Teil 1: Technischer Hintergrund

Wer sich mit der Intervallvideofunktion der Pentax K-30 beschäftigt hat sicherlich schon festgestellt, das die erzeugten Vidos im AVI-Format (MJPEG) mit 15 Frames/Sekunde gespeichert werden. Das AVI-File über einen Mediaplayer abgespielt erzeugt ruckeliges Videoerlebnis mit 25fps. Der Verdacht liegt nahe, das es in Wahrheit nur 5 Frames/Sekunde sind, die wir sehen. Richtig. Wer nicht mehr weiter denkt wird sicherlich sagen, die spinnen die Pentaxianer.

Aber die Pentax Ingenieure haben sich etwas dabei gedacht. Ein Grund ist mit Sicherheit eine Verschleißreduzierung der Kameratechnik bei lang andauernden Aufnahmesequenzen. Ein weiterer Grund ist, das in der Regel Intervallvideoaufnahmen weiter bearbeitet werden. Es gibt also Gründe etwas anders zu machen, als bei Videoaufnahmen üblich. Welche das sind, werden wir gleich sehen.

1. Von Nix auf 15fps - oder was?
Eine kleine Annahme:
Ich möchte eine Szene 20 Minuten lang aufnehmen und daraus ein Zeitraffervideo erstellen. Wenn ich von einem Aufnahmeintervall von 5 Sekunden ausgehen, erzeuge ich ein Video mit 25fps von 9,6 Sekunden Länge. Das kann man leicht ausrechnen:

20 Minuten x 12 Aufnahmen/Minute = 240 Bilder; umgerechnet auf 25fps sind das genau 9,6 Sekunden

Ich benötige also nicht 30.000 Einzelaufnahmen (20x60x25), die ich kompliziert umrechnen muss, sondern ich benötige nur 240 einzelne Bilder (Frames). Ich brauche also nur alle 5 Sekunden eine Aufnahme machen und das 240 mal - genau 20 Minuten lang. Und das macht die K-30 auch (es gibt natürlich noch andere Intervallzeiten, aber das ist hier nur ein Beispiel).

Das die K-30 dabei noch eigene Wege geht und nur 15 Frames/Sekunde speichert und nicht 25 Frames/Sekunde werden wir gleich sehen.

2. Von 240 auf 720 - und nicht 1200
Die Pentax K-30 erzeugt mir allerdings ein 48 Sekunden langes Video - mit genau 720 Frames. Das Video ist fünf mal länger als erwartet. Es erzeugt dabei also nur die die dreifache Menge an Frames und nicht die erwartete fünffache Menge von 1200 Frames bezogen auf eine 25fps-Spezifikation für ein Video von 48 Sekunden Länge. Warum das? Lassen wir die Frage erst mal unbeantwortet und nehmen das so hin wie es ist und versuchen zu erklären, was da eigentlich in der Kamera abläuft.
Also, aus 240 Aufnahmen genau 720 einzelne Frames zu erzeugen geht nur, in dem aus einer Aufnahme genau 2 weitere Frames zusätzlich erzeugt werden. Aus 3 Aufnahmen werden damit genau 15 Frames. Jetzt stellt sich die Frage: aber wie?
Ganz einfach. Aus 3 Einzelaufnahmen interpoliert die K-30 genau 5 fortlaufende Frames, in dem die fehlenden zwei Zwischenframes der drei aufgenommenen Frames interpoliert, neu berechnet und hinzugefügt werden. Diese 5 Frames werden anschließend noch verdreifacht, sie füllen die Palette und werden anschließend mit 15 Frames/Sekunde als Sequenz abgespeichert.
Der Erfolg liegt auf der Hand. Dadurch ist es möglich, bei der üblichen Wiedergabesequenz von 25fps nur 5 Bilder fortlaufend auszugeben, denn es sind ja nur 3 x 5 fortlaufende Einzelframes enthalten. Jeder halbwegs vernünftige Mediaplayer ist in der Lage, dieses AVI-File abzuspielen - wenn auch ruckelig, aber es geht. Die 15 Frames pro Sekunde sind eigentlich ein Fake, es sind real nur 5 Frames pro Sekunde - in einem 25fps AVI-File. Soweit so gut.

