Ob Sie eigene Audio- und Videodateien im Internet bereitstellen oder bereits vorhandene Ressourcen nutzen möchten – es stehen eine Vielzahl verschiedener Wiedergabeprogramme, Codecs und Dateiformate zur Verfügung. Hier führen wir Sie durch den Dschungel von MPEG, AVI, DivX, Quicktime & Co. Zum einen werden die Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Systemkomponenten erklärt. Auf diese Weise werden sich Rätsel lösen, zum Beispiel warum nur bestimmte AVI- oder Quicktime-Filme auf Ihrem Rechner angezeigt werden – und wie Sie derartige Probleme beseitigen können. Zum anderen werden die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Formate und Methoden erläutert. So können Sie einschätzen, welche Qualität Sie von einer Audio- oder Videodatei erwarten dürfen und welche Dateien für Ihre Anwendungszwecke besonders geeignet sind.

Als Endanwender ist man vor allem mit einer Sorte von Programmen gut vertraut: den Wiedergabeprogrammen (oder auch „Player“). Sie spielen Audio- oder Videodateien ab und sind somit das Softwareäquivalent zu Kassettenrekordern , Videorekordern oder CD/ DVD -Wiedergabegeräten. Die Programmoberfläche ähnelt meist der Fernbedienung Ihrer Stereoanlage: es gibt Knöpfe zum Abspielen, Vor- und Zurückspulen, Pausieren usw. Bekannte Vertreter sind z. B. der Windows Media Player, der Quicktime Player oder Apple iTunes. Statt eine CD in den CD-Schacht zu legen, müssen bei den Sofware-Playern Dateien geöffnet werden. Audio- und Videodateien können von einem Player nur dann geöffnet werden, wenn dieser etwas mit dem verwendeten Dateiformat anfangen kann.

Dateiformate

Die digitalen Daten, mit denen analoge Audio- oder Videosignale repräsentiert werden, können in unterschiedlichen Formaten organisiert sein. Am Besten lässt sich dies für ein einzelnes Bild erklären: Es gibt diverse Möglichkeiten, die einzelnen Bildpunkte in einer Datei abzulegen. Ob zum Beispiel die Bildpunkte nacheinander zunächst von links nach rechts oder zuerst von oben nach unten in der Datei abgelegt werden ist natürlich eine Konvention, die festgelegt werden muss. Auch die Art und Weise, in der ein Farbwert gespeichert wird, muss klar definiert werden. Diese und noch viele weitere Festlegungen werden durch das jeweilige Dateiformat bestimmt. Zum Ablegen der Daten wird also immer eine fest vorgegebene Codiervorschrift eingehalten, die letztlich dafür ausschlaggebend ist, dass die Daten richtig interpretiert werden können. Vielleicht wird die Unterschiedlichkeit der einzelnen Formate am Besten verständlich, wenn man sich diese wie verschiedene Datenträger vorstellt: CDs, große und kleine Videokassetten, Tonbänder usw. können alle Audiodaten enthalten – trotzdem können Sie eine Kassette nicht in den CD-Spieler legen! Genauso verschieden sind etwa die Dateiformate MPEG, Quicktime, REAL Audio/Video oder DivX.


Viele verschiedene Codecs zum Abspielen von Audio- und Videodaten

Im Wohnzimmer werden die verschiedenen Wiedergabegeräte oft in einer Stereoanlage vereint, so dass nicht mehrere Geräte notwendig sind. Genauso funktionieren auch verschiedene Wiedergabeprogramme: sie sind in der Lage, verschiedene Dateiformate zu lesen und abzuspielen. Für jedes Dateiformat wird ein eigener Codec verwendet. Dabei handelt es sich um Miniprogramme, die nur eine Aufgabe erfüllen – das Codieren und Decodieren von Audio- oder Videoinformationen. Jeder Codec kann zum Schreiben und Lesen von genau einem Dateiformat verwendet werden. Für unterschiedliche Dateiformate werden andere Codecs verwendet – sie entsprechen also in etwa den einzelnen technischen Bestandteilen Ihrer Stereoanlage. Nur gibt es eben statt eines Geräts K zum Abspielen von Kassetten und eines Geräts C zum Abspielen von CDs, einen Codec M zum Abspielen von MP3 -Dateien und einen Codec W zum Abpielen von WMA-Dateien. Die meisten Player haben bereits eine Reihe Codecs integriert und sind daher in der Lage mehrere Dateiformate abzuspielen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass ein Player weitere Dateiformate verstehen lernt, indem man zusätzliche Codecs nachrüstet. Sowie man bei seiner Stereoanlage weitere Geräte – etwa den alten Plattenspieler oder einen Highend-CD-Spieler – anschließen kann, erlauben Player das Aufrüsten durch Plug-Ins. Ein Codec-Plug-In ist unabhängig von einem bestimmten Player und kann von verschiedenen Playern verwendet werden. Zusätzliche Codecs benötigt man z. B. wenn man neuere oder selten verwendete Dateiformate mit seiner Player-Software abspielen möchte.



