Quelltext der Seite Advanced Video Codec High Definition

[[Datei:AVCHD.svg|mini|AVCHD-Logo]]

'''Advanced Video Codec High Definition''' ({{deS}} ''Fortgeschrittener Video-Codec hoher Auflösung''), kurz '''AVCHD''', ist ein [[Digitalsignal|digitales]] Format für Videodaten. Es wurde vor allem entwickelt für die Videoaufzeichnung mit [[Consumer]]- und [[Prosumer]]-[[Camcorder]]n mit [[Bandlose Aufzeichnung|Aufzeichnung]] auf digitale Datenträger (zum Beispiel [[SD-Karte]], [[Flash-Speicher]], [[Festplatte]]). Es verwendet den [[H.264|H.264/MPEG-4-AVC]]-Codec und steht in direkter Konkurrenz zu den Formaten [[MiniDV]] und besonders [[HDV (Videoformat)|HDV]], welches das ältere [[MPEG-2]] verwendet.

== Entstehung und Verbreitung ==
Der [[Standard]] Advanced Video Codec High Definition wurde gemeinsam von den Unternehmen [[Panasonic Corporation|Matsushita]] ([[Panasonic]]) und [[Sony]] entwickelt, und am 11. Mai 2006 vorgestellt. Die beiden Unternehmen halten auch die Rechte an ''AVCHD'' als Markenzeichen.

Am 13. Juli 2006 wurde der Beginn der [[Lizenz]]vergabe angekündigt. Das Format wird aktuell auch von [[Canon]] unterstützt. Eine Unterstützung durch Produkte von [[Pioneer (Elektronikunternehmen)|Pioneer]], [[Samsung]] und [[Sharp]] ist angekündigt. Die Lizenzen werden für Aufnahme- und Wiedergabegeräte sowie für Software vergeben.

=== AVCHD Lite ===
Der am 27. Januar 2009 vorgestellte Standard ''AVCHD Lite''<ref>[https://www.avchd-info.org/ AVCHD Information Web Site]</ref> entspricht in allen Spezifikationen dem AVCHD-Standard – mit der einzigen Einschränkung, dass er sich für Videoaufnahmen nur auf das Zeilenformat mit 720 Zeilen (720p) beschränkt und somit bei Videoaufnahmen das Zeilenformat 1080i nicht unterstützt. AVCHD Lite ist zunächst nur für [[Camcorder]] und [[Digitalkamera]]s vorgesehen, deren Videoaufnahmen auf jedes Wiedergabe- oder Aufzeichnungsgerät, das dem AVCHD-Standard entspricht, übertragen werden können. Die Tatsache, dass aus den entsprechend dem Standard AVCHD Lite aufgezeichneten Videodaten bei der Wiedergabe durch eine [[Skalierung (Computergrafik)|Hochskalierung]] auch [[Videoformat]]e mit höherer Zeilenzahl generiert werden können (siehe zum Beispiel auch [[Zeilenverdoppler]]), steht dem Standard AVCHD Lite nicht entgegen.

Dieses Format benötigt bei einer Bearbeitung weniger Rechenzeit aufgrund der niedrigeren Auflösung.

=== Hardware ===
[[Datei:HG10.png|mini|Canon HG10 HDD-basierter AVCHD-Camcorder]]

Sony, Panasonic und Canon haben 2006 erste AVCHD-Camcorder auf den Markt gebracht. Auch [[Blu-ray Disc|Blu-ray]]-Spieler unterstützten dieses Format in der Regel, da für die interne Datenstruktur von AVCHD seitens Sony und Panasonic das Blu-Ray-Disc-Format gewählt wurde. Sofern AVCHD-Clips auf DVD statt auf Blu-Ray-Medien gespeichert werden, nennt man diese ''Mini Blu-ray'' oder auch ''AVCHD-Disc''. Die Daten sind im [[Universal Disk Format]] (UDF) Version 2.5 oder höher auf den Discs gespeichert. Dies kann zu Leseproblemen auf PCs führen, da erst ein entsprechender UDF-Treiber installiert werden muss, bevor die Disks lesbar sind (gilt z.&nbsp;Z. für [[Windows XP]] und [[Linux]]).

