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Frameraten-Testvideos für den praktischen Vergleich

Frameraten in der digitalen Videotechnik - Einführung

Technische Details rund ums Thema Frameraten

Frameraten-Testvideos für den praktischen Vergleich

Normwandlung (Frameraten nachträglich ändern)

Wer sich intensiver mit dem Thema Frameraten befasst, stellt bald fest: Es ist gar nicht so leicht, Frameraten anhand von Beispielvideos neutral zu vergleichen.
Zuerst mal braucht man inhaltsgleiche Videos, die nativ in mehreren Framerate-Versionen vorliegen. Solche Videos stelle ich auf dieser Seite als Downloads zur Verfügung. (Wie sie technisch entstanden sind, beschreibe ich weiter unten.)
Die zweite Voraussetzung ist noch schwerer zu schaffen: Man muss sicherstellen, dass das Wiedergabegerät die Framerate 1:1 übernimmt. Die Framerate darf für einen neutralen Vergleich nicht umgewandelt, nicht halbiert und auch nicht mittels Bewegungsglättung verfälscht werden.

Ein Computerbildschirm oder ein Handy/Tablet kommt aus den im vorigen Teil genannten Gründen nicht als Wiedergabemedium für neutrale Vergleiche in Frage. Stattdessen braucht man ein echtes Videogerät, das die originale Framerate einem Fernsehgerät, Monitor oder Beamer zuführt, wo sie dann unverändert wiedergegeben wird. Dazu muss muss im Menü auch alles deaktiviert werden, was die Bewegungsdarstellung beeinflussen könnte - insbesondere die Bewegungsglättung.
Aber auch bei Verwendung von Video- und Fernsehgeräten kann man nicht allgemeingültig sagen, wann Frameraten echt wiedergegeben werden und wann sie eine Umwandlung durchlaufen. Zum Beispiel gibt es Blu-ray-Player, die zwar DVDs und Blu-rays mit der jeweils originalen Framerate abspielen, aber bei der Wiedergabe vom USB-Medium auch 50p- und 25p-Formate in 59,94 fps wandeln.
Auch externe Videoplayer und die USB-Wiedergabefunktionen der Fernsehgeräte arbeiten nicht einheitlich: Manche wählen immer automatisch einen zur Framerate passenden Wiedergabemodus, andere trimmen alles auf eine voreingestellte Framerate (das kann dann 59,94 oder auch 50 fps sein).

Monitor Signal-InfoAn fast allen Fernsehgeräten, Monitoren und Beamern kann man sich anzeigen lassen, welche Art von Signal gerade verarbeitet wird. Da steht dann im Idealfall genau drin, wie hoch die Framerate und die Auflösung ist und ob das Signal "interlaced" oder "progressive" ist.
Aber leider zeigen das nicht alle Fernseher so genau an. Manche liefern z. B. nur einen groben Anhaltpunkt in Form der Auflösung und lassen die Details weg.

Die Framerate einer vorhandenen Videodatei herauszufinden ist wesentlich leichter. Die meisten Softwareplayer und Schnittprogramme können die technischen Eckdaten von Videoclips anzeigen. Sehr empfehlenswert ist auch die kostenlose Software MediaInfo, die noch ausführlichere Informationen anzeigt.

Ruckeln per Testvideo identifizieren

Je nach Bildinhalt und Bewegungsunschärfe wirkt sich Ruckeln mal mehr und mal weniger deutlich aus. Wie stark das gleichmäßige Ruckeln aufgrund niedriger Frameraten stört, hängt von der Bewegungsunschärfe (und somit von der verwendeten Belichtungszeit) ab. Ob man Microruckler zu sehen kriegt, wird von den Bewegungen im Video mitbestimmt: Nur an gleichmäßigen Bewegungen (langsamer Schwenk, durchs Bild fahrendes Auto etc.) erkennt man sie sofort; in ungleichmäßigen Bewegungen gehen sie oft unbemerkt unter. Weitgehend unbewegte Einstellungen lassen erst gar keinen Rückschluss aufs Ruckeln zu.

