Month: October 2020

Im Klartext über die Funktionsweise der Dateikomprimierung


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Im Klartext über die Funktionsweise der Dateikomprimierung

file compression

Mit der Dateikomprimierung können Sie große Dateien schneller übertragen, empfangen und speichern. Es wird überall verwendet, und Sie wissen es wahrscheinlich gut – die beliebtesten komprimierten Dateierweiterungen sind ZIP, JPEG und MP3. Dieser Artikel gibt einen kurzen Überblick über die wichtigsten Arten der Dateikomprimierung und deren Funktionsweise.

file compresion

Was ist Komprimierung?

Durch das Komprimieren einer Datei wird ihre Größe verringert, während die Originaldaten erhalten bleiben. In diesem Fall nimmt die Datei weniger Speicherplatz auf dem Gerät ein, was auch das Speichern und Übertragen über das Internet oder auf andere Weise erleichtert. Es ist wichtig zu beachten, dass die Komprimierung nicht unbegrenzt ist und im Allgemeinen in zwei Haupttypen unterteilt wird: verlustbehaftet und verlustfrei. Betrachten wir jeden von ihnen einzeln.

Verlustbehaftete Komprimierung

Diese Methode reduziert die Dateigröße, indem unnötige Informationen entfernt werden. Es wird am häufigsten in Bild-, Video- und Audioformaten verwendet, in denen keine perfekte Darstellung der Quellmedien erforderlich ist. MP3 und JPEG sind zwei beliebte Beispiele. Die verlustbehaftete Komprimierung ist jedoch nicht vollständig für Dateien geeignet, bei denen alle Informationen wichtig sind. In einer Textdatei oder Tabelle wird beispielsweise eine verstümmelte Ausgabe erzeugt.

MP3 enthält nicht alle Audioinformationen der Originalaufnahme. Dieses Format eliminiert einige Geräusche, die Menschen nicht hören können. Sie werden feststellen, dass sie nur auf professionellen Computern mit sehr hoher Klangqualität verschwinden. Wenn Sie diese Informationen bei normaler Verwendung entfernen, wird die Dateigröße ohne oder mit geringen Unannehmlichkeiten reduziert.

JPEG-Dateien entfernen auch unkritische Teile von Bildern. In einem Bild mit blauem Himmel kann die JPEG-Komprimierung beispielsweise alle Pixel in ein oder zwei Blautöne anstelle von zehn ändern.

Je mehr Sie die Datei komprimieren, desto deutlicher wird die Qualitätsminderung. Sie haben dies wahrscheinlich bemerkt, als Sie MP3-Musik von geringer Qualität hörten, die auf YouTube hochgeladen wurde. Vergleichen Sie beispielsweise einen hochwertigen Musiktitel mit einer stark komprimierten Version desselben Songs.

Eine verlustbehaftete Komprimierung ist geeignet, wenn die Datei mehr Informationen enthält, als für Ihre Zwecke erforderlich sind. Angenommen, Sie haben eine riesige RAW-Bilddatei. Es ist ratsam, diese Qualität beizubehalten, um das Bild auf einem großen Banner zu drucken. Das Hochladen der Originaldatei auf Facebook ist jedoch nicht sinnvoll. Das Bild enthält viele Daten, die beim Anzeigen in sozialen Medien nicht sichtbar sind. Durch das Komprimieren des Bildes in hochwertiges JPEG werden einige Informationen ausgeschlossen, das Bild sieht jedoch fast wie das Original aus.

Wenn Sie in einem verlustbehafteten Format speichern, können Sie häufig den Qualitätsfaktor festlegen. Beispielsweise verfügen viele Bildbearbeitungsprogramme über einen Schieberegler zur Auswahl der JPEG-Qualität von 0 bis 100. Einsparungen von 90 Prozent oder 80 Prozent führen zu einer geringfügigen Reduzierung der Dateigröße mit geringem visuellen Unterschied. Das Speichern in schlechter Qualität oder das erneute Speichern derselben Datei in einem verlustbehafteten Format macht es jedoch noch schlimmer.

Das Ergebnis wurde im JPEG-Format mit 50% Qualität gespeichert. Es sieht nicht schlecht aus. Sie können nur Artefakte an den Rändern der Rahmen bemerken, wenn Sie zoomen. 310 KB:

Wo wird verlustbehaftete Komprimierung verwendet?
Wie bereits erwähnt, ist die verlustbehaftete Komprimierung für die meisten Medien hervorragend geeignet. Dies ist äußerst wichtig für Unternehmen wie Spotify und Netflix, die ständig große Informationsmengen streamen. Wenn Sie die Dateigröße so weit wie möglich reduzieren und gleichzeitig die Qualität beibehalten, arbeiten Sie effizienter.