Produkte, welche AVCHD-Inhalte verarbeiten können, können mit einem lizenzierten [[Logografie|Logo]] (siehe Abbildung) beworben werden. Die Sony PlayStation 3 ist (ab [[Firmware]]-Version 1.9) in der Lage, AVCHD-Videos von einem Memory Stick oder einer externen Festplatte abzuspielen, wobei durch die fehlende Unterstützung des [[NTFS]]-Dateisystems die Größe der AVCHD-Dateien auf 4 GB begrenzt ist. Der WD TV HD Media Player kann ebenfalls AVCHD-Videos von einer externen USB-Festplatte abspielen und unterstützt u.&nbsp;a. das NTFS-Dateisystem, wodurch Dateien größer als 4 GB verarbeitet werden können. 4 GB werden bei HD-Aufnahmen meist nach ca. 40 Minuten Aufnahmedauer erreicht.

==== Gewerblicher Bereich ====
Mittlerweile haben sowohl Panasonic als auch Sony Camcorder herausgebracht, die zwar das AVCHD-Format verwenden, sich jedoch an gewerbliche Anwender richten. Es steht zu erwarten, dass diese mittelfristig [[HDV (Videoformat)|HDV]]-Camcorder ersetzen werden, da mittlerweile auch professionelle Schnittsoftware AVCHD bearbeiten kann und die Rechenleistung der verwendeten Computer zur Bearbeitung ausreichend ist (vgl. den Abschnitt [[#Videoschnitt|Videoschnitt]]). Die Firmen vermarkten diese Camcorder unter speziellen Marken.

===== AVCCAM =====
AVCCAM ist der Name von Panasonic Broadcasts professioneller Video-Produktlinie, die das AVCHD-Format verwendet. Diese wurde zuvor als „AVCHD with professional features“ geführt. Teilweise wird das HP@4.1-Level des AVCHD-Formats mit maximaler Bitrate von 24 Mbit/s geboten, was einer Steigerung gegenüber Panasonics Endverbrauchermodellen entspricht, die auf eine maximale Bitrate von 17 Mbit/s beschränkt sind. Andere Hersteller wie Canon, JVC, und Sony bieten 24 Mbit/s auch in ihren Consumer-Camcordern.

===== NXCAM =====
NXCAM ist der Name von Sonys professioneller Videoproduktlinie, die das AVCHD-Format verwendet (angekündigt November 2009). NXCAM unterstützt die 1080i, 1080p und 720p Aufzeichnungs-Modi von AVCHD mit Datenraten bis zu 24 Mbit/s. Ton kann als unkomprimierte [[Puls-Code-Modulation|PCM]]-Audioaufzeichnung aufgezeichnet werden. Im Gegensatz zu AVCCAM unterstützt NXCAM nicht die für Film übliche Bildwiederholrate 24p für den 720p Modus.

=== Software ===
Das Format wird mittlerweile von den meisten Herstellern von [[Videoschnittsoftware]] unterstützt.

== Details der Spezifikation ==
Der ''Advanced Video Codec High Definition'' basiert auf dem [[MPEG-4]] Standard AVC/H.264 (MPEG–4 Part 10). Die erste [[Definition]] dieses Formats trägt den Namen ''AVCHD-Format Version 1.0''.

=== Speicherformat ===
Die komprimierten Video- und Audio-Inhalte werden in einem [[MPEG-Transportstrom|MPEG-2-Transportstrom]] abgespeichert (übliche Dateiendung ist <code>.mts</code> für ''MPEG-Transportstrom'', oder <code>.m2ts</code>).