Eigentlich ist es schön, dass ein technischer Fehler wie das Ruckeln nicht immer und überall stört. Zur technischen Analyse der Wiedergabekette ist es jedoch wichtig, jedes mögliche Ruckeln sichtbar zu machen. Alle folgenden Testvideos beginnen und enden daher mit sogenannten Streifentests: Das sind Streifen, die keine Bewegungsunschärfe enthalten, und die gleichmäßig in mittlerer Geschwindigkeit über den Bildschirm laufen. Dies erlaubt eine sehr feine optische Analyse der Bewegungsdarstellung. Man erkennt sowohl das gleichmäßige Ruckeln als auch einzelne Microruckler.
Umgekehrt kann man die Streifentests auch dazu nutzen, eine evtl. eingeschaltete Verfälschung zu entlarven: Wenn nämlich Videos in niedriger Framerate (25 fps oder weniger) vorliegen und trotzdem so geschmeidig laufen, als seien sie mit 50 oder mehr fps gedreht, ist sehr wahrscheinlich die Bewegungsglättung des Fernsehgerätes aktiv. Wenn man die tatsächliche Framerate sehen will, muss man die Bewegungsglättung im Menü des Fernsehers deaktivieren.

Einsatzmöglichkeiten der Testvideos

Im Wesentlichen haben die Testvideos drei Aufgaben:

Die Videos stehen den Lesern dieser Seite in dreierlei Form zur Verfügung: Als einzelne Videodateien (H.264/MP4-Format), als ISO-Images fürs Brennen von Blu-ray/DVD und als YouTube-Videos.

Die Einzeldateien liegen in 1080p-Qualität vor und eignen sich zum Testen aller denkbaren Wiedergabegeräte.

Auch viele heutige Blu-ray- und DVD-Player können Videodateien vom USB-Medium abspielen. In Bezug auf die Framerate werden solche Videos aber nicht unbedingt genauso behandelt wie Videos, die standardkonform auf Disc vorliegen. Daher gibt es Testvideos zusätzlich als ISO-Images, die sich tatsächlich auf Scheiben brennen lassen, um gezielt die Disc-Wiedergabe der Player testen zu können.

Der Sinn der YouTube-Versionen erschließt sich vielleicht nicht auf den ersten Blick - denn immerhin habe ich weiter oben erklärt, dass Videos auf Computerbildschirmen nicht zum neutralen Vergleich von Frameraten taugen. Dennoch haben höhere Frameraten auch am Computer Vorteile für die Bewegungswiedergabe: Je höher die Ausgangsframerate ist, desto weniger kann die Computer-interne Umwandlung den Bewegungen noch anhaben.
Eine gewisse Rolle spielt auch, ob die Ausgangsframerate ganzzahlig in die Monitorfrequenz passt. Zum Beispiel passen zu einem 60-Hz-Monitor 30 fps besser als 24 oder 25 fps. Dadurch wirken 30 bzw. 29,97 fps auf Computermonitoren deutlich flüssiger, obwohl bei nativer Wiedergabe der Unterschied zwischen 24/25 und 30 fps gar nicht so groß wäre. (Allerdings wirken 50 fps nochmal etwas flüssiger als 30 fps, obwohl 50 nicht in das 60er-Raster passt. Hier wird die "ganzzahlig passende" Framerate von der höheren Framerate geschlagen.)
Wer selber Videos für YouTube erstellt, möchte bestimmt mal mit eigenen Augen sehen, wie sich unterschiedliche Frameraten der Quellvideos auf unterschiedlichen Wiedergabegeräten (Computer, Tablet, TV-Receiver, Smart-TV, internetfähiger Blu-ray-Player etc.) verhalten. Allein schon die Verwendung verschiedener Browser am Computer kann einen Unterschied bewirken. Auch die Grafikkarte und deren Treiber spielt eine Rolle.
Man muss halt stets im Hinterkopf haben, dass man auf YouTube nicht die unverfälschte Framerate sieht, sondern nur das, was Browser, Grafikkarte und Monitor davon übrig lassen - und das muss nicht auf jedem Gerät und mit jedem Browser identisch sein.