Verlustfreie Kompression
Mit der verlustfreien Komprimierung können Sie die Dateigröße reduzieren, um später die ursprüngliche Qualität wiederherzustellen. Im Gegensatz zur verlustbehafteten Komprimierung werden bei dieser Methode keine Informationen entfernt.

Verlustfreie Abbildung der Dateikomprimierung

Dies ist eine einfache Darstellung der verlustfreien Komprimierung. Dieselben Informationen werden effizienter gespeichert. Betrachten Sie eine echte Datei: mmmmmuuuuuuuoooooooooooo. Es kann auf eine viel kürzere Form komprimiert werden: m5u7o12. Dadurch können 7 statt 24 Zeichen dieselben Daten darstellen.

Wo verlustfreie Komprimierung verwendet wird

ZIP-Dateien sind ein beliebtes Beispiel für verlustfreie Komprimierung. Das Speichern von Informationen in Form von ZIP-Dateien ist effizienter. Wenn Sie die Datei entpacken, sind alle Originalinformationen vorhanden. Dies gilt für ausführbare Dateien, da die entpackte Version nach einer verlustbehafteten Komprimierung beschädigt und unbrauchbar wird.

Andere gängige verlustfreie Formate sind PNG für Bilder und FLAC für Audio. Verlustfreie Videoformate sind selten, da sie viel Platz beanspruchen.


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Über moderne Audiokodierungsformate

Über moderne Audiokodierungsformate

Digital Audio Quality

Während MP3 immer noch das De-facto-Format zum Komprimieren von Musik auf dem Computer ist, gibt es viele andere weniger bekannte Komprimierungsstandards. Einige von ihnen sind veraltet und praktisch unbenutzt, andere sind kürzlich erschienen und hatten noch keine Zeit, ihre Nische zu besetzen. Hier werde ich mich nur auf Formate konzentrieren, die eine verlustbehaftete Komprimierung verwenden, da Sie damit den höchsten Grad an Komprimierung von Audiodaten erzielen können.

Digital audio qualty
Was ist verlustbehaftete Komprimierung? Nur die auf diese Weise codierte und dann wieder in eine Wave-Datei decodierte Datei unterscheidet sich binär von der Originaldatei (d. H. Der Inhalt der Dateien unterscheidet sich), obwohl der Unterschied für das Ohr subtil oder vollständig unsichtbar sein kann. Wie schaffen Sie es, ein solches Ergebnis zu erzielen? Diese Fragen werden von der Psychoakustik beantwortet (siehe zum Beispiel eine Auswahl von Artikeln aus der Zeitschrift “Sound Engineer” für 1999-2000), einer relativ neuen Wissenschaft, die sich mit der Untersuchung der Wahrnehmung von Schall durch das menschliche Gehirn befasst. Tatsache ist, dass wir nicht alle soliden Informationen wahrnehmen. Zum Beispiel können wir Schritte auf einer Asphaltstraße ohne merkwürdige Geräusche ziemlich deutlich hören, aber die Schritte selbst sind völlig unhörbar, wenn ein Personenkraftwagen vorbeifährt. Dies ist der sogenannte Maskierungseffekt: Ein leiser Klang wird völlig unhörbar, wenn sich eine starke Schallquelle in der Nähe befindet. Dieser Effekt wird zusammen mit einigen anderen in psychoakustischen Modellen moderner Codecs verwendet. Durch die Kombination herkömmlicher Datenkomprimierungsmethoden und dem Wissen, welche Informationen von unserem Gehirn wahrgenommen werden und welche nicht, können Sie ein Musikkomprimierungsverhältnis von 1:10 bei akzeptabler Klangqualität erzielen.

Im Folgenden habe ich einen kurzen Überblick über die gängigsten und bekanntesten Komprimierungsformate für Musikdateien gegeben, mit denen eine Home-Musiksammlung erstellt werden kann.