Die als Transportstrom verpackten Daten haben damit noch eine Art Container, der den Speicherplatzbedarf zwar minimal im Vergleich zum [[Programmstrom]] erhöht, dafür es jedoch einfacher macht, die Binärdaten auch dann noch lesen und wiedergeben zu können, wenn Datei- oder Übertragungsfehler aufgetreten sind und die Videodatei unvollständig vorliegt (englischer Sachbegriff: „truncated file“). Dies könnte durch das vorzeitige Entfernen eines Speichermediums oder durch unerwartetes Abschalten verursacht werden.

Im Gegensatz sind unvollständige Videodateien mit von Mobiltelefonen meist verwendetem [[Programmstrom]] nicht auf Anhieb abspielbar.

Mit einem Transportstrom muss das Einlesen ebenfalls nicht unbedingt definiert zu einer [[Bildergruppe]] begonnen werden, zum Beispiel, wenn TS-Daten von einem Fernsehsender empfangen werden, man aber nicht exakt zu einem GOP-Beginn auf den Kanal/Transportstrom wechselt.<ref>{{Internetquelle |url=https://bitmovin.com/fun-with-container-formats-3/ |sprache=en |titel=Fun with Container Formats – Part 3 |autor=Armin Trattnig |datum=2019-07-12 |abruf=2021-03-27 |werk=BitMovin}}</ref>

=== Video ===
Neben den etablierten [[Fernsehnorm]]en mit 480 Zeilen (siehe [[NTSC]]) und 576 Zeilen (siehe [[Phase Alternating Line|PAL]] oder [[SECAM]]) in den [[Seitenverhältnis]]sen 4:3 und 16:9 werden auch die Modi 720p/(30/25/24), 1080i/(60/50) und [[24p|1080p/24]] im Seitenverhältnis 16:9 unterstützt. Als Kompressionsmethode für die Videosignale wird [[MPEG-4]] AVC/[[H.264]] verwendet.

In den Spezifikationen der oben genannten Anbieter findet sich zusätzlich die [[Bildauflösung]] 1440×1080 für das 16:9-Format, die aber nicht konform mit dem Standard H.264 ist, da dieser für die HD-Darstellung in 16:9 ausschließlich quadratische Pixel vorsieht.

Die Videosignale werden im MPEG-4-Datenkompressionsstandard aufgezeichnet, um diese dann in einen MPEG-2-[[Transportstrom|Transport-Datenstrom]] zu übertragen. Das Abspielen erfolgt mit einer [[Datenrate]] von zum Beispiel 6, 9, 13, 18 oder 24 Megabit/s (zuzüglich Ton und [[Metadaten]]).

AVCHD benutzt ein skalierbares [[Datenkompression|Kompressionsverfahren]] (MPEG-4) mit unterschiedlicher Verarbeitungstiefe und sieht eine interne Bildstruktur mit einer [[Group of Pictures]] von bis zu 15 Bildern (Frames) vor. Die Farbabtastung erfolgt in AVCHD mit 8 bit, 4:2:0.

=== Audio ===
Für [[Audio]]signale steht das komprimierte Aufzeichnungsverfahren [[Dolby Digital]] (AC-3) mit einer [[Bitrate]] 64 bis 640 [[kbps]] und für 1 bis [[5.1]] Kanäle zur Verfügung. Alternativ kann auch im linearen [[Puls-Code-Modulation|PCM]]-Verfahren mit einer konstanten Bitrate von 1,5 [[Mbps]] für 2 Kanäle, aber auch variabel mit 1 bis 7.1 Kanälen gearbeitet werden. Sonys [[PlayStation 3]] unterstützt auf AVCHD zusätzlich auch [[DTS]].

=== Datenrate ===
Der gesamte Standard ist bis zu einer Bandbreite (Level 5.1 / H444 Profile) von 960 Megabit pro Sekunde und einer Bildauflösung von bis zu vier Millionen Bildpunkten definiert. Die üblichen zu verwendenden Datenraten lagen Ende 2008 je nach Bildauflösung und [[Datenkompression|Kompressionsrate]] zwischen 5 und 24 Megabit pro Sekunde. Dies entspricht einer Aufzeichnungsdauer von etwa 5 (bei 24 Megabit pro Sekunde) bis 26 Minuten (bei 5 Megabit pro Sekunde) pro Gigabyte. Für die Verwendung der derzeit höchsten Qualitätsstufe von 24 Megabit pro Sekunde werden Class 6 Medien empfohlen, die eine Bruttodatenrate von 48 Megabit pro Sekunde zulassen<ref>{{Webarchiv|url=http://www.jvc.at/site/at/everio09/feat1.html |archive-is=20120803004630 |text=''JVC-Empfehlung: Class 6 für 24Mb/s-Aufnahmen erforderlich'' }}</ref>.