Youtube codiert zwar alle Videos nach dem Hochladen nochmal neu, aber die Framerate bleibt dabei erhalten. Von 23,976 bis 60 fps werden alle hochgeladenen Frameraten direkt übernommen. Wie stark es am Ende ruckelt, hängt also in erster Linie von der Wiedergabekette ab.

Die meisten anderen Videoplattformen unterstützen bislang nur Frameraten bis 30 fps. Höhere Frameraten werden dort automatisch halbiert.

Testvideos - Downloads

Damit nicht zu viele Einzeldownloads nötig sind, habe ich aus den Videos zwei Pakete geschnürt, die als ZIP-Dateien heruntergeladen werden können.

H.264/MP4-Videos Paket 1 (1693 MB)
enthält die gängigen Versionen: 1080/23,976p, 1080/25p, 1080/29,97p, 1080/50p, 1080/59,94p

H.264/MP4-Videos Paket 2 (1012 MB)
enthält Versionen mit den (weniger gebräuchlichen) ganzzahligen Frameraten: 1080/24,00p, 1080/30,00p, 1080/60,00p

Um auch DVD- und Blu-ray-Player testen zu können, gibt es die Videos außerdem als ISO-Images. Diese lassen sich mit einem Brennprogramm (z. B. ImgBurn) auf entsprechende Rohlinge brennen.
Leider kann man Frameraten nicht beliebig innerhalb einer Disc mischen, so dass auch hier verschiedene Versionen nötig sind, die ggfs. einzeln gebrannt werden müssen. Wer wirklich alles durchtesten will, benötigt 4 Blu-ray-Rohlinge und 2 DVD-Rohlinge.

Blu-ray 59,94 "NTSC-BD" (1458 MB)
läuft im Format 720/59,94p und enthält die Frameraten-Versionen 59,94 und 29,97 und 23,976 fps (mit 3/2-Pulldown)

Blu-ray 50 "PAL-BD" (963 MB)
läuft im Format 720/50p und enthält die Frameraten-Versionen 50 und 25 fps

Blu-ray 23,976 (506 MB)
läuft im Format 1080/23,976p und enthält die Frameraten-Version 23,976 fps

Blu-ray 24,000 (505 MB)
läuft im Format 1080/24p und enthält die Frameraten-Version 24,000 fps

DVD 59,94 "NTSC-DVD" (856 MB)
läuft im Format 480/59,94i und enthält die Frameraten-Versionen 59,94 und 29,97 und 23,976 fps (mit 3/2-Pulldown)

DVD 50 "PAL-DVD" (563 MB)
läuft im Format 576/50i und enthält die Frameraten-Versionen 50 und 25 fps

Die aus den ISO-Images brennbaren Discs sind standardkonform angelegt. Trotzdem wurden sie möglichst einfach gehalten und haben kein Menü. Die Videos starten und wiederholen sich automatisch. Man kann mit Hilfe der Kapitelsprungtasten zwischen den jeweils enthaltenen Framerate-Versionen wechseln.

Auf europäischen Blu-ray-Playern sollten alle Versionen laufen.
Europäische DVD-Player unterstützen auf jeden Fall die "PAL-DVD" und meistens auch die "NTSC-DVD" (außer, wenn der angeschlossene Fernseher nicht mitmacht).
Viele amerikanische DVD- und Blu-ray-Player sowie die Mehrzahl der amerikanischen Fernseher unterstützen leider keine 50-Hz-Formate, also keine "PAL-BD" und "PAL-DVD" - wobei auch hier Ausnahmen die Regel bestätigen.

Testvideos - YouTube-Versionen

Zahnrad-Symbol mit HD-SchildBitte achten Sie darauf, dass als Wiedergabequalität stets HD 720p oder HD 1080p eingestellt ist - denn erst dort funktionieren die höheren Frameraten korrekt. Man erkennt es an dem roten HD-Schild, das dem Zahnrad-Symbol angeheftet ist. Sollte eine niedrigere Qualität voreingestellt sein, kann dies durch Klick auf das Zahnrad-Symbol geändert werden.
Außerdem sei zur Sicherheit ein weiteres Mal darauf hingewiesen, dass YouTube-Videos, die im Browser oder per YouTube-App abgespielt werden, auf dem Weg zum Bildschirm noch eine Wandlung in die Bildschirm-Framerate durchlaufen. Sie erlauben also nur eine Beurteilung der Bewegungswiedergabe auf dem jeweiligen Gerät - keinen neutralen Vergleich der Framerate an sich.