Wenn Audio- oder Videodateien nicht abgespielt werden können, dann liegt es in der Regel daran, dass der benötigte Codec für das jeweilige Dateiformat nicht vorhanden ist. Mit einem WMA-Codec können Sie zum Beispiel keine MP3-Dateien abspielen und umgekehrt. Leider ist es nicht immer ganz so einfach, den richtigen Codec zu finden. Zwar ist es so, dass ein Codec immer nur ein Dateiformat unterstützt. Anders herum gibt es aber für ein Dateiformat oft verschiedene Codec-Programme. Um beim Vergleich mit der Stereoanlage zu bleiben: der Kassettenspieler kann zwar nur Kassetten abspielen, doch eine Kassette passt in verschiedene Geräte unterschiedlicher Hersteller und kann auch noch unterschiedlich genutzt werden (etwa langsame oder schnelle Aufnahme). Auch Codecs werden von verschiedenen Anbietern entwickelt. So gibt es zum Beispiel für das vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen entwickelte MP3-Format zahlreiche Codecs. Diese unterscheiden sich jedoch weniger in der Dekodierung der Daten (also beim Abspielen), sondern – wie weiter unten erklärt –bei der Kodierung. Daher ist das Abspielen von MP3-Dateien in der Regel auch unproblematisch. Kritischer ist es dagegen, wenn es vom gleichen Dateiformat unterschiedliche Versionen gibt. Genau wie jede andere Software werden auch Codecs weiterentwickelt, mit dem Vorteil besserer Klangqualität und dem Nachteil, dass ältere Codec-Versionen die neuen Dateiformate nicht verstehen. Besonders verwirrend wird es dann, wenn unterschiedliche Versionen des Dateiformats die gleiche Dateiendung verwenden. Das Quicktime-Dateiformat verwendet etwa sowohl für QuickTime 6 als auch 7 die Endung .mov. Damit nicht genug, denn Quicktime ist nicht nur ein Dateiformat, sondern gleich eine komplette Multimedia-Architektur, die unter anderem einen Quicktime Player umfasst. Der Quicktime Player kann nun wiederum nicht nur Quicktime-Dateien sondern auch andere Formate abspielen. Quicktime bezeichnet also oft ganz unterschiedliche Dinge und hinter Dateien mit der Endung .mov können sich nicht nur unterschiedliche Versionen sondern auch ganz verschiedene Formate verbergen. Aus diesem Grund lassen sich solche Dateien einmal abspielen, ein anderes Mal nicht. Da hilft es nur, immer den aktuellsten Codec zu installieren, denn diese sind in der Regel rückwärts kompatibel, d. h. sie können auch ältere Formate interpretieren. Außerdem muss berücksichtigt werden, dass mit der gleichen Dateiendung nicht nur unterschiedliche Versionen sondern auch ganz verschiedene Dateiformate gemeint sein können. Bei AVI-Dateien kommen für die eigentliche Kodierung der Videodaten unterschiedliche Codecs wie etwa DivX zum Einsatz.

Wer also sicher gehen möchte, dass alle Mediendateien abgespielt werden können, sollte möglichst viele Codecs für seinen Player bereithalten. Zum Glück sind die meisten Codecs – oder zumindest die Decoder – kostenlos erhältlich. Codec-Sammlungen erlauben das Auffrischen der bevorzugten Playersoftware in einem Rutsch.

