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Thema: Erklärung --> Codec

  1. #1
    Jungspund
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    Standard Erklärung --> Codec

    Halli-Hallo!

    Ich hoffe sehr, das meine Frage hier nicht allgemeines Schmunzeln hervorruft ;o) oder ich zurechtgewiesen werde, ich solle erstmal selber nach der Antwort auf meine folgende Frage suchen. Das hab ich gemacht ;o) Aber ich hätte, zum besseren Verständniss meinerseits, so ne schöne Erklärung für Super-Neulinge ...

    Also, ich habe schon unheimlich oft von diesen Codecs gelesen, was es da alles so gibt an verschiedenen Arten etc. Aber bis jetzt hab ich noch nicht so recht rausgefunden, für was man denn genau diese Dinger braucht? Ausschließlich dafür, um gewisse Formate auf dem Rechner gucken zu können, oder sind die auch für ein reibungsloses Abspielen auf StandAlone Playern relevant?

    Vielleicht kennt ja auch einer von Euch nen netten Link, wo man das gut und verständlich erklärt bekommt. Die einzige vernünftige Seite war www.codec-download.de , aber da war nichts brauchbares für mich dabei, was mir weiterhelfen könnte.

    Liebe Grüße und vielen Dank für eure Hilfe
    Merit-Isis ... die schon sehr neugierig auf eine Erklärung ist ...

  2. #2
    Erklär-Bär Avatar von LigH
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    Standard Re: Erklärung --> Codec

    Warum nicht...

    Grundsätzlich: Codec ist ein Kunstwort, zusammengesetzt aus "COder + DECoder". Unter Windows sind es DLLs - also Bibliotheken mit kleinen Programmstückchen, die nicht von allein laufen, sondern vom Betriebssystem benutzt werden, wenn ein Programm das anfordert.

    Seit Windows 3.x und "Video for Windows" Version 1.x gibt es den sogenannten "Image Compression Manager". Das ist eine Programmierschnittstelle, mit deren Hilfe man Einzelbilder (de-) komprimieren lassen kann. Und diese Arbeit übernehmen die Codecs:

    Man kann unkomprimierte Bilder (z.B. im Format RGB24, oder einem YUV-Format) an einen VfW/ICM-Codec übergeben, und wenn er mit dem Input-Format etwas anfangen kann, dann gibt er das komprimierte Ergebnis zurück (manche Codecs verlangen bestimmte Farbräume, Bildgrößen oder Vollfarb-/Palettenformate; einige Codecs codieren nur mit Passwort, oder sogar überhaupt nicht). Und umgekehrt ebenfalls - wenn ein Codec mit einem komprimierten Format etwas anfangen kann, dann kann er es in eines der unkomprimierten Bildformate umwandeln.

    Programme, die AVIs lesen und speichern können, lesen oder schreiben diese Dateien in Wirklichkeit nicht selber, sondern sie bitten Windows bzw. den ICM darum, das für sie zu tun.

    Der ICM ist verantwortlich, bei komprimierten Formaten anhand eines "FourCC"-Eintrags in der AVI (einem Code aus vier Zeichen) einen Codec zu finden, der sich für die Decodierung dieses Formates zuständig meldet. Gibt es keinen Codec, der für diesen FourCC zuständig ist, kann das AVI nicht decodiert werden.

    Zum Abspielen jedoch werden eher DirectShow-Filter benutzt; die sind eher geschwindigkeitsoptimiert - Codecs dagegen decodieren eher mit höherer Qualität.
    __

    Stand-Alone-Player haben auch Decoder; allerdings teils in der Firmware, teils sogar unabänderlich im Silizium umgesetzt. Im SAP mag es Spezial-Chips geben, die das Decodieren besser und schneller können, weil sie darauf spezialisiert sind. Ein PC-Prozessor ist jedoch universell, der muss alles mögliche berechnen können - und so viele Ideen es für (mehr oder weniger) platzsparende Speicherung von Bildinhalten gibt, so viele Codecs für VfW/ICM gibt es wohl auch; und nicht mal alle davon müssen bei Microsoft registriert worden sein...

