Video-Codecs - Grundlagen
Da die unkomprimierte digitale Videodatenmenge viel zu groß ist, wird diese durch einen Coder ("Komprimierer") komprimiert und anschließend gespeichert. Codecs bzw. Coder sind also kleine Programme, die bestimmte Audio- und Video-Formate erzeugen können.
Bei DV-Camcordern werden die DV-Daten zB bei der Speicherung auf Mini-DV-Bändern im Verhältnis von 1:5 komprimiert. Will man sich das Video ansehen, werden die digitalen Daten durch einen Decoder ("Entkomprimierer") entkomprimiert und an den Monitor oder Fernseher weitergeleitet.
Die Qualität des Bildes leidet durch die Komprimierungsverfahren umso mehr je stärker die Daten komprimiert werden. Damit das Video angezeigt werden kann, muss der richtige Codec verfügbar bzw. installiert sein.

Videoformate
Videoformate definieren Aufzeichnungsverfahren für Videos. Analoge Video- und Audiosignale werden zuerst in digitale Daten umgewandelt. Die digitalen Video- und Audiodaten werden nach unterschiedlichen Verfahren komprimiert bzw. codiert und gespeichert. Beim Abspielen der Videos müssen die Multimediadaten wieder entkomprimiert bzw. decodiert werden. Dafür wurden unterschiedliche Codecs entwickelt.
Bei den Videoformaten wird zwischen Codecs und Containerformaten unterschieden, wobei letztere unterschiedliche Codecs und andere Inhalte enthalten können.

Beispiele für Videocodecs: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, RM (Real Media), WMV, DivX, FLV (Flash-Video);
Beispiele für Containerformate: AVI, MOV, MP4;

Containerformate
Containerformate sind im Mulitmediabereich Dateiformate, die verschiedene Audio- und Videodatenformate (Codecs) enthalten können. Im wesentlichen wird dabei die Art und Struktur der Multimediainhalte definiert.
Audio-/Video-Containerformate enthalten zumindest einen Audio- und einen Videostream, Audio-Containerformate enthalten nur Audio-Inhalte. In Containerformaten können auch Metadaten ("Daten über Daten"), Indexdaten, Skriptbefehle, Menüs und andere Inhalte enthalten.

Beispiele für Containerformate:
[1] AVI (von Microsoft),
[2]MOV bzw. Quicktime (von Apple),
[3] MP4 (vor allem für MPEG-4-Video),
[4]ASF (von Microsoft),
[5]OGG (von Xiph.Org Foundation),
[6]Matroska

Videoconverter
Ein Videoconverter ist eine Software, die imstande ist, Videodateiformate (Codecs) in andere Videoformate umzuwandeln (konvertieren).

Beispiel: RM-Videos in MPEG-2 und DivX-Videoformate konvertieren.

MPEG
MPEG (Motion Picture Experts Group) ist ein internationales Gremium, das Standards für die Kodierung von bewegten Bildern entwickelt. Das MPEG-Format weist die größten Kompressionsraten auf. Prinzipiell kann derzeit zwischen vier Standards unterschieden werden: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 und MPEG-7.

DV-AVI
Beim digitalen Video (DV) werden die schon während der Aufnahme im Verhältnis 5:1 komprimierten digitalen Daten (Nativ DV) über den DV-Ausgang (IEEE-1394, FireWire, i-Link) von der Kamera oder dem DV-Videorekorder direkt in den PC überspielt.
Sowohl bei AVI-Typ 1 als auch bei AVI-Typ 2 sind Video- und Audiodaten in einem Datenstrom gemischt, wobei bei AVI-Typ 2 zusätzlich Audiodaten gesondert gespeichert werden. DV-AVI wird von allen bedeutenden Video-Schnittporgrammen verarbeitet.
Beim Export von Sequenzen aus einem Schnittprogramm (zB PremierePro) im PAL-Format bedeutet DV-AVI die bestmögliche Qualiät.

MOV
Das aus der Macintosh-Welt stammende MOV-Format (Quicktime) von Apple ist ein Containerformat und wird auch in Windows eingesetzt.
Audio- und Videodaten können gleichzeitig in verschiedenen Spuren mit unterschiedlichen Codecs gespeichert werden. Quicktime kann auch dreidimensionale Räume mit Quicktime-VR-Panoramen erstellen. Manche Multimedia-Autorensysteme verwenden ebenfalls Quicktime-Formate.

