Was sind Videocodierungsformate? | Videoformate

Videocodierungsformate sind Strukturen für digitale Videodateien, die für verschiedene Plattformen und Geräte optimiert wurden. Jedes Videoformat besteht aus einem Audiocodec, einem Videocodec und einem Container.

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Codierungsformate

Lernziele

Nach Lektüre dieses Artikels können Sie Folgendes:

  • Verstehen, was Videocodierungsformate sind
  • Die Auswirkungen verlustbehafteter bzw. verlustfreier Komprimierung auf die Videoübertragung kennenlernen
  • Gängigste Videocodierungsformate vergleichen

Was sind Videocodierungsformate?

Videocodierungsformate, auch als Videodateiformate bezeichnet, sind Methoden zur Optimierung digitaler Videodateien für verschiedene Plattformen, Programme und Geräte. Es gibt viele verschiedene Arten von Videocodierungsformaten, aber jedes hat zwei Hauptbestandteile: einen Codec und einen Container. In Codec und Container wird festgelegt, wie unkomprimierte Videodaten gespeichert, übertragen und angezeigt werden. Beim Streaming ist es wichtig, dass ein Codierungsformat mit möglichst vielen Geräten kompatibel ist, damit der Stream für alle Benutzer verfügbar ist.

Bei der Auswahl des richtigen Videoformats kommt es im Wesentlichen auf drei Faktoren an: Verfügbarkeit von Speicher, Qualität der Videoausgabe und Kompatibilität mit verschiedenen Videoplayern oder -programmen.

Angenommen, Bob möchte ein professionelles Videoportfolio auf seine Website hochladen. Er muss die Einschränkungen bei der Upload-Bandbreite sowie die Gesamtqualität des Videos berücksichtigen. Er könnte sich für WebM entscheiden, ein lizenzfreies Dateiformat, das von Android-Geräten, den meisten Webbrowsern sowie Websites für HTML5-Videostreaming (z. B. YouTube) unterstützt wird. Mit WebM kann er seine Videodatei so komprimieren, dass sie ruckelfrei wiedergegeben werden kann und keine signifikanten Verluste bei der Videoqualität auftreten.

Alice hingegen besitzt stundenlange Heimvideos, die sie zur sicheren Aufbewahrung in ein gängiges digitales Videoformat konvertieren möchte. Sie hat vor, die meisten dieser Videodateien auf ihrer Festplatte zu speichern. Sie könnte sich für MPEG-4 Part 14 (MP4) entscheiden, denn dabei bleibt die Qualität von Videos nach der Komprimierung erhalten, und das Format wird wahrscheinlich auch in den kommenden Jahren mit den meisten Programmen und Geräten kompatibel sein.

Wie funktioniert Videocodierung?

Bei der Videocodierung werden unkomprimierte Videodaten in eine Form umgewandelt, die auf sehr vielen Geräten gespeichert und wiedergegeben werden kann. Die Videocodierung besteht aus zwei wesentlichen Vorgängen: Kompression und Transcodierung.

Durch Kompression, also das Entfernen überflüssiger Daten, wird eine Videodatei erheblich verkleinert, sodass sie besser handhabbar ist. Ohne geeignete Komprimierung wären die meisten Dateien viel zu groß für einfaches Hochladen, schnelles Laden oder reibungsloses Abspielen auf Benutzergeräten.

Mit Transcodierung ist der gesamte Umwandlungsvorgang von Audio- und Videodaten aus einem Videoformat in ein anderes gemeint. Damit wird gewährleistet, dass eine Videodatei mit dem verwendeten Videoplayer bzw. der verwendeten Plattform kompatibel ist. Ohne Transcodierung könnten Benutzer die Videodatei überhaupt nicht betrachten.

Beim On-Demand-Streaming werden Videos so codiert, dass sie über das Internet übertragen und auf verschiedenen Benutzergeräten abgespielt werden können. Beim Live-Streaming wird der Videostream in Echtzeit segmentiert, komprimiert und codiert.

Die Benutzer können den codierten Live-Stream auf verschiedenen Geräten mit verschiedenen Videoplayern empfangen. Die Geräte decodieren und entpacken das segmentierte Video, bevor sie es abspielen.

Was ist ein Codec?

Ein Codec (Codierer/Decodierer) ist ein Computerprogramm oder ein Gerät, das Daten komprimiert und dekomprimiert, damit sie problemlos transportiert und von verschiedenen Anwendungen empfangen werden können. Für Audio- und Videodateien werden separate Codecs verwendet, sie funktionieren jedoch generell auf die gleiche Weise.

Codecs codieren Dateien entweder mit verlustbehafteter oder verlustfreier Kompression. Bei verlustbehafteter Kompression werden die Daten in einer Videodatei vereinfacht und nur die wesentlichen Teile beibehalten. Deshalb kann ein Video bei verlustbehafteter Komprimierung pixelig oder „unscharf“ wirken. Stellen Sie sich vor, Frank möchte seiner Schwester ein Video von seinem Rosengarten schicken: Bei verlustbehafteter Komprimierung wird zwar jede Rose korrekt dargestellt, aber möglicherweise der gleiche Rosaton für alle Blumen verwendet, anstatt die feinen Unterschiede der Rosatöne verschiedener Blütenblätter wiederzugeben.