    Auf gute Zusammenarbeit:

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  3. #3
    . Avatar von Selur
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    Standard Re: Erklärung --> Codec

    Folgendes hat Balm mal im Flaskmpeg.info/board gepostet:

    Video-Codecs - so funktionieren sie
    ***********************************

    Videobearbeitung am PC verlangt nach hohen Bandbreiten und viel
    Plattenplatz: Ein einzelnes RGB-Bild, in der Fachsprache auch Frame
    genannt, benötigt in voller PAL-Fernsehauflösung (768 x 576
    Bildpunkte) und 24 Bit Farbtiefe (je 8 Bit für Rot, Grün und Blau,
    auch Truecolor genannt) mehr als ein Megabyte an Speicher. Ein
    einfaches Rechenbeispiel: 768 x 576 x 24 ergibt 10616832 Bits und das
    sind umgerechnet etwa 1,3 Megabyte. Schnell wird es da auf der Platte
    eng!

    Weil die europäischen Fernsehnormen PAL und Secam mit 25 Bildern
    pro Sekunde arbeiten, müsste ein Videobearbeitungssystem etwa 33
    Megabyte pro Sekunde Durchsatz ermöglichen - auch moderne PCs sind da
    schnell überfordert.

    Grundsätzlich gibt es zwei Ansätze, um dieses Problem zu lösen:

    Zum einen kann man mit der Bandbreitenkeule zuschlagen, etwa bei
    der Datenübernahme in den PC mittels Aufnahme auf RAID-Systeme mit
    riesigen und schnellen Festplatten. Doch das Internet wird die
    erforderlichen Datenraten weder über die alten Telefon-
    Kupferleitungen noch über moderne Glasfaser-Leitungen für Millionen
    von Anwendern verkraften.

    Den anderen Lösungsansatz bietet die Datenkompression: Mit ihrer
    Hilfe lässt sich die vorhandene Bandbreite besser ausnutzen.


    Datenkompression: Mutter Natur machts vor
    *****************************************

    Die Natur macht es uns vor: Menschliche Sinnesorgane nehmen riesige
    Datenmengen auf - viel mehr, als das Gehirn tatsächlich verarbeiten
    kann. Etwa 800 Megabyte visuelle Informationen erreichen das Auge in
    jeder Sekunde. Bevor sie das Gehirn erreichen, dampfen intelligente
    Reduktionsverfahren die schiere Datenmasse etwa um den Faktor 100
    ein, weniger wichtige Information bleiben einfach außen vor.
    Technisch genutzte Kompressionsalgorithmen für Bilddaten eifern ihrem
    natürlichen Vorbild nach - ohne allerdings dessen Effizienz derzeit
    zu erreichen.

    Gleiches gilt für akustische Signale: Nur ein Bruchteil der vom
    Trommelfell aufgenommen Informationen erreicht das Gehirn. So wird
    zum Beispiel von zwei Tönen, die eine ähnliche Tonhöhe haben und
    dicht beieinander liegen, nur der lautere Ton wahrgenommen.

    Codec-Programmierer (Codierung/Decodierung) nutzen diesen Hang
    zum Minimalismus: Alle audiovisuellen Kompressionsverfahren
    orientieren sich an der maximalen Wahrnehmungsfähigkeit des Menschen.

    Sie filtern "überflüssige" Daten aus, und zwar so geschickt, dass
    wir subjektiv keine qualitative Beeinträchtigung der
    Sinneswahrnehmung empfinden. Die Algorithmen nehmen dem Gehirn
    praktisch Arbeit ab.


    Kompression: So funktionierts
    *****************************

    Codecs verwenden verlustfreie und die verlustbehaftete Kompressions-
    und Dekompressionstechniken. Man kann die verlustfreie Kompression
    mit dem Prinzip einer Luftpumpe vergleichen: Nach der Luftverdichtung
    sind nach wie vor noch alle Luftmoleküle vorhanden, nur nehmen sie
    nun ein deutlich geringeres Volumen ein. Ähnlich ergeht es auch den
    digitalen Video- und Audiosignalen: Sie enthalten überflüssige
    Informationen (Molekül-freier Raum), deren Verzicht sich nicht oder
    nur wenig auf die Bild- oder Tonqualität auswirken. Die nutzbaren
    Bits (Moleküle) rücken einfach enger zusammen. So wird keine
    Information zerstört und trotzdem ein Kompressionsfaktor von 2:1 bis
    3:1 erreicht.

    Die verlustbehaftete Kompression hingegen entfernt Informationen
    aus dem Signal, die für die Wahrnehmung irrelevant oder wenig wichtig
    ist. Der Vorteil, die hohe Kompressionsrate, geht mit einem Nachteil
    einher: Diese Informationen gehen unwiederbringlich verloren.
    Außerdem ist die Entscheidung schwierig, welche Daten wichtig sind
    für eine ungestörte Wahrnehmung und welche nicht. Diese Frage
    entscheidet der Codec-Programmierer abhängig von der Anwendung. Er
    kann Einzelbilder komprimieren (Intraframe), Bildfolgen (Interframe)
    oder auch beide Verfahren gemeinsam anwenden.

