfinden^^

Wenn du beispielsweise ein rotes Dreieck darstellen willst per Vektor dann speicherst du den Ausganspunkt und zwei Vektoren die das Dreieck aufspannen und sagst dem Codec "Von Punkt A Linien ziehen mit Vektoren x und y, dann Linie zwischen Endpunkten ziehen, dann Innenraum rot ausfüllen".
Wäre dann (erfundenes beispiel): "Startpunkt [1,3] - Vektoren [2,7].[-5,0] =R"

Aber genau dieses "rot ausfüllen" ist ja das hinzuerfinden, was ich meine. In der Realität lässt sich nicht einfach alles in geometrische Formen aufteilen, und dann mit einer passenden Farbe auffüllen. Zoomst du an etwas ran, dann müsstest du ja irgendwann die Struktur der Oberfläche erkennen (Unebenheiten, Schatten...), wenn du beliebig zoomst. Die Vektoren malen da stattdessen aber einfach nur eine Farbe hin.

Schon ist dein Bild 10x so groß ohne dass du einen Qualitätsverlust hast. Das ist ja grade das tolle an Vektorgrafiken.

Der Qualitätsverlust ist hier gleichzusetzen mit Informationsverlust. Die Vektortechnik kann niemals Informationen von einer pixelbasierten Aufnahme naturgetreu erraten, die nicht auch auf dem Original-Bild selbst zu finden sind, dank zu niedriger Auflösung. Je größer der Zoom, desto geringer die tatsächlich der Realität entsprechende Informationsdichte. Das würde ich Qualitätsverlust nennen.

Es kann immer nur eine Annäherung an die Realität gewährleistet werden. Und hier ist fragwürdig bei wieviel facher Vergrößerung das Resultat noch realistisch aussieht.

 

[mnb93]

AW: Vektoren statt Pixel: Forscher arbeiten an revolutionärem Video-Codec

Genau das ist ja das Ziel

Das ist mir klar
Nur bezweifle ich, dass genau das heutzutage Sinn macht. Ich denke erst mit 4k oder gar 8k wird das Format seine Vorteile ausspielen können. Doch bis alle mit entsprechenden Geräten versorgt sind, werden noch ein paar Jahre vergehen.