==== Spezifikationsgrenze ====
Anfang 2010 hat zunächst [[Panasonic]] einen Camcorder angeboten, dessen maximale Datenrate für [[Vollbildverfahren|progressive]] [[Full-HD]]-Aufnahmen mit bis zu 60 Bildern pro Sekunde und den Anforderungen der hohen Datenmengen folgend mit 28 Megabit pro Sekunde oberhalb und somit außerhalb der AVCHD-Spezifikation eingestellt werden kann.<ref>{{Webarchiv|text=Panasonic HDC-TM700 |url=http://www.panasonic.com/apps/match-maker/assets/pdf/camcorder/HDC-TM700.pdf |wayback=20101010230024 }} (PDF; 1,2&nbsp;MB) Datenblatt</ref>

Im Januar 2011 hat dann auch [[Sony]] ein entsprechendes Gerät mit der Einstellmöglichkeit von bis zu 28 Megabit pro Sekunde vorgestellt.<ref>{{Webarchiv|url=http://www.pressebox.de/pressemeldungen/sony-deutschland-gmbh/boxid/397331 |wayback=20110112163314 |text=CES 2011: Sony präsentiert die neuen Stars am Consumer Electronics-Himmel }} SONY HDR-CX700VE</ref>

Wenn die Datenrate außerhalb der Spezifikation von AVCHD liegt, kann es bei der Wiedergabe mit anderen Geräten unter Umständen zu Schwierigkeiten kommen.

=== AVCHD 2.0 ===
Anfang Juli 2011 wurde der erweiterte Standard '''AVCHD 2.0''' veröffentlicht. Dem AVCHD-Format wurden neue Spezifikationen für dreidimensionale und hochaufgelöste Aufnahmen im [[Vollbildverfahren|progressiven Modus]] bis zu 1080/60p hinzugefügt. Gleichzeitig wurden die [[Handelsmarke]]n '''AVCHD 3D''', '''AVCHD Progressive''' und '''AVCHD 3D/Progressive''' eingeführt.<ref>[https://www.avchd-info.org/ AVCHD Information Website – 1st July 2011] www.avchd-info.org (online)</ref>

== Hintergrund ==
AVCHD wurde von der [[MPEG|Moving Picture Experts Group]] geschaffen und von den Firmen [[Sony]] und [[Panasonic]] in Produkte umgesetzt, da man nicht länger ausschließlich auf Speichermedien mit [[Laufwerk (Computer)|Laufwerken]] setzen wollte, wie zum Beispiel [[Bandlaufwerk]]e, Festplatten oder [[DVD-Laufwerk]]e.

=== Vergleich mit Bandaufzeichnung ===
Das [[Magnetband]] bot die Möglichkeit, große Datenmengen auf einen vergleichsweise günstigen [[Datenträger]] zu speichern. So können auf einem [[Mini-DV]]-Band etwa 13 Gigabyte abgespeichert werden. Durch die Benutzung moderner Speichermedien ist jedoch nicht nur [[Sequentieller Zugriff|sequentieller]], sondern auch [[wahlfreier Zugriff]] auf die Daten möglich. Das bedeutet den Wegfall des zeitraubenden Spulens und den direkten Zugriff auf einzelne Szenen, die meist als einzelne Dateien gespeichert sind.