3. Kurios aber sinnvoll
Fakt ist also, ich habe nur 240 Aufnahmen durchgeführt, ein 48 Sekunden langes Video mit 15 Frames/Sekunde erzeugt, welches auf einem Wiedergabegerät bei 25fps eine fortlaufende Sequenz von 5 Bilder/Sekunden abspielt. Das Video läuft rund, aber eben real nur mit 5fps und ruckelig.
Aber ich habe einen kleinen Erfolg errungen:
- ich spare mir genau 480 Aufnahmen (die fehlenden zu den 720) bzw. bezogen auf die 25fps-Spezifikation eben 960 Aufnahmen (die fehlenden zu den 1200), die Kamera hat damit weniger Verschleiß.

4. Nicht kurios, weiter arbeiten
Die Lösung liegt auf der Hand, ich muss irgendwas mit dem erzeugten Intervallvideo machen. Der Schlüssel liegt also in der Nachbearbeitung. Und in der Tat, wenn ich die nachfolgenden Schritte betrachte, macht das vorher genannte wirklich auch Sinn.
Es liegt natürlich nahe, aus den 5fps genau 25fps zu erzeugen. Ruckelige 48sek Video überzeugen mich nicht. Da wollen wir hin. Das bedeutet aber auch, ich beschleunige das Video wiederum um den Faktor 5. Das Endergebnis wird also ein Zeitraffervideo mit 9,6 Sekunden Länge sein (48 Sekunden/5), erzeugt aus 20 Minuten Aufnahmezeit bei einem Intervall von 5 Sekunden.
Damit kann ich erst mal leben, ist kurz, aber doch recht ansprechend.

5. Aus Alt mach Neu
Wie mache ich das, wie bringe ich das Video von echten 5fps auf 25fps? Ganz einfach, überflüssige Frames extrahieren. Ich muss also aus einer Sekunde Zeitraffervideo genau die 5 Frames von 15 extrahieren, die als fortlaufende Sequenz geeignet sind - und daraus ein neues Video generieren. Das geht sogar sehr gut und mit dem Tool ffmpeg recht einfach (oder mit jedem anderen guten Videotool):

ffmpeg -i IMGP2624.AVI -r 5 -f image2 -b 20000k ./temp/image_%05d.jpeg

Was passiert hier:
- ffmpeg nimmt das AVI-File IMGP2624.AVI als Input
- -r holt aus 1 Sekunde nur 5 Bilder raus, in eine 1/5 Sekunde-Sequenz (nimm von 3 Bildern nur 1 :-)
- -f image2 ist der JPEG-Konverter, also ein Aufruf einer Library
- -b 20000k ist die höchste Bildqualität (20.000Mbps für AVI)
- ./temp ist ein Unterverzeichnis, wo alle Einzelbilder als JPEG-Files abgelegt werden
- /image_%5d.jpeg ist ein Platzhalter zum durchnummerieren der einzelnen JPEG-Files

Die erzeugten JPEG-Frames müssen zeitlich geordnet liegen, damit in dem folgenden Bearbeitungsschritt ein 25fps Video erstellt werden kann. Pentax hat mit gedacht, die Einzelframes liegen in dem AVI-File mit 15 Frames/Sekunde so vor, das genau jedes dritte Frame fortlaufend ist (das 1. 4. 7. 10. 13. Frame). Aus den real existierenden 720 Einzelframes werden mir so die fortlaufend wichtigen 240 Frames als JPEG-Files extrahiert. Und wenn ich diese JPEG-Files in einem Videoeditor als Sequenz lade, kann ich daraus ein 9,6 Sekunden langes Zeitraffervideo mit 25fps generieren. Und das in einem Videoformat meiner Wahl.

6. Kompliziert, aber recht durchdacht.
Fassen wir zusammen:
1. ich reduziere den Geräteverschleiß um das fünffache
2. ich erhalte zwar ein ruckeliges Videobild (15fps -> 5fps), aber ein eben von Mediaplayern abspielbares Zeitraffervideo mit 25fps-Spezifikation
3. das AVI-File Format ist für eine Nachbearbeitung gut geeignet
4. die Nachbearbeitung erzeugt mir ein flüssiges Zeitraffervideo mit zusätzlich 5-facher Beschleunigung und echten 25fps
5. Ich erhalte aus der 20 Minuten langen Aufnahme mit 240 Videointervallfotos eine Zeitrafferaufnahme von genau 9,6 Sekunden mit 25fps.

