News: Netflix entfernt Bildrauschen, spart 30% Bandbreite - und fügt es wieder hinzu

21.7.2022 - 10:00 Uhr

Der Filmemacher Parker Gibbons hat auf eine sehr interessante Tatsache aufmerksam gemacht: Netflix entfernt vor dem Streaming seiner Filme das Bildrauschen und fügt es beim Dekodieren künstlich wieder hinzu. Denn eigentlich sind digital gedrehte Filme ja frei von jeglichem Filmkorn, also dem ganz spezifischen Rauschen, das bei analogem Filmmaterial auftritt (nicht zu verwechseln mit dem Rauschen durch zu wenig Licht). Aber diese Art von Rauschen hat sich durch die lang Filmgeschichte so sehr mit "echten" Kinofilmen assoziiert (als ein Bestandteil des Filmlooks), daß es von vielen Zuschauern unbewußt als wichtiges Merkmal eines Kinofilms wahrgenommen wird.

Beispiele von Filmkorn
Beispiele von Filmkorn

Synthetisches Filmrauschen

Deshalb wird auch oft bei digitalen Filmen Filmkorn künstlich hinzugefügt, um ihn cinematischer zu machen. Es gibt zu diesem Zwecke sogar spezielle Tools (wie zum Beispiel Dehancer Pro), die es Filmemachern ermöglichen, das Aussehen des gewünschten künstlichen Filmkorns exakt zu kontrollieren.

Filmkorn (engl. Film grain) werden die kleinsten Strukturen des entwickelten Films aus kleinen Partikeln aus metallischem Silber genannt, die erst bei starker Vergrößerung gut sichtbar werden. Dessen Muster und Intensität ist sehr vom Filmtyp, aber auch von den Entwicklungsbedingungen abhängig.

AV1 Filmkornsynthese
AV1 Filmkornsynthese

Rauschen als Problem bei der Komprimierung

Für die Komprimierung von Filmen stellt Filmkorn aber (wie jedes Bildrauschen) ein Hindernis dar, um Bilder möglichst effizient zu streamen, da es chaotisch auftritt und so nicht leicht komprimiert werden kann (im Gegensatz etwa zu großen Flächen oder Objekten mit wiederkehrende Strukturen). Und schlecht komprimiertes Filmrauschen schaut nicht mehr nach Filmkorn aus, sondern führt zu sichtbaren Bildartefakten. Für große Streamingdienste wie Netflix ist aber eine effiziente Kompression Geld wert - je weniger Daten für einen Film an den Zuschauer geliefert werden müssen, desto weniger kostet die Bandbreite (gerade natürlich bei Milliarden von Videostreams).

Filmkorn pur
Filmkorn pur

Bildrauschen als Metadaten

Das führt zu einem schwer auflösenden Widerspruch zwischen einerseits möglichst gut komprimierbaren und rauschfreiem Filmmaterial und andererseits dem für den Filmlook erwünschten Rauschen durch (künstlichem) Filmkorn. Netflix hat eine ganz besondere Lösung gefunden, um diesen Widerspruch aufzulösen. Genutzt wird dabei eine besondere Funktion des quelloffenen AV1 Videocodecs, den Netflix schon länger einsetzt, nämlich die künstliche Synthese von Filmkorn. So wird das Filmrauschen vor dem Komprimieren zunächst mittels statistischer Methoden analysiert und dann für eine effiziente Kompression entfernt. So können laut Netflix rund 30% (!) der Daten bei der Übertragung eingespart werden.

Filmkornsynthese bei der Wiedergabe

Bei der Wiedergabe (dem Decodieren) wird das Korn dann aus den im Encoder ermittelten speziellen Parametern, welche das spezielle Filmrauschen charakterisieren, wieder synthetisiert und auf dem Gerät des Zuschauers zum Bild hinzugefügt. Interessanterweise definieren zwar auch die H.264 und H.265 Standards die Filmkornsynthese, aber nur bei AV1 ist diese Funktion vorgeschrieben und wird zuverlässig von jedem Player/Decoder unterstützt.

Netflix Encoding-Beispiele mit und ohne nachträglicher Filmkornsynthese
Netflix Encoding-Beispiele mit und ohne nachträglicher Filmkornsynthese

Hier ein Clip in welchem die zwei Netflix Videokompressionsspezialisten Andrey Norkin und Liwei Guo den Einsatz von AV1 bei Netflix erläutern (und ab 05:00 auch auf den speziellen Umgang mit Filmkorn eingehen):

Zwar erzeugt auch das Rauschen des Kamerasensors einen ähnlichen Effekt wie die Filmkörnung, aber die Videokomprimierungstechniker gehen davon aus, daß jedes Rauschen im Originalmaterial gewollt ist und sehen ihre Aufgabe darin, die ursprüngliche kreative Absicht des Filmemachers zu bewahren und so jedes Rauschen möglichst originalgetreu - trotz möglichst hoher Komprimierung - im Bild für den Zuschauer zu bewahren. Möglich ist das, weil das Filmkornsynthesetool von AV1 eine Reihe verschiedener Rauschcharakteristika, die von Filmkorn über Sensorrauschen bis hin zu komprimiertem Sensorrauschen reichen, unterstützt.

Bildrauschen Metadaten als Option?

Da das Filmrauschen den Filmen ohnehin nur künstlich hinzugefügt wird, könnte in Zukunft das Filmrauschen theoretisch gleich nur in Form von spezieller Metadaten den gestreamten Filmen beigegeben werden. So könnten sie in maximaler Qualität komprimiert und übertragen werden und die Zuschauer könnten dann selbst entscheiden, ob (und wieviel) Filmrauschen sie betrachten wollen - oder zum Beispiel im Rahmen des Filmmaker Modus einen Film ganz so sehen, wie ihn der Regisseur beabsichtigt hat.

(thomas)

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