Wave-Datei mit ADPCM-Komprimierung

Der Microsoft ADPCM-Codec (Adaptive Differential Pulse Code Modulation), der einst bei Hackern beliebt war, die keine Zeit mit der Codierung von MP3-Musik verschwenden wollten, ist weit von einem Qualitätsstandard entfernt. Um die Dateigröße zu reduzieren, mussten Wave-Dateien mit acht oder sogar vier Bits mit einer Abtastrate von 22 kHz erstellt werden, was zu einem sehr schwachen Ergebnis führte. Und wenn eine MP3-Datei mit einer festen Bitrate von 128 Kbit / s mehr oder weniger erträglich klingt (und für einige Hörer ideal ist), dann klingt eine mit dem ADPCM-Codec komprimierte Wave-Datei derselben Größe einfach schrecklich.

ADPCM verwendet einen sehr einfachen Komprimierungsalgorithmus, der auf langsameren Computern eine hohe Codierungsgeschwindigkeit bietet, jedoch zum Speichern von Musik nicht anwendbar ist. Die extrem niedrige Klangqualität mit einem akzeptablen Komprimierungsverhältnis führte dazu, dass dieser Codec derzeit kaum zum Komprimieren von Musik verwendet wird. Die Ausnahme bilden Computerspiele, deren Entwickler häufig ADPCM-WAV-Dateien zum Speichern von Soundtracks verwenden.

MP3

MPEG (aus der Motion Picture Expert Group) 1 Schicht III (seltener MPEG 2 Schicht III), auch als inkompetente Personen bekannt MPEG 3 (es gibt kein solches Format) ist seit vielen Jahren die einzige Assoziation mit dem Begriff “Computermusik”. . Das Format wurde Ende der 1980er Jahre entwickelt, ohne dass Ressourcen erforderlich waren (das Abspielen von MP3-Dateien ist sogar auf Computern mit 486 Prozessoren möglich). Das Format, mit dem Musik ohne katastrophalen Qualitätsverlust bis zu zehnmal komprimiert werden konnte, setzte sich schnell in Computern durch. inländisch. Obwohl bis vor kurzem die meisten Encoder bezahlt wurden, ist es jetzt einfach, Player und Encoder zu finden, die unter der Lizenz für freie Software vertrieben werden. Nach einer Weile wurde klar, dass “CD-Qualität” bei einer Bitrate von 128 Kb / s unmöglich ist.
Wie die Ausstattung von Computern mit anspruchsvolleren Soundkarten und akustischen Systemen es ermöglichte, die Mängel einer solchen Codierung zu identifizieren. Das Erhöhen der Bitrate und das Verbessern der Codecs wurde ganz natürlich: VBR- und Joint Stereo-Technologien (kombiniertes Stereo) ermöglichten es, die Dateigröße erheblich zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität zu erhöhen. Mit modernen Encodern können Sie eine Klangqualität erzielen, die bei Bitraten im Bereich von 192 bis 256 Kb / s auch bei hochwertigen Geräten hörbar nicht von einer CD zu unterscheiden ist. In einigen seltenen Fällen (bei gutem Gehör und gutem Gerät) reicht jedoch die Bitrate von 320 Kb / s nicht aus.

Was ist der Unterschied zwischen einem Videoformat und dem Codec?

Was ist der Unterschied zwischen einem Videoformat und dem Codec?

Formta and Codec

Was ist das Videoformat?

Obwohl es viele Videoformate gibt, von analogen Aufnahmemethoden (z. B. VHS) bis zu digitalen (Betamax, DV und andere), sprechen wir im Alltag häufig von Dateiformaten, die digitales Video enthalten. Tatsächlich sind diese Dateien Container, die nicht nur Video, sondern auch verschiedene Audiospuren und / oder Untertitel enthalten. Jedes Dateiformat hat seine eigenen Eigenschaften: Einige erlauben Streaming, andere nicht. Einige enthalten möglicherweise mehrere Audio- und Videospuren, während andere möglicherweise nur eine enthalten. Der Container enthält nur einen Header – “Anweisung”, der beschreibt, wie und wie die darin gespeicherten Spuren geöffnet werden. Alle Informationen sind in komprimierter Form enthalten, und jedes in einen Container gepackte Objekt wird auf eine bestimmte Weise verarbeitet, die für den ausgewählten Containertyp charakteristisch ist.