Was will man mehr, der Beschleunigungsfaktor beträgt immerhin das 125-fache?

7. Slowmotion!
Wenn die K-30 intern zwischen den Frames interpolieren kann, kann ich das mit einem Tool sicherlich auch. Es müssen ja nur die fehlenden Zwischenframes aus den beiden Nachbarframes neu erzeugt werden. Das geht sehr gut mit SlowmoUI, ein Open Source Tool wie ffmpeg oder mit jedem anderen guten Slomotion-Editor. Verlangsamen wir doch das Zeitraffervideo um den Faktor 2, also auf das 62,5 fache. Das Endergebnis ist dann genau 19,2 Sekunden lang, nett anzusehen.

Wie das im Endergebnis bei einer 17:15 Minuten langen Intervallvideoaufnahme mit 207 Intervallvideofotos aussieht, ist . Es ist ca. 16,5 Sekunden lang und mit dem DA 50-200mm WR bei 58mm mit f/8 aufgenommen, die Verschlusszeit betrug 1/200 sek bei ISO200.
Aufgrund der Einschränkungen ist es nur im HD-Ready Format abgelegt. Das Video wird im Original im Full-HD Format gespeichert, und die Qualität ist nur noch abhängig von den verwendeten Tools. Das Original Intervallvideo der K-30 hat eine Qualität von 57,6Mbps bei 25fps (AVI, MJPEG mit 15 Frames/Sekunde) und ist 278 MByte groß.

Mit der Intervallvideofunktion stellt die K-30 ein mächtiges Feature zur Verfügung. In Kombination mit Videotools öffnen sich Türen, an die wir nie gedacht hatten.


Teil 2: Kleine Tipps

1. Moduswahl
Wie im Beitrag von mir beschrieben, hat man auch einige Vorbereitungen zu treffen, bevor es los geht. Alle Grundeinstellungen für die Intervallvideoaufnahme werden aus den Einstellungen zum aktiven "Benutzerdefiniertes Bild" und den Videoeinstellungen übernommen. Ein Intevallvideo ist nur direkt aus dem eingeschalteten Videomodus im Menü auswählbar (Wahlrad steht auf Video).

Ein guter Startpunkt ist der Video M-Modus. Dieser gibt mir die größten Einstellungsmöglichkeiten.

2. Was zu beachten ist
Bevor es los geht noch einige Gedanken zur Aufnahmesituation:

- Habe ich den richtigen Weißabgleich?
Der Weißabgleich darf sich während der Aufnahmen nicht ändern, sonst wirkt das Intervallvideo unwirklich. Man ist also gut beraten, kurz vor der Intervallvideoaufnahme ein Foto zu schießen und den Weißabgleich über die RAW-Funktion der Kamera in eine der drei Benutzereinstellungen für den Weißabgleich zu speichern und auch aktiv auszuwählen.

- Habe ich die richtige Empfindlichkeit eingestellt?
Zur Wahl habe ich fest eingestellte ISO-Werte oder Auto-ISO. Welche Einstellung besser ist, hängt von der Situation ab und auch von dem Ergebnis, welches ich erhalten möchte. Hier zählt nur eines, Erfahrungen sammeln. Erlaubt ist immer alles. Man soll sich nur klar machen, das eine ISO-Wertänderung während der Aufnahme zu Sprüngen in der Belichtung führt (1/3 Blende oder 1/2 Blende je nach Grundeinstellung der Kamera). Ein fester ISO-Wert kann dazu führen, das die letzte Hälfte des Intervallvideos, z. B. bei einem Sonnenuntergang, nur zu einem dunklen Video führt. Aber auch das kann gewollt sein, wenn hierdurch andere Effekte das Ergebnis verschönern. Einfach ausprobieren. Ein fester ISO-Wert darf aber nicht zu großen Überbelichtungen führen, das Ergebnis sieht dann unschön aus. Ganz leichte Überbelichtungen können allerdings den visuellen Eindruck erhöhen und etwas Dynamik rüberbringen - umgekehrt wird ein Schuh draus :D . Kurz, die Belichtung ist über den Aufnahmezeitraum abzuschätzen und entsprechend einzustellen. Gute Videotools sind auch in der Lage, unterschiedliche Belichtungen auszugleichen. Die Nachbearbeitung am Computer kann einige Patzer retten. Unschöne Spitzlichtbereiche und abgesoffene Stellen können damit aber nicht gerettet werden.

