Bücher zum Thema:
konkret: conrad.com Entertainment:
 |
|
http://www.glossar.de/glossar/z_videokompression.htm
Komprimierung ist der Vorgang des Entfernens oder Umstrukturierens von Daten, um die
Größe einer Datei zu verringern. Digitale Videodateien sind sehr umfangreich und
benötigen hohe Datenübertragungsraten zum Aufnehmen und Abspielen. Beim Kompilieren
einer "Video für Windows"- oder QuickTime-Datei werden die Daten komprimiert,
um die Dateigröße zu verringern und die Wiedergabe des Films zu vereinfachen. Die Daten
werden bei der Wiedergabe des Films dekomprimiert.
Für das Komprimieren von Video für Windows oder QuickTime Filmen sind einige
Komprimierungs-/ Dekomprimierungs-Algorithmen (Codecs)
verfügbar. Codecs können auf Software oder auf Hardware basieren, wobei Hardware-Komprimierung
sehr viel schneller und effektiver ist als Software-Komprimierung. Der gewählte
Algorithmus beeinflußt die visuelle Qualität des Films und die Geschwindigkeit, mit der
er am Bildschirm des Computers oder an einem NTSC- bzw. PAL-Bildschirm wiedergegeben
werden kann. Im allgemeinen können 24-Bit Video-Vollbilder nur mit Hardware-Komprimierung
und -Dekomprimierung in Echtzeit abgespielt werden (d. h. bei normaler
Wiedergabegeschwindigkeit). Videos für das Abspielen von einer CD werden normalerweise
per Software komprimiert, um dem, der über einen CD-Player verfügt, das Abspielen der
Filme ohne spezielle Hardware zu ermöglichen.
Einige Videokarten von Drittanbietern bieten eine auf Motion
JPEG-Format basierende Hardware-Komprimierung. Mit diesem Format können
Vollbilder mit 30 bzw. 25 Frames pro Sekunde,
mit einigen Karten sogar mit 60 bzw. 50 Halbbildern pro Sekunde angezeigt werden.
Man unterscheidet allgemein zwischen:
- räumlicher Komprimierung
Komprimierung von Daten jedes Frames eines Clips. Häufig auftretende
Nebenwirkung der räumlichen Komprimierung ist Verschwimmen, Blockbildung (Kompressions-Artefakte, kleine Blöcke flächiger
Farbe anstelle von Zufalls-Dithering im
Original - siehe Bild), Streifen (Linien gleicher Farbe), und Konturbildung (Bereiche
gleicher Farbe).
- verlustfreie Komprimierung
Eine Komprimierungsmethode, bei der die Originaldaten erhalten werden, und so
sichergestellt wird, daß das Bild vor und nach der Komprimierung dasselbe ist. Die
meisten verlustfreien Methoden benutzen eine Lauflängen-Kodierung (siehe Komprimieren), ein Vorgang, der fortlaufende Bereiche
gleicher Farbe entfernt. Diese Technik funktioniert sehr gut bei elektronisch erzeugten
Bildern, in denen flächige Bereiche oft aus einer Farbe gebildet werden. Im allgemeinen
ist jedoch eine verlustfreie Komprimierung bei digitalisierten Videos und gescannten
Fotografien nicht sehr effektiv, da die Farben in diesen Bildern meist durch starkes Dithering und Verwischen dargestellt werden und nur
wenige Bereiche flächiger Farbe enthalten.
- verlustreiche Komprimierung
Verlustreiche Komprimierungsmethoden dagegen versuchen, Bildinformationen zu
entfernen, die dem Betrachter in der Regel nicht auffallen. Diese Methoden bewahren die
Originaldaten nicht; Bildinformationen gehen verloren und können nicht wiederhergestellt
werden. Die Datenmenge, die verlorengeht, hängt vom Grad der Komprimierung ab. Eine hohe
Qualitätseinstellung für einen Film bewirkt einen geringeren Informationsverlust als
eine niedrige. Außerdem verursachen viele verlustreiche Komprimierungsmethoden einen
zusätzlichen Datenverlust, wenn die Bilder erneut komprimiert werden. Dieser zusätzliche
Verlust ist abhängig von der Komprimierungsmethode; der QuickTime
Video Codec z. B. wurde so entwickelt, daß der zusätzliche Verlust bei erneuter
Komprimierung gering gehalten wird.
- zeitliche Komprimierung
Framedifferenzierung ist eine zeitliche Komprimierung, bei der die für die
Darstellung jedes Frames im Clip benötigte Datenmenge minimiert wird, indem nur die Daten
der Frames gespeichert werden, die Änderungen enthalten. Wenn ein Film z. B. nicht extrem
viel Bewegung und damit einen relativ hohen Anteil an Wiederholung von einem Frame zum
nächsten enthält speichert diese Methode die Daten aus bestimmten Key-Frames und läßt die restlichen Daten außer
acht. Eine häufig auftretende Nebenwirkung dieser Komprimierungsmethode ist eine Art von
Blockbildung innerhalb der Videobilder (siehe Kompressions-Artefakte).