Audio- und Videodaten selbst kodieren und komprimieren

Wenn Sie selbst Mediendateien im Internet bereitstellen möchten, ist es wichtig, die Unterschiede der einzelnen Formate etwas genauer zu kennen. Die einzelnen Dateiformate und sogar die Codecs unterscheiden sich nämlich in der Wiedergabequalität und in den resultierenden Dateigrößen. Einige Formate eignen sich zudem auch für das so genannte Streaming. Bei diesem Verfahren kann die Medienwiedergabe bereits beginnen bevor die gesamte Datei lokal auf dem Rechner verfügbar ist. Sobald die ersten Daten übertragen wurden kann die Wiedergabe beginnen. Einige Formate erlauben zudem die Qualität – und damit die benötigte zu übertragende Datenmenge – je nach verfügbarer Übertragungskapazität anzupassen: schnelle Verbindungen erhalten dann eine bessere Bild- und Tonqualität.

Allen Formaten gemein ist in der Regel, dass die Audio- und Videodaten komprimiert in die Dateien geschrieben werden. Die anfallenden Datenmengen sind sehr groß, daher versuchen die Codecs beim Kodieren die Datenmenge zu verkleinern. Das Kunstwort Codec wird daher oft auch als Kurzform für Compressor/Decompressor verwendet. Die Verfahren zur Komprimierung der Daten sind sehr vielfältig. Generell unterscheidet man zwischen verlustbehafteter und verlustfreier Kompression.

Verlustbehaftete Kompression

Bei der verlustbehafteten Kompression handelt es sich streng genommen um eine Datenreduktion, d. h. Datenmengen schrumpfen dadurch, dass als irrelevant betrachtete Daten einfach verworfen werden. Man kann daher die ursprünglichen Daten auch nicht originalgetreu wiederherstellen. Die Qualität der Audio- und Videodateien hängt also auch davon ab, wie treffsicher der Encoder (Teil des Codecs, der für das Kodieren der Daten zuständig ist) Daten als relevant oder irrelevant identifiziert. Dabei kommen Erkenntnisse der Wahrnehmungspsychologie zum Einsatz. Signale, die nur schwach oder gar nicht von menschlichen Augen/Ohren wahrgenommen werden, werden entfernt oder mit geringerer Qualität gespeichert. Zum Beispiel ist ein leiser Ton unmittelbar vor einem lauten Ton für den Menschen nicht wahrnehmbar (zeitliche Maskierung). Ebenso wenig kann er zwei Töne mit sehr ähnlicher Frequenz unterscheiden (gleichzeitige Maskierung). Auf diese Weise lassen sich die Daten vereinfachen, ohne dass es für den durchschnittlichen Zuhörer zu einer wahrnehmbaren Qualitätsreduzierung kommt. Das geschulte Ohr kann aber in einigen Fällen sehr wohl Unterschiede ausmachen. Außerdem ist zu bedenken, dass aufgrund der nicht mehr vorhandenen Originaldaten eine weitere Verarbeitung der Audio/Videodateien kritisch ist. Zum Beispiel können leise Töne nicht mehr herauskristallisiert und ggf. verstärkt werden, wenn diese bereits herausgefiltert wurden.

Verlustfreie Kompression

Bei der verlustfreien Kompression bleiben die Originaldaten erhalten, sie werden nur kompakter in eine Datei geschrieben. Bei Bildern ist es zum Beispiel möglich, statt jeden einzelnen Bildpunkt in einer Datei zu speichern nur die Änderungen zu berücksichtigen. Wird etwa ein blaues Meer dargestellt, dann muss in der Datei also nicht „blau-blau-blau...-blau-blau“ stehen, sondern es reicht die Angabe „123 blaue Pixel“ – der Informationsgehalt verändert sich dadurch nicht. Auch bei Videodaten werden oft nicht die einzelnen Bilder sondern nur die Bildunterschiede gespeichert. Wenn die Kamera also für ein paar Sekunden eine unbewegte Landschaft zeigt, dann muss dieses Landschaftsbild nur ein einziges Mal in die Datei geschrieben werden. Bei Audiodaten können Ähnlichkeiten zwischen den verschiedenen Kanälen (linker und rechter Stereokanal sind oft identisch) genutzt werden, um Daten kompakter abzulegen. In allen drei Beispielen sind gleiche oder nur geringe Änderungen die Voraussetzung für eine Datenkompression. Da diese Ähnlichkeiten in den Audio- und Videodaten nicht ständig vorkommen, ist die verlustfreie Kompression leider nicht so effektiv wie die verlustbehaftete.

