bewältigen kann und die
Videodateien handhabbar bleiben.
Zuerst nutzt man eine Eigenschaft der
menschlichen Wahrnehmung aus, die
aus Fotografie und Fernsehen seit lan-
gem bekannt ist: Wir nehmen die
Schärfe im Schwarz-Weiß-Signal viel
deutlicher wahr als in den
Farbkanälen. Da ein Farbfernsehsignal
aus dem Helligkeitssignal Y mit dem
Schwarz-Weiß-Bild und den beiden
Farbkanälen U und V besteht, ist es
naheliegend, die Farbkanäle mit
reduzierter Auflösung zu speichern.
Unser im Farbbereich "unscharfes"
Auge nimmt diese verminderte
Auflösung kaum wahr. In Bild 3 sind die
üblichen Aufzeichnungsverhältnisse
zusammengestellt, eine Erläuterung zu
den für digitale Videos gebräuchli-
chen Abtastrastern ist in dem
Textkasten zu finden.
Im Consumerbereich verwendet man

durchgehend 4:2:0 (PAL, SECAM) bzw.
4:1:1 (NTSC), bei denen die
Farbkanäle nur mit einem Viertel der
Schwarz-Weiß-Auflösung gespeichert
werden. Auch im professionellen
Bereich, zum Beispiel bei
Fernsehreportagen, ist dies akzeptiert.
Bei aufwendigen Werbeproduktionen
und Produktionen, die aufgrund
umfangreicher digitaler Nacharbeiten
eine Qualitätsreserve benötigen,
kommt 4:2:2 zum Einsatz.
Anschließend werden die einzelnen
Bilder komprimiert. Dazu wird eine
Diskrete Cosinus Transformation (DCT)
mit anschließender Quantisierung
verwendet. Auch das populäre JPEG-
Bildformat beruht auf DCT. Das
Verfahren baut auf der Tatsache auf,
daß in einem realen Bild außer an
extremen Kanten die Helligkeits- und
Farbwerte eng aneinandergrenzen-
der Punkte nur gering abweichen.

Aufgrund dieses Tiefpaß-Charakters
natürlicher Bilder kann man die
hohen Frequenzanteile getrost ver-
nachlässigen.
Bei den analogen Videoschnittkarten ist
das Kompressionsverhältnis einstellbar
und wird an die Leistungsfähigkeit der
Festplatte angepaßt. Auch die Verar-
beitungsgeschwindigkeit der
Videoschnittkarte ist wichtig: das mini-
mal erreichbare Kompressionsverhält-
nis der Schnittkarte bestimmt die maxi-
mal erreichbare Videoqualität der
Karte. Tabelle 1 verdeutlicht den
Zusammenhang zwischen Qualität und
Kompressionsverhältnis.

(990019-1e)

Nach dem Einstieg mit den Grundlagen der
digitalen Videobearbeitung geht es im
zweiten Teil in der nächsten Ausgabe um
die praktischen Aspekte und die aktuellen
Möglichkeiten mit Software und Hardware
für den PC.

X-14 - 4/99 Elektor

EXTRA

———————————————————— PC-P

LUS

Die Geschichte der Elektronik (4)

Das Jahr 1831 war ein bemerkenswer-
tes Jahr. Ein Herr mit dem Namen von
Jakobi entdeckte, daß man die Erde
als elektrischen Leiter benutzen
konnte, und dem schon erwähnten
Physiker Barlow gelang zum ersten
Mal die Umwandlung elektrischer
Energie in mechanische. Sein primiti-
ver "Elektromotor" arbeitete mit einer
außen gezahnten Scheibe aus Kupfer,
die teilweise in ein Quecksilberbad
eintauchte. Das Quecksilberbad
befand sich zwischen den Polen eines
starken Permanentmagneten. Aus heu-
tiger Sicht war dies eine recht merkwürdige und auch gefährliche
Konstruktion, doch von der Wirkung des Quecksilbers auf die
menschliche Gesundheit wußte man damals noch nichts.

Die zweifellos wichtigste Entdeckung aus dem Jahr 1831 ist dem eng-
lischen Physik- und Chemie-Gelehrten Michael Faraday zuzu-
schreiben. Er wickelte zwei Kupferdrahtspulen so auf einen hölzer-
nen Stab, daß sie sich gegenseitig nicht berührten. Eine Spule legte
er über einen Schalter an eine Batterie, die andere verband er mit
einem Galvanometer. Faraday beobachtete, daß das Galvanometer
beim Ein- und Ausschalten des Stroms kurzzeitig ausschlug. Damit
hatte er die elektromagnetische Induktion entdeckt. Technisch
anwenden, z. B. in Form eines Transformators, ließ sich die Ent-
deckung noch nicht, denn in der Welt der Elektrotechnik gab es zu
dieser Zeit nur Gleichstrom. Die physikalischen und mathemati-
schen Zusammenhänge wurden später von dem Amerikaner Joseph
Henry erforscht und formuliert; nach ihm wird die Induktion noch
heute in "Henry" gemessen.

Dem vielseitigen Wissenschaftler Faraday gelangen noch weitere
umwälzende Entdeckungen. Im gleichen, denkwürdigen Jahr 1831
beobachtete er, daß eine Spule, die im Feld eines Permanentmagne-
ten gedreht wird, eine Wechselspannung abgibt. Der Italiener Pixi
machte sich diese Entdeckung zunutze und konstruierte schon bald
den ersten brauchbaren Dynamo. Faraday beschäftigte sich auch
mit der Elektrolyse. Hier stellte das nach ihm benannte Gesetz auf,
das bestimmte quantitative Zusammenhänge angibt. Der berühmte
"Faraday’sche Käfig" ist das Ergebnis anderer Forschungsaktivitä-
ten, und auch die Beschreibung von Magnetfeldern mit Hilfe von
Kraftlinien geht auf Faraday zurück.

Eine für die Elektrotechnik wichtige Erfindung, insbesondere für die
spätere Nachrichtentechnik, war das Relais. Der Brite Charles
Wheatstone (er wurde später durch die nach ihm benannte Brücken-
schaltung bekannt) kann für sich in Anspruch nehmen, als erster
ein Schaltelement mit galvanisch getrenntem Steuer- und Lastkreis
entwickelt zu haben. Bei der 1834 vorgestellten Konstruktion wurde
ein nadelförmiger Magnet so in eine Spule hineingezogen, daß er zwei
Schaltkontakte in ein Quecksilberbad tauchte. Die erste praktisch
verwendbare Ausführung stammt von dem amerikanischen Kunst-
maler Samuel Morse und datiert aus dem Jahr 1837. Morse ver-
wendete einen Elektromagneten mit Weicheisenkern, der einen als
Kontaktarm geformten Anker anzog. Im Ruhestand wurde der Kon-
taktarm von einer Stahlfeder in seiner Ausgangslage gehalten. Diese
Konstruktion hatte schon Ähnlichkeit mit den Relais, die heute in
der Elektrotechnik gebräuchlich sind.

(995038gd)

Eine umfassende, vertiefende Darstellung der historischen Entwicklung von
der Volta’schen Batterie im Jahr 1800 bis zur Gegenwart bietet das Buch
"Die Geschichte der Elektrotechnik" von D. J. Sjobbema, das kürzlich im
Elektor-Verlag erschienen ist.

Michael Faraday

(1791...1867)

R

ÜCK

-K

OPPLUNG