Die folgenden Software-Komprimierungs- / Dekomprimierungs-Algorithmen (Codecs) sind
unter WINDOWS üblich:
- Microsoft Video 1 zur Komprimierung von analogem Video. Er bietet eine
verlustreiche, räumliche Komprimierung, die Farbtiefen von 8- bis 16-Bit unterstützt.
- Microsoft RLE zur Komprimierung von Animationen und computergenerierten
Bildern. Es handelt sich um einen räumlichen 8-Bit Kompressor, der mit
Lauflängen-Kodierung arbeitet.
- Cinepak für die Komprimierung von 24-Bit Video
zur Wiedergabe von CDs. Cinepak erreicht höhere Komprimierungsraten, eine bessere
Bildqualität sowie eine schnellere Wiedergabegeschwindigkeit als der Microsoft Video 1
Codec. Er ist sowohl auf Windows als auch auf Macintosh Rechnern verfügbar. Das beste
Ergebnis erzielt man, wenn der Cinepak-Codec auf die reinen Ursprungsdaten angewendet
wird, die noch nicht mit einem stark verlustreichen Kompressor komprimiert wurden. Cinepak
ist ein sehr asymmetrischer Codec, d. h. die Dekomprimierung mit Cinepak erfolgt sehr viel
schneller als die Komprimierung. Die Datenrate für die Wiedergabe kann durch den Anwender
bestimmt werden.
- INTEL Indeo Video R3.2 für die Komprimierung von 24-Bit Video zur
Wiedergabe von CDs. Wie der Cinepak-Codec erreicht er höhere Komprimierungsraten, eine
bessere Bildqualität sowie eine schnellere Wiedergabegeschwindigkeit als der Microsoft
Video 1 Codec und ist sowohl für Windows als auch für Macintosh Computer verfügbar. Er
sollte ebenfalls auf die reinen Ursprungsdaten losgelassen werden. Wenn er mit einer
Datenrate für die Wiedergabe verwendet wird, erzeugt dieser Kompressor Filme, die
qualitativ mit denen vergleichbar sind, die mit einem Cinepak Codec komprimiert wurden.
- INTEL Indeo Video Raw, um unkomprimiertes Video aufzunehmen. Er bietet
eine hervorragende Bildqualität, da keine Komprimierung angewendet wird.
- Der in der Quick-Time-Version
3.0 hinzugekommene Video-Kompressor von Sorenson
setzte neue Maßstäbe, was die Qualität von stark komprimierten Filmen angeht. Bei einer
geringen Datenrate von nur 14 KByte/s wird ein ursprünglich 240 × 180 Pixel großes
Beispielvideo ohne sichtbare Kompressions-Artefakte und Farbverfälschungen abgespielt - selbst im Fullscreen-Modus noch ruckelfrei auf einem Mittelklasse-Macintosh
mit 150 MHz. Der bisherige QuickTime-Codec Cinepak
hätte das bei deutlich schlechterer Darstellungsqualität vielleicht gerade einmal auf
einem High-End-Rechner mit schneller
Grafikkarte und Video-Beschleunigung geschafft.
Ebenso wie das in QuickTime 3.0 eingebaute Standardformat H.263 eignet sich der
Sorenson-Codec dank seiner Streaming-Fähigkeiten auch für Videokonferenzen, wenngleich
die passende Anwendungssoftware noch fehlt. Hier sind Drittanbieter gefragt.
Für die Videobearbeitung per Computer gelten folgende Verhältnisse zwischen
Kompression und Qualität. Gemessen werden,
- wieviele Megabyte an Videodaten pro Sekunde verarbeitet werden müssen
- bzw. wieviele Minuten Film auf einem Gigabyte (1 GB) gespeichert werden.
- Die Videoauflösung ist abhängig von der verwendeten Video/Fernsehnorm: das PAL-System
hat eine Auflösung von 768 x 576 Bildpunkten, NTSC arbeitet mit 640 x 480 Bildpunkten
| Kompressions- verhältnis |
PAL (MB/s) |
NTSC (MB/s) |
Minuten pro GB
(PAL / NTSC) |
Bildqualität |
| 1:1 |
21,2 |
17,6 |
00:48 / 00:58 |
Fernseh-Studiokamera direkt |
| 2:1 |
10,6 |
8,8 |
01:36 / 01:56 |
Direktübertragung TV |
| 3:1 |
7 |
5,9 |
02:26 / 02:54 |
Betacam Digital SP, sendereif |
| 4:1 |
5,3 |
4,4 |
03:13 / 03:53 |
Betacam Digital SP (professionell) |
5:1
5:1 |
4,2
3,5 |
3,5
2,9 |
04:04 / 04:53
05:16 / 06:14 |
Betacam (semi-professionell)
Digital Video DV |
| 7:1 |
3 |
2,5 |
05:41 / 05:50 |
Hi 8, S-VHS (professionell) |
| 10:1 |
2,1 |
1,76 |
08:08 / 09:42 |
Hi 8, S-VHS (gute Amateurqualität) |
| 15:1 |
1,4 |
1,2 |
12:11 / 14:13 |
VHS (Amateurqualität) |
|
