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 diversen Formaten organisiert sein. Am
Besten lässt sich dies für ein einzelnes Bild erklären: Es gibt verschiedene
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 Kodiervorschrift
eingehalten, die letztlich dafür ausschlaggebend ist, ob 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
von 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 vom 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 untern 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 mehr 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 auch hinter Dateien mit
der Endung .mov können nicht nur unterschiedliche Versionen sondern 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 noch 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 unterschiedlich. 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 vom menschlichen Augen/Ohr 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 worden sind.
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
gezeigt, 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
WMV (Windows Media Video) oder ASF ( Advanced Streaming Format
)
Das Windows Media Video (WMV) von Microsoft ist Teil der Windows
Media-Plattform. Es wird oft verwendet, um kopiergeschützte Videodateien zu
verbreiten, da dieses Format Digital Rights Management (DRM) unterstützt.
Player:
Windows Media Player,
VLC Player, KMPlayer
MPEG (Moving Picture Experts Group)
Die Moving Picture Experts Group (MPEG) befasst sich mit der Entwicklung von
Standards im Bereich der Video- und Audiokompression. 1993 wurde der erste
Standard MPEG-1 verabschiedet. Zielsetzung war es, die Filme so sehr zu
komprimieren, dass sie bei der üblichen Geschwindigkeit damaliger
CD-Wiedergabegeräte abgespielt werden konnten. Diese Video-CDs hatten noch
eine sehr bescheidene Qualität.
Die Video-Kompression wurde mit dem 1994/95 eingeführten neuen Standard
MPEG-2 deutlich verbessert. Dieser Standard ist heute weit verbreitet, denn
er kommt auf den handelsüblichen DVDs zum Einsatz.
Ein MPEG-3 Standard wurde nie verabschiedet. Zwar gab es Planungen, einen
solchen Standard für HDTV-Qualtität (hochauflösendes Fernsehen) zu
spezifizieren. Als man jedoch feststellte, dass der MPEG-2 Standard hierfür
ausreicht, wurde diese Absicht verworfen. Übrigens hat das weit verbreitete
MP3-Format nichts mit dem (nicht existierenden) MPEG-3 zu tun. MP3 wurde
bereits für Audiowiedergabe bei MPEG-1 entwickelt. Die „3“ steht für die
verwendete Audio-Ebene. MP3 ist die Abkürzung für MPEG-1 Audio Layer 3 und
nicht für MPEG-3.
Seit 1999 gibt es den MPEG-4 Standard. Dieser Standard verbessert noch
einmal die Komprimierung. Vor allem aber ist er sehr viel flexibler, da er
unterschiedlichste Audio- und Videoformate aufnehmen kann. Zudem unterstützt
MPEG-4 nicht nur rechteckige Videos sondern audiovisuelle Objekte, die
miteinander zu Szenen kombiniert werden. Im Mittelpunkt steht dabei die
Interaktion des Benutzers mit diesen Objekten.
Player: Windows Media Player, Real Player, VLC Player
DivX
DivX ist ein sehr weit verbreiteter Videocodec, denn er erlaubt eine
ausgesprochen hohe Kompression bei annehmbarer Bildqualität. Nur bei sehr
schnellen Bildwechseln kann es zu kleinen Fehlern in der Darstellung kommen.
Mit DivX ist es möglich, Filme so sehr zu verkleinern, dass eine DVD auf
eine CD reduziert werden kann. Aufgrund der – relativ – geringen Datengröße
hat sich dieses Format gerade im Internet zum Austausch von längeren Filmen
etabliert. Aufgrund der hohen Verbreitung können heute auch viele
DVD-Abspielgeräte dieses Format interpretieren. Das Dateiformat basiert auf
dem MPEG-4 Videostandard (siehe oben) und wird im AVI-Container (siehe
unten) abgespeichert, hat folglich zumeist die Dateiendung .avi.
Der Erfolg von DivX im Heimbereich hat sich in den letzten Jahren so weit
gesteigert, dass selbst DVD-Player im Niedrig-Preis-Segment DivX
unterstützen. Was MP3 für die Musikindustrie darstellt, das ist DivX
für die Filmbranche: Mittels dieser Technologie lassen sich nämlich
Videodateien so stark komprimieren, dass sie relativ bequem über das
Internet verschickt werden können. DivX basiert auf dem MPEG-4 Video
Standard. Entsprechend kodierte Filme (in der Regel AVI-Dateien) können mit
Hilfe eines passenden Codecs in gängigen Video-Bearbeitungs- und
Wiedergabe-Programmen editiert und angezeigt werden.
Player: Windows Media Player, Real Player, VLC Player
REAL Video
Das von der Firma RealNetworks entwickelte Format RealVideo erzielt
ebenfalls eine gute Komprimierung. Die Qualität ist mit MPEG-4 oder DivX
vergleichbar. Es wird vor allem für Streaming-Übertragungen eingesetzt, da
beim Einsatz des (kommerziellen) Real-Servers die Ton- und Bildinformationen
der verfügbaren Übertragungskapazität angepasst werden. So wird
sichergestellt, dass ein kontinuierliches Videosignal den Zuschauer
erreicht. Bei langsamen Verbindungen muss der Anwender also auch nicht viel
länger auf die Wiedergabe warten, aber eine geringere Bildqualität in Kauf
nehmen. Auch dieses Format arbeitet verlustbehaftet. Das RealVideo-Format
ist im Internet weit verbreitet und wird gerne von kommerziellen Anbietern
verwendet, da es für den Anwender schwieriger ist, die übertragenen
Videodaten dauerhaft auf seinem Rechner zu speichern. Aufgrund des
Streaming-Formats ist es auch möglich, es für Live-Übertragungen
einzusetzen.
Player: Real Player
AVI (Audio Video Interleaved)
Das von Microsoft entwickelte AVI-Format ist ein so genanntes
Containerformat, d. h. es kann Audio- und Videodatenströme verschiedener
Kodierungsverfahren aufnehmen. Daher kann es vorkommen, dass eine
Wiedergabesoftware zwar das AVI-Format versteht, nicht aber die darin
enthaltenen Videodaten. Zum Kodieren oder Dekodieren wird daher für jeden
Datenstrom ein entsprechender Codec benötigt. In der Regel lassen sich
AVI-Dateien aber problemlos mit den meisten Playern abspielen.
Player: Windows Media Player, Real Player, VLC Player