Verbreitete Formate

AAC (Advanced Audio Coding)
AAC ist ein verlustbehaftetes Kodierungsverfahren, das Audiodaten (von einer CD) auf ein sechzehntel der Originalgröße komprimieren kann. Das Format wurde von der Moving Picture Experts Group (MPEG) entwickelt und verspricht einige Vorteile gegenüber dem MP3-Format, insbesondere eine stärkere Komprimierung und verbesserte Klangqualität. Daher setzen einige Online-Musikgeschäfte auf dieses Format.

Ogg Vorbis    
Dieses Open-Source -Format ist patentfrei und kann daher ohne Lizenzgebühren von Softwareentwicklern verwendet werden. Dieses Format ist auch für Streaming-Übertragungen geeignet. Die Komprimierung ist verlustbehaftet und besser als bei MP3. Auch wenn mittlerweile zahlreiche Hardware-Wiedergabegeräte dieses Format unterstützen ist es nicht so weit verbreitet wie MP3.

Windows Media Audio (WMA)
Das WMA-Format ist von Microsoft entwickelt worden und bietet ebenfalls verlustbehaftete Kompression. Viele Hardware-Wiedergabegeräte unterstützen dieses Format mittlerweile, denn es ist aufgrund seines eingebauten Kopierschutzes (Digital Rights Management (DRM)) bei der Musikindustrie sehr beliebt. Allerdings ist die erzielte Qualität nicht immer so gut wie bei MP3 oder Ogg Vorbis.

SHN
Shorten (.shn) ist ein digitales Audiokompressionsverfahren, welches wahlweise mit verlustfreier oder verlustbehafteter Audiokompression arbeitet. Bei der verlustfreien Kompression erzielt dieser Codec gute Werte, so wird die Dateigröße im Durchschnitt halbiert. Im Vergleich zur verlustbehafteten Kompression ist dies natürlich nicht sehr viel. Das Format eignet sich aber gut, um Audiodaten in hoher Qualität platzsparend zu speichern.
Benutzt wird das Format meist zur effizienten Archivierung von Wave-Dateien. Mit Hilfe des Plug-Ins SHNamp (http://www.etree.org/shnamp.html) ist es mit WinAmp möglich SHN-Dateien abspielen.

MP3
Das MP3-Format wurde vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen entwickelt. Es ist eines der ersten verlustbehafteten Dateiformate das auf psychoakustische Effekte bei der Wahrnehmung setzt, um die Datenmenge zu reduzieren. Neben dem Originalcodec vom Fraunhofer-Institut gibt es auch den Open-Source-Encoder LAME. Das MP3-Format dürfte das am Weitesten verbreitete Format sein und wird von nahezu allen Software- und Hardware-Playern unterstützt.

REAL Audio
Das von der Firma RealNetworks entwickelte Format RealAudio zeichnet sich durch hohe Klangqualität und gute Komprimierung aus. Es wird vor allem für die Streaming-Übertragung eingesetzt, da beim Einsatz des (kommerziellen) Real-Servers die Toninformationen an die verfügbare Übertragungskapazität angepasst werden. So wird sichergestellt, dass ein kontinuierliches Audiosignal den Zuhörer erreicht. Bei langsamen Verbindungen muss der Anwender also nicht viel länger auf die Wiedergabe warten, jedoch eine geringere Klangqualität in Kauf nehmen. Auch dieses Format ist verlustbehaftet. Das RealAudio-Format ist im Internet weit verbreitet und wird gerne von kommerziellen Anbietern verwendet, da es für den Anwender schwieriger ist, die übertragenen Audiodaten dauerhaft auf seinem Rechner zu speichern.