Die gängigsten Containerformate sind:

1. Von Microsoft für Windows entwickeltes AVI (Audio and Video Interleaved). Theoretisch kann es verschiedene Audio- und Videostreams speichern, in der Praxis wird es selten verwendet.
2. FLV (Flash Video) ist für das Streaming von Videos über das Internet optimiert. Vorteile: Qualitätserhaltung auch bei niedriger Bitrate, Ansicht von überall, unabhängig vom Betriebssystem.
3. 3GP konzentriert sich auf mobile Geräte, die die Möglichkeit bieten, Audio und Video aufzunehmen / anzuzeigen.
Die meisten der aufgelisteten Formate sind kommerziell, aber es gibt Projekte, die auf völlig offenen Standards basieren. Das beliebteste unter ihnen ist MKV (Matroska).
Obwohl es korrekter ist, den Begriff “Mediencontainer” zu verwenden, ist das Wort “Format” in der Umgangssprache populärer geworden. Dies ist kein Verbrechen, sodass Sie im Kommunikationsprozess sicher mit den Daten arbeiten können und die “Container” für professionelle Diskussionen belassen.
Es reicht aus, dass das Player-Programm versteht, wie der Containertyp korrekt identifiziert wird, um die darin gespeicherten Daten korrekt zu reproduzieren. Folglich muss der Benutzer wissen, welche Formate der Player unterstützt, und den erforderlichen Satz von mehreren auf dem Computer installieren (wenn nicht alle abgespielt werden können).
Im Allgemeinen ist ein Splitter-Programm am Entpacken von Datei- und Mediencontainern beteiligt (es kann auch Teil eines Players sein). Ihre Aufgabe ist es, den Inhalt zu extrahieren und erst dann jeden Audio- / Videostream zur Dekodierung mit Codecs zu übertragen.

Was ist ein Video-Codec?

Um den Inhalt eines Mediencontainers zu entschlüsseln und in einen Videostream umzuwandeln, benötigen Sie Codecs, Formelprogramme, die im Prinzip Aktenschränken ähneln. Mit dem erforderlichen Codec können Sie das komprimierte Bild korrekt dekomprimieren. Daher ist es wichtig, einen möglichst vollständigen Satz dieser Algorithmen zu haben, um keine Meldung über ein nicht unterstütztes Videoformat zu finden. Aus akademischer Sicht ist es korrekter, von Decodern zu sprechen, aber wie im vorherigen Fall ist es einfacher, mit dem Konzept des “Codecs” zu arbeiten, es ist sowohl für die Digitalisierung als auch für die Videowiedergabe universell.

Was sind die Codecs?
Die beliebtesten Video-Codecs für den Heimgebrauch sind Xvid und DivX. Auf DVD verteilte Filme werden mit dem MPEG-2-Codec codiert.
Im Allgemeinen ist DivX der am häufigsten verwendete proprietäre MPEG-4-Codec. Der Xvid-Codec basiert auf einer der DivX-Versionen, ist jedoch Open Source. Es gibt auch x264 (ein Codec für die Komprimierung im H.264-Standard) und TrueMotion VP6 (als eine der Hauptcodierungsoptionen im Flash-Video-Format verwendet). Der Rest der Codecs, und es gibt viele, brauchen Sie in der Praxis vielleicht nicht, aber es ist besser, sie alle gleich zu haben. Als Faustregel gilt, dass der vollständige Satz durch Installation des K-Lite Mega Codec Packs bezogen werden kann. Einige davon müssen jedoch möglicherweise später manuell hinzugefügt werden.

Unterschiede zwischen den Videoformaten AVI, MP4 und MKV

Unterschiede zwischen den Videoformaten AVI, MP4 und MKV

AVI, MKV, MP4

Jeder von uns verwendet täglich zwei grundlegende und wichtige Multimedia-Elemente für eine optimale Leistung, Audio und Video. Egal, ob wir einen Film, einen Online-Kurs, ein Album unseres Lieblingssängers usw. ansehen, alles hängt mit Audio und Video zusammen.

AVI MP4 MKV

Wenn wir über Video sprechen, finden wir Hunderte neuer Formate, in denen dieses Multimedia-Element erhältlich ist. Bisher waren die Dateitypen sehr begrenzt und jedes Format war einem anderen Gerätetyp zugeordnet. Daher gibt es keine Garantie dafür, dass wenn Wir laden das Video speziell herunter, es ist mit unserem Smartphone, PC oder Fernseher kompatibel.

Als nächstes werden wir einige der bekanntesten Videoformate und ihre Hauptunterschiede sehen.

Alle Multimedia-Elemente, mit denen wir täglich arbeiten, bestehen aus zwei Hauptelementen:

Container
Codec
Jedes dieser Elemente spielt eine grundlegende Rolle, die es uns ermöglicht, das Video in einem bestimmten Player vollständig zu genießen.
Was ist ein Container?