Bei verlustfreier Kompression bleibt die hohe Qualität der Originalvideodatei erhalten. Dazu werden alle Daten exakt kopiert. Vielleicht würde Frank seiner Schwester lieber ein hochauflösendes Video seines Gartens schicken, bei dem jeder Rosaton auf jeder Rosenknospe originalgetreu wiedergegeben ist, aber die entsprechende Datei wäre wahrscheinlich viel zu groß, um sie per Handy oder E-Mail zu verschicken.

Sowohl verlustbehaftete als auch verlustfreie Komprimierung haben jeweils Vor- und Nachteile. Bei verlustbehafteter Komprimierung sind die Dateien kleiner, aber auch die Videoqualität geringer, während bei verlustfreier Komprimierung die Qualität der duplizierten Datei höher ist, die Dateien aber auch größer ausfallen.

Was ist ein Container?

Bei einem Container werden ein codierter Audiostream (Audiocodec), ein codierter Videostream (Videocodec) und Metadaten in einer einzigen Videodatei kombiniert. Aus den Metadaten kann der Videoplayer entnehmen, wie verschiedene Audio- und Videocodecs koordiniert werden sollen, und sie können auch zusätzliche Elemente wie Untertitel oder alternative Audiostreams enthalten.

Jeder Container unterstützt eine andere Palette von Videocodecs. Einige Container funktionieren nur mit einem einzigen Codec- und Videoplayer-Typ. Das schränkt die Wiedergabemöglichkeiten drastisch ein. Andere Container sind mit vielen Arten von Videocodecs und -Playern kompatibel.

Oft werden Videodateierweiterungen nach den Containern benannt, die sie verwenden, und nicht nach den darin enthaltenen Audio- und Videocodecs. (Eine MP4-Videodatei ist beispielsweise in Wirklichkeit ein MP4-Container.) Eine Videodatei kann nur dann richtig wiedergegeben werden, wenn sowohl der Codec als auch der Container mit dem Videoplayer kompatibel sind.

Welches sind die gängigsten Arten von Videocodierungsformaten?

Es gibt über ein Dutzend Arten von Videocodierungsformaten, die nicht alle mit denselben Plattformen, Browsern und Geräten kompatibel sind. Hier fünf der gängigsten Videoformate:

MP4: MPEG-4 Part 14 (MP4) ist ein von der Motion Picture Expert Group entwickeltes Format für Videodateien. Dabei werden Audio und Video getrennt komprimiert, wodurch MP4-Dateien nach der Komprimierung eine relativ hohe Videoqualität bewahren können. Die meisten Browser und iOS-/Android-Geräte sind mit MP4-Dateien kompatibel.

MOV: QuickTime Movie (MOV) ist ein von Apple entwickeltes Videodateiformat. Es kann zwar unter Mac OS und unter Windows verwendet werden, ist aber nur mit QuickTime-Videoplayern kompatibel. Es bewahrt die Videoqualität, komprimiert die Dateien im Vergleich zu anderen gängigen Videoformaten wie MP4 nicht so stark.

AVI: Audio Video Interleave (AVI) ist ein von Microsoft entwickeltes Videodateiformat. Es handelt sich um eine der ältesten Spezifikationen für Videodateicontainer. AVI arbeitet mit einer Reihe verschiedener Codecs, und das kann sich darauf auswirken, wie gut es von verschiedenen Betriebssystemen und Browsern unterstützt wird. Die Videoqualität hat Vorrang vor der Komprimierung, deshalb sind die Videodateien größer und insgesamt von besserer Qualität.

FLV: Das Flash Video Format (FLV) ist ein von Adobe Flash entwickeltes Videodateiformat. Ein klarer Vorteil von FLV ist die Fähigkeit, Videodateien ohne schwerwiegende Qualitätsverluste zu komprimieren. Es ist jedoch weitaus weniger kompatibel mit Geräten und Betriebssystemen als andere Dateiformate: Es wird zwar von den meisten Browsern und Android-Geräten unterstützt, kann aber nicht zum Abspielen von Videodateien auf iOS-Geräten wie iPhones oder iPads verwendet werden. Bei einigen Browsern wird die Unterstützung für Adobe Flash eingestellt, weil es als unsicher betrachtet wird.

WebM: WebM ist ein von Google entwickeltes Videodateiformat. Es ist eine Teilmenge des offenen Standardformats „Matroska Video Container (MKV)“, das sich sehr gut an die meisten Video- und Audio-Codecs anpassen lässt und mit einer breiten Palette von Plattformen und Geräten kompatibel ist. WebM ist eine gut für das Web geeignete Open-Source-Alternative zu MP4 und hält auch nach der Komprimierung eine hohe Videoqualität aufrecht. Sowohl MP4 als auch WebM werden von HTML5 unterstützt.

Wie unterstützt Cloudflare verschiedene Videoformate?

Cloudflare Stream unterstützt viele Videocodierungsformate, darunter MP4, MKV, MOV, AVI, FLV, MPEG-2 TS, MPEG-2 PS, MXF, LXF, GXF, 3GP, WebM, MPG und QuickTime. Cloudflare Stream stützt sich auf ein Netzwerk von Rechenzentren in 200 Städten weltweit und bietet eine schnelle und qualitativ hochwertige Videowiedergabe im Paket mit Videospeicher, Codierung und einem anpassbaren Videoplayer.