Speicherkarten standen im Mai 2008 für bis zu 16 Gigabyte zur Verfügung, hatten jedoch einen deutlich höheren Preis als [[Magnetband|Magnetbänder]]. Da AVCHD bei einer identischen Datenrate gegenüber MPEG-2 (HD-Auflösung) eine deutlich höhere Speicher-[[Effizienz (Informatik)|Effizienz]] erreicht, relativierten sich die Mehrkosten, d.&nbsp;h. die Kosten pro Zeit näherten sich an.

Zudem wurde im Bereich der Consumer-Videotechnik zeitgleich zu AVCHD erstmals die Aufnahme von FullHD-Inhalten (1920&nbsp;×&nbsp;1080 Bildpunkten ohne [[Interpolation (Fotografie)|Interpolation]]) eingeführt, wenn auch die meisten der 2008 am Markt befindlichen Camcorder diese Auflösung weiterhin nur durch Interpolation erreichen. Dies begünstigte ebenfalls das besser (als MPEG-2) komprimierende AVCHD-Format. Zur Jahreswende 2009/2010 hatte sich der Markt deutlich weiterentwickelt: Es wurden immer mehr Aufnahme-Chips verwendet, die das FullHD-Format unterstützten. Zudem sind die Preise für Camcorder und Video-taugliche [[Digitalkamera]]s (bei diesen meist AVCHD''lite'' für die Nutzung von SD(HC)-Karten) drastisch gefallen.

Im November 2010 waren 16-GB-SDHC-Speicherkarten bereits ab 20 Euro zu finden, jedoch auch schon Karten mit weit höherer Kapazität verfügbar.

=== Videoschnitt ===
Das AVCHD-Format ist auf niedrige Datenraten optimiert, nicht für einfachen Schnitt des Films. Da der Videoschnitt zunehmend auch im Consumerbereich stärker nachgefragt wird, werden immer mehr Consumer-Software-Schnittlösungen angeboten.
Der [[Videoschnitt|Schnittverarbeitung]] beim ''Advanced Video Codec High Definition'' bieten sich etliche, im nachfolgenden beschriebene Probleme.

==== Rechenaufwand ====
Die hohe Komplexität der Kompressionsalgorithmen erfordern viel Rechenzeit. Ein (bei Spezifikation von AVCHD 2006) leistungsfähiger Rechner mit 3-GHz-Zweikernprozessor und 2&nbsp;GB [[Arbeitsspeicher]] konnte hohe [[Bildsynthese|Renderzeiten]] nicht vermeiden. Der Rechenaufwand ist stark abhängig von der Verwendung der Kodieroptionen und davon, wie gut die Rate-Distortion-Optimierung eingestellt ist. AVC-[[Encoder]] mit guter Performanz haben etwa die acht- bis zehnfache Komplexität eines MPEG2-Encoders und die Dekodierung ist etwa dreimal aufwändiger als bei [[MPEG-2]]. Die Echtzeitgrenze (30&nbsp;Frames) für einen [[Mehrkernprozessor|Zweikernprozessor]] liegt mit Benutzung des [[CABAC]]-Codec bei 10&nbsp;Mbit/s, mit Vierkernprozessor bei 15&nbsp;Mbit/s. Ohne CABAC liegen beide Systeme oberhalb von 20&nbsp;Mbit/s.

===== Smart Rendering =====
Es wird nur an den Übergängen der Quell-Clips neu gerechnet und ansonsten die bereits berechneten Abschnitte beibehalten.

===== GPU-Unterstützung =====
Aufgrund der hohen Datenmengen und der Komplexität der Berechnungen verwenden die Hersteller zunehmend die Rechenleistung der [[Grafikprozessor|GPU]] mittels CUDA, ATI-Stream, oder (selten) OpenCL (oft auf rund ein Viertel bis zur Hälfte der Realzeit).

===== Proxy-Schnitt =====
Manche Programme bieten auch den sogenannten ''Proxy-Schnitt'', wobei statt der AVCHD-Daten mit niedrig aufgelösten Ersatz-Clips gearbeitet wird (Vorschau), und die eigentliche Berechnung der hochaufgelösten AVCHD-Daten im Hintergrund oder nach Bearbeitungsende durchgeführt wird.