Mit dem Container können wir Videos mit einer festgelegten Nebenstelle ansehen. In diesem Container werden verschiedene Datentypen wie Audio und Video gespeichert und unter anderem Aufgaben wie das Synchronisieren, Aktivieren oder Deaktivieren von Tracks ausgeführt.

Die häufigsten Containertypen sind .avi, .ogg, .mp4, .mov, .rmvb usw. Darüber hinaus können wir in einem Container definieren, welche Datentypen auf dem Medium gespeichert und wie sie auf dem Medium organisiert werden.

Was ist ein Codec?

Ein Codec (Encoder / Decoder) ist eine Software, deren Funktion es ist, dem Gerät, auf dem wir das Video abspielen, zu ermöglichen, die richtigen Informationen anzuzeigen, da es aus Binärzahlen (Einsen und Nullen) besteht.

Dank des Codecs können Multimedia-Inhalte ohne Qualitätsverlust komprimiert werden. Einige der am häufigsten verwendeten Codecs sind Xvid, AC3, H.261, H.262, H.264, X264, Theora, MPEG-1 usw.

Wenn wir diese Details kennen, werden wir über die drei berühmtesten Container sprechen.

AVI

AVI (Audio Video Interlaced) wurde 1992 von der Microsoft Corporation entwickelt und ist einer der beliebtesten Videocontainer dieser Zeit. Hier können Sie Audio- und Videoinhalte speichern. AVI-Dateien sind in Chunks unterteilt, die als Chunks bezeichnet werden, wobei der erste Chunk, der als Header bezeichnet wird, für die Übermittlung der Informationen in der Datei verantwortlich ist.

Während AVI es Audio und Video ermöglicht, ihre Wiedergabetreue beizubehalten, besteht das große Problem darin, wie viel Platz zum Speichern der Informationen benötigt wird, da diese manchmal mit der Größe einer DVD identisch sein können, was die Portabilität der DVD beeinträchtigen kann. Video.

MP4

MP4 (MPEG-4 Version 2) wurde 2001 entwickelt und unterstützt verschiedene Arten von Audio- und Video-Codecs, was es zu einem beliebten, alltäglichen Container macht. Seine Hauptfunktion ist die Speicherung von digitalem Audio und Video, aber es ermöglicht die Speicherung zusätzlicher Daten wie Untertitel, Streaming und Bilder.

Zu seinen Hauptmerkmalen gehören:

Es basiert auf QuickTime
IOD-Unterstützung
Sie können die Erweiterungen .m4a für Audiodateien und .m4v für Videodateien verwenden.
Dies ist die am häufigsten verwendete Erweiterung auf Copyright-Ebene.
MKV

MKV (Matroska Video Container) ist ein 2002 entwickelter Container, der es uns ermöglicht, verschiedene Arten von Audio- und Video-Codecs zu speichern, ohne die Qualität des Inhalts zu verlieren.

Der MKV-Container bietet uns die Möglichkeit, Video, Audio und zusätzliche Funktionen wie alternatives Audio, Untertitel in verschiedenen Sprachen, Kapiteltrennzeichen und Metadaten mit spezifischeren Informationen zu jeder Datei zu speichern.

Es ist einer der flexibelsten Behälter, die wir derzeit finden, und seine Hauptmerkmale sind:

Sie können Videos wie DivX, Xvid, RV9 usw. enthalten.
Hier können Sie Audio wie MP3, MP2, AC3, DTS usw. speichern.
Wir können Untertitel in Formaten wie ASS, SSA, USF hinzufügen.
Es ist kostenlos
Hohe Kompatibilität
Bessere Fehlertoleranz
Wenn wir diese Container und ihre Hauptvorteile kennen, müssen wir wissen, welche Codecs am häufigsten verwendet werden, damit wir jedes Video vollständig genießen können. Hier sind einige dieser Codecs:

WMV

WMV (Windows Media Video) wurde 1999 von Microsoft entwickelt und ist daher der am häufigsten verwendete Codec auf Windows-Geräten. Mit WMV können wir Video- und Streaming-Anwendungen auf dem PC verwalten.

Zu seinen Vorteilen gehören:

Verwenden Sie mehrere Systemressourcen, um Videos zu hosten
Speichern Sie die Videoqualität
Es ist ein kompatibles Format für Webvideos
Hohe Kompatibilität auf Geräteebene
Diese WMV-Dateien können dem AVI- oder MKV-Container hinzugefügt werden.