    Die zeitliche Komprimierung bringt nur dann einigermaßen
    brauchbare Ergebnisse, wenn ein Video wenig Bewegung enthält. In
    diesem Fall gibt es von Bild zu Bild viele Wiederholungen. Es genügt
    dann, nur die Differenz von Keyframe zu Keyframe zu speichern. Das
    führt aber oft zu Pixelhaufen und Farbblöcken, die man auch als
    Artefakte bezeichnet.


    Filter sorgen für gehörigen Druck
    *********************************

    Codecs leisten in kurzer Zeit beachtliches. Um hohe
    Bearbeitungsgeschwindigkeiten zu erreichen, arbeitet ein Codec mit
    verschiedenen Stufen.

    Sein erstes Werkzeug versucht erst gar nicht, das Video direkt zu
    komprimieren, sondern macht es durch Filterverfahren
    »komprimierbarer«.

    Filter eliminieren scharfe Kanten, die gleichzusetzen sind mit
    hohen Frequenzen, und verringern so die Datenrate. Ein Filter sorgt
    für die Umrechnung benachbarter Pixel, indem er einen Mittelwert
    bildet: Aus einer dünnen schwarzen Linie neben einer weißen Linie
    entsteht zum Beispiel eine breite graue Linie. Bereits diese
    Vorfilterung entscheidet maßgeblich über die bei der Komprimierung
    erreichbare Videoqualität: Je aufwändiger der Filter, desto besser
    die Bildqualität nach der Reduktion.

    Als nächstes ist die Konvertierung des sogenannten Farbraums an
    der Reihe (Color Space Conversion). Wieder gibt das menschliche Auge
    zu diesem Schachzug die Anregung. Es nimmt Farben (Chrominanz, »U«
    und »V«) viel schlechter wahr als Helligkeit (Luminanz, »Y«).

    Das Fernsehen arbeitet deswegen im RGB- statt im YUV-Farbmodell:
    Einer Luminanz-Bandbreite von 4,5 MHz steht eine Farb-Bandbreite von
    nur 1,5 MHz gegenüber. Allein die Umwandlung von RGB in YUV kann die
    Datenmenge eines Signals etwa um die Hälfte reduzieren. Bereits
    analoge Videos verwenden dieses Verfahren.

    Ein wichtiges Kriterium für Videoberabeitung am PC ist die Art
    der Digitalisierung. Das sogenannte Sampling misst die Spannung eines
    analogen Signals in bestimmten Abständen und speichert sie als
    digitalen Zahlenwert. Wegen der Sehschwäche des menschlichen Auges
    werden im YUV-Farbraum die Farbsignale nur halb so oft gesampelt wie
    die Helligkeit.

    Vier Messungen von Y pro Zeiteinheit stehen nur je zwei Messungen
    von U und V gegenüber (4:2:2-Modell). Von den 24 Bit pro Pixel des
    RGB-Signals wird auf 16 Bit pro Pixel YUV reduziert, der Faktor liegt
    bei 2:1. Gut für den Anwender: Das Signal hat immer noch volle
    Studioqualität.


    Datenreduzierung durch Skalierungs-Routinen
    *******************************************

    Die größte Datenreduzierung erreicht die sogenannte Skalierung; die
    Verringerung der drei Parameter Auflösung, Farbtiefe und
    Bildwiederholfrequenz. Manche Software-Codecs verzichten ganz einfach
    auf drei von vier Pixeln der ursprünglichen Auflösung (kodieren also
    nur 1/16 der Bildpunkte), wiederholen nur 10 Bilder pro Sekunde
    (2,5:1) und arbeiten mit einer Farbtiefe von 8 Bit statt 24 Bit
    (3:1).

    Der Komprimierungsfaktor: 16 x 2,5 x 3 ergibt 120:1, also ein
    stark "gestauchtes" Videobild. Stehen diese drei wichtigen Parameter
    vor der Komprimierung fest, so lassen sich Datenmenge und benötigte
    Rechenzeit stark verringern, indem das Video zuvor auf diese
    niedrigere Auflösung, Farbtiefe und Bildwiederholfrequenz
    heruntergerechnet wird.

    Ein weiteres wichtiges Werkzeug ist die Transformation, die bei
    Codecs wie JPEG, MJPEG, MPEG und Px64 Verwendung findet. Sie benutzen
    die sogenannte DCT (Diskrete Cosinus-Transformation):
    Bildinformationen zerlegt sie in Blöcke von 8x8 Pixeln und teilt sie
    in niedrige und hohe Frequenzbereiche auf.