Wie die Testvideos entstanden sind

Das Ziel war, Testvideos mit mehreren Frameraten unter identischen Bedingungen zu erstellen, damit ein direkter Vergleich möglich ist. Eine Zwischenbild-Interpolation (auch eine hochwertige) kam nicht in Frage; es sollte alles direkt in der jeweiligen Framerate aufgenommen sein.

Zwei Kameras, nebeneinander montiertEs kamen daher zwei typgleiche Kameras (Panasonic FZ1000) zur Anwendung, die unmittelbar nebeneinander montiert wurden und dadurch einen nahezu identischen Bildausschnitt lieferten. Eine der Kameras lief mit 50 fps, die andere mit 59,94 fps. Alle anderen Parameter wurden stets an beiden Kameras identisch eingestellt. Die Belichtungszeit betrug meist 1/60 Sekunde, manchmal auch kürzer oder in mehreren Varianten (um die Unterschiede zu zeigen).

Die Streifenvideos beruhen auf genau abgestimmten Einzelbildern aus einem Grafikprogramm. Auch hiervon wurden zwei Versionen gemacht: eine mit 50 fps und eine mit 59,94 fps.

Aus dem gesamten 50-fps-Material wurde dann das fertige Video zusammengeschnitten. Anschließend wurde das 59,94-fps-Material in einem separaten Projekt identisch nachgeschnitten.
Aus der Version, die mit 50 fps gemacht war, wurde durch Halbieren der Framerate auch eine Version mit 25 fps erstellt. Diese wurde dann durch Verlangsamen noch auf 24 und 23,976 fps gebracht.
Aus der Version, die mit 59,94 fps gemacht war, wurde durch Halbieren der Framerate auch eine Version mit 29,97 fps erstellt. Durch leichtes Beschleunigen wurden Versionen mit ganzzahligen 60,00 bzw. 30,00 fps erzeugt.

Die Beispielaufnahmen enthalten verschiedene Arten von Bewegungen: gleichmäßige und ungleichmäßige, schnelle und langsame, lineare und diffuse.
Es kamen jedoch nur Motive in Frage, die keiner Schärfenachführung bzw. keines Autofokus bedürfen, weil man den Fokus nicht synchron an zwei Kameras einstellen kann. Das schränkte die Wahl der Motive etwas ein.

Trotz identisch gewähltem Weißabgleich sind die Farben der 50er-Version und der 59,94er-Version nicht hundertprozentig gleich geraten; wahrscheinlich liegt das an der Serienstreuung der Kameraexemplare. Außerdem hat das identische Fokussieren nicht überall perfekt geklappt, so dass gelegentlich eine Version einen Tick schärfer aussieht als die andere. Aber die Abweichungen sind nicht groß und haben auf den Zweck des Frameraten-Vergleichs keinen Einfluss.

Eine weitere kleine Einschränkung war, dass nie mit der "filmtypischen" Belichtungszeit von 1/50 Sekunde gedreht werden konnte, sondern längstenfalls mit 1/60 Sekunde. Es sollten ja alle Aufnahmeparameter außer der Framerate indentisch sein, und das 60-fps-Format gibt nun mal als längste Belichtungszeit 1/60 Sekunde vor. Aus weiteren Tests kann ich aber sagen, dass der sichtbare Unterschied zwischen 1/50 und 1/60 Sekunde sehr gering ist, d. h. die betroffenen Videos würden bei 1/50 Sekunde nicht wesentlich anders wirken als bei 1/60 Sekunde.

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Normwandlung (Frameraten nachträglich ändern)

Autor: Andreas Beitinger
Letzte Änderung: Juli 2017

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