- Ist die Verschlusszeit und die Blende richtig eingestellt?
Ganz klar, über diese Parameter muss ich mir auch Gedanken machen. Testfotos vorab helfen dabei, nicht nur beim Weißabgleich.

- Sitzt der Fokus richtig, stimmt die Brennweite?
Für normale Aufnahmen sollte der Fokuspunkt richtig sitzen. Ein toller, aber falsch fokussierter Himmel mit einem scharfen Balken vorne bringt nichts. Ach ja, ist der Fokus richtig eingestellt, einfach die Kamera auf MF stellen - ein falsch ausgelöster Fokusvorgang wird dadurch vermieden.
Wie bei Video üblich, gibt es aber noch Gestaltungsmöglichkeiten mit dem Fokus und der Brennweite. Für den Anfang würde ich die Finger von lassen. In der Regel sind manuelle Eingriffe während der Aufnahme als unschöne Verwacklungen sichtbar. Hier helfen nur teure Zusatzgeräte und was es da gibt, kann überall nachgelesen werden.

- Ist die Kamera richtig befestigt?
Das Wichtigste ist die Kamerabefestigung. Ein Stativ ist von Vorteil. Aber auch ein Balken oder ein Pfahl, auf dem man die Kamera fixiert ablegen kann, reicht aus. Und die Kamera in den Himmel gerichtet, was liegt nicht näher, als einfach die Kamera auf der Erde abzulegen und dort zu fixieren? Es geht alles.
Während der Aufnahme sollte die Kamera nicht berührt werden. Anfang und Ende einer Intervallvideoaufnahme sind, wenn diese nicht über eine Fernsteuerung gestartet wurde, als Verwackler zu sehen. Alles kein Problem, das erste und letzte Bild wird am Video-Schnittset gelöscht.

So, das war es erst mal. Später mehr. Mein Vorschlag bei Interesse: einfach mal selber ausprobieren .


3. Nachbearbeitung mit Open Source
Es muss nicht immer ffmpeg sein.
Für die Mäuse-Freaks: die Umwandlung des in der Kamera erzeugten AVI-Files in ein richtiges 25fps Video geht mit Kdenlive recht einfach und schnell:
- Kdenlive starten
- AVI-File normal laden und in die erste Videospur einfügen
- mit rechten Mausklick "Effekt/Bewegung/Geschwindigkeit" zufügen
- dort die Geschwindigkeit auf "500%" und Stroboskop auf "5" setzen ... ergibt 5 x(5-faches Zeitintervall aus K-30) x 5 x 5 = 125x
- das Ganze dann in eine neue H.264 Videodatei (*.mp4) rendern ... fertig.

Die aus dem Intervallvideo der Pentax K-30 erzeugte neue Videodatei ist um den Faktor 125 beschleunigt, dabei werden nur die für ein Video fortlaufenden Frames extrahiert und neu zusammengefügt. Das Ergebnis ist ein flüssiges Videobild mit 25fps.

Edit: die im Teil 1 zuerst aufgeführten Zahlen stimmten nicht ganz. Ich habe die Angaben entsprechend korrigiert.

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Grüße @hoss

Starker Beitrag!

Herzlichen Dank dafür...

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VLG
Stephan

Danke @waldbaer59.
Ich werde den Beitrag noch um praktische Tipps, was bei einer Intervallvideoaufnahme zu berücksichtigen ist, ergänzen. Und natürlich mit Bilder, demnächst ...

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Grüße @hoss

Vielen Dank hoss!
Wie so oft im Leben, denken hilft und damit stehen einem Tür und Tor offen,
- toller Beitrag und Tips !!!

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Gruessilies Mika PENTAX _ - ich <3 es - _ (ツ)

Kleine Tipps hinzugefügt.

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Grüße @hoss

Kapitel 3 "Nachbearbeitung mit Open Source" hinzugefügt.

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Grüße @hoss