Videos werden meist auch deshalb digitalisiert, um sie später digital bearbeiten zu können. Im Vergleich zur analogen Video-Bearbeitung hat die digitale Video-Bearbeitung folgende Vorteile:

• Die Qualität des Videomaterials ändert sich durch einen Kopiervorgang nicht. Man kann Teile des Videos so oft man will kopieren ohne dabei einen Qualitätsverlust in Kaufnehmen zu müssen. Dies ist einer der wichtigsten Vorteile gegenüber der analogen Technik.
• Alle Bilder des Videos können ohne weiteres einzeln angesprochen und bearbeitet werden. Bei Videorekordern ist das nur dann möglich, wenn sie mit sog. Timecodes, welche jedes Bild auf dem Band genauestens definieren, ausgestattet sind.
• Nahezu alle denkbaren Effekte (Überblendung, etc) lassen sich problemlos auf das digitale Video anwenden. In der analogen Technik sind nur einige wenige Effekte möglich, und diese auch nur mit teuren Zusatzgeräten.

Der Prozess der Digitalisierung von Videosignalen gliedert sich im Wesentlichen in drei Schritte:

Diese drei Schritte werden nun im Folgenden grob erläutert.

Damit ein von einer Kamera aufgezeichnetes Video-Signal auf einem Computersystem verarbeitet werden kann, muss dieses zuerst »digitalisiert« werden. Der erste Schritt dabei ist die sog. Abtastung. Darunter versteht man das Auslesen eines Signal-Wertes nach bestimmten Intervallen. Der abgetastete Wert wird anschließend in einer digitalen Form gespeichert. Wie oft ein Wert ausgelesen wird, bestimmt die Abtast-Frequenz. Nach dem Nyquist-Theorem muss dabei jedes analoge Signal mindestens mit der doppelten Frequenz als die größte im Signal enthaltene Signal-Frequenz abgetastet werden.

Wenn einYUVFarbraum vorliegt, kann man aufgrund der Tatsache, dass die Chrominanz Komponenten für die menschliche Wahrnehmung weniger wichtig sind, eine erhebliche Datenreduktion erzielen. Die Chrominanz-Komponenten werden dabei weniger oft abgetastet als die Luminanz-Komponenten. Man bezeichnet dies als »Unterabtastung« oder »Sub-Sampling«. Dabei sind folgende Unterabtastungen möglich:

Unterabtastung	Beschreibung	Visualisierung
4:4:4	Für jeden Punkt werden der Y, U und V Wert ausgelesen.
4:2:2	Es werden nur bei jedem zweiten Punkt die U und V Werte ausgelesen. Dadurch wird die benötigte Datenmenge auf 2/3 reduziert.
4:1:1	Es werden nur bei jedem vierten Punkt die U und V Werte ausgelesen. Dadurch wird nur mehr die halbe Datenmenge als bei einer 4:4:4 Abtastung benötigt.
4:2:0	Bei jedem zweiten Punkt wird eine Farb-Komponente erfasst. Dabei erfolgt ein zeilenweisiges Abwechseln der Farbkomponente. Auch hier wird nur noch die halbe Datenmenge als bei einer 4:4:4 benötigt.

Überblick der verschiedenen Subsampling-Raten

Nachdem das Signal abgetastet wurde, muss eine Quantisierung durchgeführt werden. Dies ist deshalb wichtig, weil das analoge Signal beliebige Werte annehmen kann, es am Rechner aber nur eine begrenzte Darstellungs-Möglichkeit (z.B. Maximal-Wert 255) vorhanden ist, welche zusätzlich meist auf Ganzzahl-Werte beschränkt ist. Durch die Quantisierung wird jeder abgetastete Wert einem bestimmten Bereich zugewiesen. Es gibt also z.B. insgesamt 255 Bereiche, wobei der ausgelesene Maximal-Wert im letzten Bereich und der Minimal-Wert im ersten Bereich liegt. Mit anderen Worten wird hier eine Verteilung der Werte vorgenommen, indem jeder Wert einen zu ihm relativen Bereich zugeordnet wird.

Es gibt zwei Arten der digitalen Video-Kodierung:

Dies ist die einfachste Art der Video-Kodierung. Es werden alle Signal-Komponenten auf einmal digitalisiert, ohne das Luminanz und Chrominanz getrennt abgetastet werden. Das Problem dabei ist allerdings, dass man somit alle Komponenten gleich häufig kodieren muss und dadurch keine Bandbreite einsparen kann. (wie z.B. bei der Komponentenkodierung) Außerdem treten meist auch Störungen wie z.B. ein störendes Übersprechen zwischen den Luminanz- und Chrominanz-Signalen auf.

Hier werden die einzelnen Komponenten getrennt digitalisiert. Anschließend können die abgetasteten Werte wieder in einem Multiplex-Verfahren zusammengeführt werden. Man hat hier aber den Vorteil, dass man das Verhältnis der Häufigkeit von Luminanz und Chrominanz Werten verändern kann. Die für die menschliche Wahrnehmung weniger wichtigen Chrominanz-Komponenten werden nur halb so oft abgetastet (6,75 MHz) als die wichtigere Luminanz-Komponente (13,5 MHz) und dadurch kann erhebliche Bandbreite eingespart werden. Die abgetasteten Signal-Werte werden mit 8 Bit quantisiert. Man erhält wegen der unterschiedlichen Bandbreiten der einzelnen Komponenten und durch die 4:2:2 Abtastung für die Luminanz 864 Abtastwerte pro Zeile (720 davon sind sichtbar) und für die Chrominanz-Komponenten jeweils 432 Werte (360 davon sind sichtbar). Wenn nun z.B. 625 Zeilen mit 25 Vollbildern wie bei PALverwendet werden, erhält man aus diesen Abtastfrequenzen eine Datenrate von 108 Mbit/s (625 x 864 x 25 x 8 = 108 Mio.) für die Luminanz und 54 Mbit/s für jede Chrominanz-Komponente. Wird allerdings das RGB-Farbmodell für die Komponentenkodierung verwendet, erhält man für jede Farb-Komponente laut 4:4:4 Abtastung 864 Abtastwerte und somit auch für jede Komponente eine Datenrate von 108 Mbit/s. Übersicht über die Komponenten-Kodierung bei 8-bit-Quantisierung und 25 Hz Bildwiederholrate:

	Signale	Abtastfrequenz [MHz]	Abtastungen pro Zeile	Zeilen	Datenrate [Mbit/s]	Gesamte Datenrate [Mbit/s]	Format
~	R	13,5	864	625	108	324	4:4:4
G	13,5	864	625	108
B	13,5	864	625	108	ITU 601
~	Y	13,5	864	625	108	216	4:2:2
Cr	6,75	432	625	54
Cb	6,75	432	625	54	ITU 601
~	Y	13,5	720	576	83	106	4:2:2
Cr	6,75	360	576	41,5
Cb	6,75	360	576	41,5
~	Y	13,5	720	576	83	124,5	4:2:0
Cr
Cb	6,75	360	576	41,5
~	Y	6,75	360	288	20,7	31,1	4:2:0
Cr
Cb	3,375	180	288	10,4	SIF

Kennzahlen der TV-Systeme. p…progressiv, i…interlaced [s]