    Das Zauberwort heißt Quantisierung
    **********************************

    Der nächste Schritt der Komprimierung ist die Quantisierung: Sie
    reduziert oder entfernt hohe Frequenzen (zum Beispiel scharfe
    Kanten). Das Ergebnis ist ein Bild mit weicheren Konturen, die man
    aber wegen der Datenreduktion in Kauf nimmt.

    Bei der Quantisierung dienen wenige Bits als »Platzhalter« für
    die Gesamtmenge. Bei leistungsfähigen Codecs reichen bei manchen
    Bildern lediglich 2 Bits (4 Farben) aus, um das Bild adäquat zu
    beschreiben (statt 8 Farbbits pro Pixel im RGB-Modell). Die
    Datenmenge lässt sich auf diese Weise noch einmal dritteln.

    Zum Schluss packen viele Codecs die Daten noch einmal verlustfrei
    zusammen - ähnlich den Verfahren LHA, PKZIP etc., die man zum
    Komprimieren von herkömmlichen Dateien verwendet. In der RLE-Methode
    (Run-Length Encoding) ersetzt identische Bits durch Art und Anzahl
    (zum Beispiel 1111222 durch 4132, also 4x1 und 3x2); das Huffman
    Coding ersetzt identische, häufig auftauchende Bitfolgen durch
    Abkürzungen (wie beim Morsen). Die Komprimierung der Einzelbilder ist
    damit abgeschlossen. Eine Kombination der sieben Intraframe-Verfahren
    lässt von dem ein Megabyte großen Originalbildes nur noch 24 Kilobyte
    übrig.

    Manche Codecs lassen es dabei bewenden, andere legen jetzt erst
    richtig los. Denn bei Digitalvideos liegt die größte Datenredundanz
    nicht innerhalb der Einzelbilder, sondern dazwischen. Viele Pixel
    verändern sich von Bild zu Bild entweder gar nicht oder nur wenig,
    zum Beispiel Hintergründe.

    Jetzt setzen Interframe-Codecs wie MPEG den Kompressionshebel an:
    Sie sagen sozusagen die Pixelveränderungen über mehrere Bilder hinweg
    voraus und speichern nur noch die Bildunterschiede ab, nicht aber die
    Einzelbilder. Das spart viel Platz: MPEG 4 beispielsweise benötigt
    für eine Videodatei in der Größe 320 x 240 Pixeln bei vergleichbarer
    Qualität nur ein Viertel des Platzes, den Cinepak trotz Komprimierung
    braucht.

    Predictive Coding legt ein komprimiertes Referenzbild fest (I-
    Frame oder Key-Frame - wie bei Animationsberechnungen). Von diesem
    aus wird ein weiteres, P-Frame genanntes Bild vorhergesagt - bei MPEG
    das nächste, übernächste oder vierte. Aus beiden - dem I- und dem P-
    Frame - können dazwischenliegende Bilder errechnet werden (B-Frames).
    So »mogelt« sich der Codec durch das Movie, bis das nächste I-Frame
    wieder gesicherte Daten liefert.
    Cu Selur

    Ps.: Dachte das passt hier auch ganz gut

  4. #4
    Erklär-Bär Avatar von LigH
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    Standard Re: Erklärung --> Codec

    Dann kleben wir die Haftnotiz mal oben an, dass sie nicht verloren geht!

    Auf gute Zusammenarbeit:

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  5. #5
    Jungspund
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    Standard Re: Erklärung --> Codec

    ... *verlegen hüstel* ...

    Ei-jei-jei ... das hört sich aber ziemlich verzwickt und verzwackt an
    Wie soll das meiner-einer nur verstehen, um es anwenden zu können??

    Um meine Frage mal auf den Punkt zu bringen - Wenn ich beispielsweise eine .avi-Datei habe, diese umwandeln möchte in eine .mpeg-Datei, das ganze dann brenne um es auf einem StandAlone-Gerät abspielen zu können, ist dann für mich wichtig zu wissen, welcher Codec verwendet wurde?

    Wenn ich mich nicht total irre, unterstützt der MediaPlayer (XP) keine mpeg4-Formate? Richtig?? PowerDVD dagegen zum Beispiel schon. Der MP bringt dann eine Fehlermeldung, die sagt, das der benötigte Codec nicht vorhanden bzw. gefunden wurde. Also müsste ich mir einen entsprechenden Codec runterladen? Ich glaube, soweit hab ich das verstanden ... sollte das gerade geschriebene nicht völliger Schwachsinn sein
    Wie aber ist das nun bei StandAlone Geräten. Sind diese Teilchen mit allen Codecs, die es so gibt schon von Haus aus ausgestattet?