MPEG-2
MPEG-2 bietet gute Qualität bei starker Kompression, erlaubt Datenraten bis zu 100 MBit/s und kommt bei digitalem Fernsehen, Videofilmen auf CD-ROM, Video CD und DVD-ROM und in professionellen Videostudios zum Einsatz. MPEG 2 wurde im Hinblick auf digitales Fernsehen definiert, es unterstützt das Zeilensprungverfahren (Interlace).
Standard-MPEG-2 hat Vollbildraten mit 24-30 Frames pro Sekunde bei Framegrößen, die mit PAL oder NTSC kompatibel sind.
Der Kompressionsfaktor beträgt in etwa 20:1. Er kann jedoch je nach Bildmaterial und Qualität höher oder niedriger sein,

H.264
H.264 ist ein neuer Videocodec (2003 veröffentlicht), der hohe Bildqualität bei starker Komprimierung ermöglicht. Er wird auch bei hoch auflösenden Videostandards (zB HDTV), im Internet und im Telekommunikationsbereich eingesetzt.
Alternative Bezeichnungen: MPEG-4 Part 10 AVC (Advanced Video Coding), H.264/AVC, H.264/MPEG-4, H.264/Part 10

MPEG-2 auf DVD
Die Videodaten werden auf einer DVD in einem Verzeichnis mit dem Namen VIDEO_TS im *.VOB (Video Object) Format gespeichert. Das VOB-Format basiert auf dem MPEG-2-Codec.
Es gibt die unterschiedlichsten Sicherheitsmaßnahmen, um eine Kopie zu verhindern.
MPEG-2-Videos können von DVD-Playern oder Multimedia-Playern wie zB PowerDVD,InterVideo oder Windows Media Player abgespielt werden.

AVCHD
AVCHD (Advanced Video Codec High Definition) ist ein Aufzeichnungsformat für Filme in hoher Auflösung. Es ermöglicht High Definition-Aufzeichnungen auf verschiedene Medien, u. a. auf Chips, DVDs, Blue-Ray und Festplatten.

AVCHD-Videos sind mit dem MPEG-4 Codec komprimiert und mit einem MPEG-2 Transport Datenstrom übertragen.
Folgende Video- und HDTV-Formate, werden u.a. auch von PremierePro unterstützt:
[1] 1080i;
[2] 1080p;
[3] 720p;

ASF
ASF (Advanced Systems Format) ist ein Containerformat von Microsoft und enthält Mediendateien die mit Windows Media Codecs komprimiert sind.

RM
RM (Real Media) ist ein Containerformat und enthält Video- und/oder Audio-Dateien, die mit Real Media Codecs komprimiert sind und hauptsächlich als Streaming Format im Internet verwendet werden.

MPEG-Kompression
Die MPEG-Kompression ist eine verlustbehaftete Komprimierung und basiert auf der diskreten Cosinus-Transformation (DCT). Im Prinzip werden nur die sich verändernden Bildteile von aufeinander folgenden Bildern eines Videofilms gespeichert (zB Auto bewegt sich vor gleich bleibendem Hintergrund). Zur Bildkodierung werden 3 Bildtypen (Frames) verwendet:

I-Frames werden unabhängig von den übrigen Bildern äquivalent zum JPEG-Format abgespeichert.
P-Frames (Predicted frames = prädizierte Bilder) werden aus den vorangegangenen I-Frames berechnet.
B-Frames (bidirektional interpoliertes Bild) werden aus dem vorangegangenen oder nachfolgenden P- oder I-Frame interpoliert.

Eine prozentuell hohe Anzahl I-Frames bedeutet gute Bildqualität aber große Datenmengen. Eine zusammenhängende Gruppe von I-, B- und P-Frames wird als GOP (Group of Pictures) bezeichnet.

DivX
DivX ist ein Kompressionsverfahren für digitales Video im Vollscreen und Widescreen-Format. DivX komprimiert im Vergleich zu einer herkömmlichen DVD um das 8-10fache.
Er basiert auf dem Codec H.264 und bietet Menüs, mehrere Audio-Spuren, Untertitel und Kapitel-Punkte.