===== Arbeitsformat =====
Manche Schnittsoftware wandelt AVCHD vor der Bearbeitung in ein einfacheres Format. Das berechnete Ergebnis wird dann wieder in das Zielformat (AVCHD) transkodiert.

===== Spezial-Hardware =====
Anfang 2011 erschienen Prozessoren der Sandy-Bridge-2-Generation auf dem Markt, welche Codier- und Decodieroperationen über den H.264-Codec (welcher die Basis von AVC und AVCHD ist) direkt im Prozessor unterstützen. Dadurch werden teilweise dramatische Geschwindigkeitsvorteile erzielt, welche zum Teil die Vorteile der GPU basierenden Verarbeitung in diversen Schnittprogrammen wieder aufwiegen. Der Prozessor Intel Core I7 Q2830 QM codiert AVCHD-Material beinahe gleich schnell wie CUDA auf einer Grafikkarte der mittleren Spitzenklasse (Stand ?).

===== Reduktion der Auflösung =====
Für den privaten Gebrauch kann sogar empfohlen werden, bei diesem Prozess die Auflösung von Full-HD mit 1920&nbsp;×&nbsp;1080 Bildpunkten auf HD-Auflösung mit 1280&nbsp;×&nbsp;720 Bildpunkten zu reduzieren, weil sich <!-- – wie durch zahlreiche Erprobungen bestätigt – // Beleg? -->die Qualität für den späteren Betrachter dadurch kaum verringert, der Rechenaufwand sich jedoch stark reduziert. Trotzdem führt diese Verringerung der Auflösung – ob nun sichtbar oder nicht – zu einem messbaren Qualitätsverlust.

3D erhöht im Allgemeinen den Rechenaufwand.

==== Große Dateien ====

Die Aufzeichnung auf SD- und SDHC-Karten sowie auf viele eingebaute Medien wurde fast ausschließlich im [[File Allocation Table#FAT32|FAT32]]- oder [[File Allocation Table|FAT]]-Dateisystem vorgenommen. Hier gibt es eine maximale Dateigröße von 4 GiB, was auch bei den meisten AVCHD-Medien wie [[Blu-ray Disc|Blu-ray-Discs]] Standard ist. Die Aufzeichnung von langen Szenen produziert somit ggf. mehr als eine Datei, spätestens sobald diese Dateigröße überschritten wird. Damit kommen viele Schnittprogramme nicht zurecht. Kamerahersteller legen jedoch in der Regel eine Software bei, die mehrere Aufnahme-Segmente in eine große Datei von über 4 GiB (2<sup>32</sup> Bytes) zusammenführen kann, welche sich dann mit gängiger Schnittsoftware weiterverarbeiten lässt (zum Beispiel [[Sony PMB]]). Außerdem wurde 2006 das [[File Allocation Table#exFAT|exFAT]]-Dateisystem eingeführt, welches sich für größere Speichermedien wie [[SDHC]]- und [[SDXC]]-Speicherkarten eignet, und dieses Problem ebenfalls behebt.

== Siehe auch ==
* [[Digital Video]]
* [[Videokamera]]
* [[Liste von Videofachbegriffen]]
* [[DVD-Spieler]] / [[DVD-Rekorder]]

== Literatur ==
* Wolfgang Wunderlich: ''Digitales Fernsehen HDTV, HDV, AVCHD für Ein- und Umsteiger'' ISBN 978-3-00-023484-2

== Weblinks ==
* [https://www.avchd-info.org/ AVCHD information web site] (englisch)
* [http://www.panasonic.de/html/de_DE/17821/index.html#anker_17821 Pressemitteilung von Panasonic]
* [http://news.sel.sony.com/en/press_room/consumer/digital_imaging/camcorders/high_definition/release/23728.html Pressemitteilung von Sony] (englisch)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Videodatenformat]]
[[Kategorie:Datenkompression]]
[[Kategorie:Multimedia]]
[[Kategorie:HDTV]]