    'tschuldigt bitte, weil ich sone lange Leitung habe ... aber ich fange sozusagen bei Null an

    Liebe Grüße
    Merit-Isis

  6. #6
    Erklär-Bär Avatar von LigH
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    Standard Re: Erklärung --> Codec

    Bei Null anzufangen ist nicht vorteilhaft - aber zum Glück auch nicht nötig: In verschiedenen Rubriken dieses Boards gibt es Sticky-Beiträge (z.T. FAQs), besonders die in der Rubrik "Abspielprobleme" dürften interessant sein: Da findest du Hinweise, wie man herauskriegt, welcher Codec zum Erstellen einer AVI-Datei benutzt wurde - und damit auch, welchen Codec (meist inklusive DirectShow-Filter) du installieren mußt, um dir diese Datei dann auch ansehen zu können. Gern verwendete Analyseprogramme sind GSpot und AviCodec (letzterer macht sogar Vorschläge, wo man die Codecs bekommt - jedoch sind die nicht immer korrekt).

    Auf jeden Fall kann ich nur davon abraten, Codec-Packs wie die von Nimo / Tsunami / KaZaA-Lite zu installieren, einige davon verändern mehr in der Registry, als Windows gut tut. Für die meisten MPEG4-Videos genügt - falls man nicht sogar die Original-Codecs vom jeweiligen Hersteller installiert, wie es sonst empfohlen wäre - die Installation von ffvfw und ffdshow: Das sind Universal-Codecs/DirectShow-Filter, die fast alle MPEG4-Videos decodieren bzw. abspielen können. Downloadadressen findest du in den Rubriken "XviD und andere MPEG4-Codecs" sowie "News".

    Auf gute Zusammenarbeit:

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  7. #7
    Pirat Avatar von Kopernikus
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    Standard Re: Erklärung --> Codec

    Die meisten Standalones unterstützen VCDs und SVCDs, das sind CDs, auf denen MPEG 1 bzw 2 (bei SVCD) drauf ist. Wenn die CD nicht dem (S)VCD Standard entspricht, spielt der Standalone sie wahrscheinlich nicht ab.

    Es gibt seit neuestem auch SAPs, die auch MPEG4 in avi abspielen können, da kann mann dann auch CDs mit avis, in denen DivX, Xvid oder 3ivX drin ist, abspielen.
    Nur fuinktioniert das glaubich auch nicht immer so ganz.
    Es gibt eine Theorie, die besagt, dass das Universum sofort verschwinden und etwas noch Unerklärlicheres und Bizarres an seine Stelle treten wird, sobald jemand herausfindet, wofür es gut ist und warum es existiert.

    Es gibt eine andere Theorie, die besagt, dass das bereits geschehen ist.

  8. #8
    Erklär-Bär Avatar von LigH
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    Standard Re: Erklärung --> Codec

    Ja, die meisten MPEG4-Player unterstützen noch lange nicht den vollen Feature-Umfang des MPEG4-Standards. Man muss da oft auf nützliche Funktionen, die ein besseres Qualität/Bitrate Verhältnis ermöglichen würden, verzichten, wenn die fertigen AVIs am Ende auf solchen Universal-Playern laufen sollen. Worauf man konkret verzichten sollte, wurde aber bereits besprochen.

    Auf gute Zusammenarbeit:

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  9. #9
    Jungspund
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    Standard Re: Erklärung --> Codec

    Hallo!

    Vielen Dank für Eure Hilfe. Ich werde mich dann jetzt mal in den hier empfohlenen Unterforen umschauen, ob da was für mich dabei ist ;o)

    Liebe Grüße
    Merit-Isis

  10. #10
    Doppel-As
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    Standard AW: Erklärung --> Codec

    Vier Messungen von Y pro Zeiteinheit stehen nur je zwei Messungen
    von U und V gegenüber (4:2:2-Modell). Von den 24 Bit pro Pixel des
    RGB-Signals wird auf 16 Bit pro Pixel YUV reduziert, der Faktor liegt
    bei 2:1. Gut für den Anwender: Das Signal hat immer noch volle
    Studioqualität.


    versteh ich nich...
    dachte es geht hier um die umwandlung von analog(yuv) nach digital(rgb)
    ???

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