Neuere Versionen werden auch bei HD-Videos, Video-Spielen und mobilen Computern eingesetzt.
Außerdem wird der Audio-Codec AAC für hohe Klangqualität unterstützt.

WMVHD
WMVHD (Windows Media Video High Definition) ist eine Weiterentwicklung von Windows Media Video und berücksichtigt die hochauflösenden Videoformate (HDTV) 720p und 1080p und Ton im Surround Sound 7.1 in Windows Media Audio.

WMV
WMV(Windows Media Video) ist ein Video-Codec von Microsoft und stellt eine Weiterentwicklung des AVI-Formates dar. Dateien, die WMV-kodierte Video-Streams enthalten, sind meist in Microsofts Container-Format Advanced Streaming Format (ASF) eingebettet.
Windows Media Video 9 ist eine Weiterentwicklung vom Format H.264 und enthält DRM (Digital Rights Management), welches geistige Eigentumsrechte auch in Verbindung mit Kopierschutz verwaltet.

Streaming-Videos
Streaming-Videos beginnen mit der Wiedergabe, während sie noch geladen werden. Um diese Videoformate aus dem Internet innerhalb des Browsers anzeigen zu lassen, benötigt der Browser spezielle Plug-Ins, die aber, wenn sie fehlen, aus dem Internet heruntergeladen werden können.

MJPEG
Bei MJPEG (Motion-MPEG) handelt es sich quasi um eine Zwischenstufe zwischen Bild- und Videoformat, da eine MJPEG-Sequenz aus hintereinander aufgenommenen JPEG-Bildern besteht. Deshalb wurde es häufig bei Videoschnittkarten und -systemen eingesetzt.

MPEG-7
MPEG-7 ist im Gegensatz zu MPEG-2 und MPEG-4 kein Standard für die Codierung von Audio- und Videosignalen, sondern ein Standard für Metadaten für Bild, Video und Audio. Die in XML-Dateien gespeicherten und standardisiert MPEG-7 Metadaten beinhalten u.a. Management, Beschreibung und Organisation von Inhalten, benutzerspezifische Daten, Ansichten und Zusammenfassungen.

MPEG-4
MPEG-4 ist ein neuer offener Video-Standard und mit dem Ziel, eine hohe Videoqualität bei niedrigen Datenraten im Bereich zwischen 10 KBit/s und 1 MBit/s zu erreichen. Microsoft hat daraus den Codec Microsoft MPEG-4-Video-Codec V3 für Microsofts Windows Media Technologie abgeleitet. MPEG-4 kommt beispielsweise bei der Videoübertragung übers Internet und im Mobilfunk zum Einsatz.

MPEG-1
MPEG-1 wurde 1993 mit dem Ziel verabschiedet, für Medien mit geringer Bandbreite (1 MBit/s bis 1,5 MBit/s) die Übertragung von bewegten Bildern mit zugehörigem Audiosignal bei akzeptabler Bildwiederholfrequenz und möglichst guter Bildqualität zu erreichen. Die Komprimierung erfolgt verlustarm und ist darauf ausgerichtet, große Mengen Videodaten mit relativ guter Qualität in kleinen Dateien unterzubringen. Deshalb war MPEG-1 auch im Internet weit verbreitet.

AVI
AVI (Audio Video Interleave) ist ein Containerformat für Audio/Videoformate für Windows und kann unterschiedliche Unterformate enthalten. Audio- und Videodaten werden ineinander verzahnt, also "interleaved", abgespeichert. "Video für Windows" bildet den Rahmen für verschiedene Kompressionsalgorithmen (zB Microsoft Video 1, Cinepak...). In der ersten Version gab es eine Framegröße von 160x120 Pixel bei 16 Bilder/Sekunde.

Ton bei Digitalvideos
Die Tonaufzeichnung bei Digitalvideos erfolgt im PCM-Verfahren. Je nach der ins Gerät eingebauten Technik können 2 oder 4 Tonkanäle genutzt werden. Hohe Qualität wird bei einer Samplingrate von 48 kHz und bei 16 Bit erreicht. Bei einer Tonaufnahme mit 12 Bit kann später in Stereo nachvertont werden.