Videokomprimierung Leipzig Berlin Dresden

Studie zur Videokompression / Windows Media Streaming

Als Streaming wird eine Technologie bezeichnet, die es erlaubt, multimediale Objekte wie Live-Präsentationen, Videofilme oder Audiosequenzen ressourcenschonend zu präsentieren und dabei dem Nutzer die Möglichkeit gibt, durch Vor- und Zurückspulen in den Abspielvorgang einzugreifen. Während des Streamings werden die Inhalte (Video und Audio) paketweise übertragen und beim Empfänger (Client-Software) in einen Puffer gespeist, der vor Beginn der Präsentation zunächst mit Daten gefüllt wird. Das führt zu einer kurzen Wartezeit, aber der Puffer dient zur Sicherung eines kontinuierlichen Abspielvorgangs. Anschließend wird mit dem Abspielen des Medienstreams begonnen.

Während der Übertragung weiterer Pakete wird am lokalen Rechner der Puffer bereits ausgelesen und in diesem Beispiel als synchrones Video und Audio dargestellt. Der Film wird bereits angezeigt, während weitere Datenpakete in den Puffer nachgeladen werden. Die Daten werden durch die Client-Software in dem Takt aus dem Puffer entnommen, in welchem sie benötigt werden. Der Puffer versagt seinen Zweck, wenn die tatsächlich nachgeladene Datenmenge stets geringer ist, als die zum Abspielvorgang benötigte. Dann schrumpft der Pufferinhalt bis zu dem Punkt, an dem die Software jedes Paket sofort verwenden muss: Die Bilder ruckeln, der Ton stockt, der Puffer muss erneut gefüllt und anschließend präsentiert werden.

Drei unkomprimierten Testvideos wurden als ein Komplettvideo zusammen geschnitten (Achtung! Audiospur muss im Video unbedingt vorhanden sein!). Die unkomprimierte Größe der Videodatei beträgt 302 MB. Anschließend ist das Komplettvideo dreimal mit unterschiedlichen Einstellungen im Premiere-Export-Modus mittels dem integrierten Adobe Media Encoder zu Windows Media Videos (wmv-files) komprimiert worden.

videokompression
Adobe Media Encoder im Premiere Export Modus

Im Adobe Media Encoder stehen zahlreiche Voreinstellungen zur Komprimierung von Videofilmen bzw. reinen Audiodaten zur Verfügung. Hierbei kann man neben verschiedenen Datenraten für gewünschte Übertragungswege sowie Auflösungen (PAL/NTSC) auch Komprimierungen für verschiedene Windows-Media-Player vorauswählen.

Microsoft hat früh mit dem Media Streaming eine eigene Implementierung als Vorläufer von MPEG-4 auf den Markt gebracht und somit nicht den ISO-Standard für MPEG-4 abgewartet, der das mov-Dateiformat von Apple Quick Time vorsieht. Mittlerweile sind jedoch weitere Codecs, wie ISO MPEG-4, MPEG-4 und Windows Media Screen auf der Homepage hinterlegt, die sich beim Nutzer, wenn ein Videofilm betrachtet werden möchte, selbst downloaden und installieren. WMV liegt im Farbformat YUV 4:2:0 vor und ist im Algorithmus DCT mit Motion Prediction, basierend auf MPEG-4, codiert.

Nachfolgend die getesteten Komprimierungen und dessen Eigenschaften:

Eigenschaft/Test

WM PAL (dl 64)

WM PAL (dl 256)
(DSL, LAN)

WM PAL (dl 1024)
(Hochgeschw.-Netze)

Dateigröße

662 kB

2,91 MB

10,3 MB

Bildgröße

256 x 192 pixel

320 x 240 pixel

640 x 480 pixel

Aspect Ratio

4:3

4:3

4:3

Noise Reduce

mild

mild

mild

Frame Rate

12,5 f/s

25 f/s

25 f/s

Keyframes

alle 10 s bzw.
alle 125 frames

alle 10 s bzw.
alle 250 frames

alle 5 s bzw.
alle 125 frames

Gesamt -Stream -Datenrate

61 kb/s

304 kb/s

1120 kb/s

davon Audio-Datenrate

12 kb/s

48 kb/s

96 kb/s

Audio-Samplingrate

16 kHz, mono

44 kHz, stereo

44 kHz, stereo

Kompressionsfaktor/DV

456

104

30

Bewertung

Trotz kleiner Datei lässt die Qualität des Videos stark zu wünschen übrig. Feine Strukturen sind nicht zu erkennen.

Es besteht der beste Kompromiss zwischen Qualität und Dateigröße. Ab dieser Datenrate erhält man eine ordentliche Qualität.

Optimale Bildgröße und Qualität, kann jedoch nur den Highspeed-Nutzern angeboten werden.

Fazit

ISDN-Nutzer können das Video zwar empfangen, sind aber mit der Bildqualität unzufrieden.

Erst ab dieser Datenrate erhält man ein klares Bild, wobei mittlere bis feine Strukturen und schnelle Bewegungen akzeptabel sind.

Momentan nur für die Sparte „Highspeed-Nutzer“ zu empfehlen, da zu hohe Datenrate.


Windows-Media-Video-Dateien liefern trotz hoher Kompression bei kleiner Dateigröße noch eine erstaunlich hohe Bildqualität gegenüber Real-Video-Dateien bei gleichen Einstellungen. WMV ist somit ideal für die Übertragung im Internet geeignet.

In der Praxis kann häufig jeder Web-Nutzer Videos mit der für ihn notwendigen Datenrate empfangen. Dazu ist es nötig, die verschiedenen Bandbreiten parallel in einen Datenstrom zu kodieren. Bis zu zehn Video-Datenströme plus ein Audio-Datenstrom können in einem Gesamt-Datenstrom gespeichert werden. Dies unterstützt der Encoder durch die Selektion verschiedener Gesamtbandbreiten und der Berechnung der nach Abzug der (fixen) Audiobandbreite verbleibenden Videobitrate.

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