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Bitrate – Feste Qualität


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Bitrate – Feste Qualität

Bitrate

Ein VBR-Encoder, der durch Quantisierer oder Fixqualität repariert wurde.

bit rate

Dies ist normalerweise eine Single-Pass-Codierung. Der Benutzer bestimmt einen gegebenen subjektiven Qualitätswert und der Codierer weist nach Bedarf Bits zu, um ein gegebenes Qualitätsniveau zu erreichen. Dies stellt sicher, dass der Produktfluss jederzeit von konstanter Qualität ist. Dem Qualitätsfaktor ist normalerweise ein Bitratenbereich zugeordnet. Der Nachteil dieser Codierungsmethode besteht darin, dass die durchschnittliche Bitrate (und damit die Dateigröße) nicht im Voraus bekannt ist und das Erreichen einer bestimmten durchschnittlichen Bitrate Versuch und Irrtum erfordert. Im Allgemeinen ist dies eher ein Problem für Video als für Audio, da die Dateigröße viel größer ist und die Codierung viel länger dauern kann.

Bitratenzeile
Mit dieser VBR-Codierungsmethode kann der Benutzer einen Bitratenbereich angeben: die minimal und / oder maximal zulässige Bitrate. Einige Encoder erweitern diese Methode mit einer durchschnittlichen Bitrate. Die minimal und maximal zulässige Bitrate legt die Grenzen fest, über die sich die Bitrate ändern kann. Der Nachteil dieser Methode ist, dass die durchschnittliche Bitrate (und damit die Dateigröße) nicht im Voraus bekannt ist. Der Bitrate-Bereich wird auch in einigen Codierungsmethoden mit fester Qualität verwendet, jedoch im Allgemeinen ohne die Erlaubnis, die bestimmte Bitrate zu ändern.

Durchschnittliche Bitrate
Die durchschnittliche Bitrate (ABR), mit der die Codierung verwendet werden kann, um sicherzustellen, dass der Ausgabestream langfristig eine vorhersagbare durchschnittliche Bitrate erreicht. Dies wird typischerweise durch Mehrfachdurchlaufcodierung erreicht, wobei ein oder mehrere Anfangsdurchläufe verwendet werden, um Daten über den Strom zu sammeln, und der Enddurchlauf diese Daten verwendet, um eine einheitliche Qualität bei einer bestimmten durchschnittlichen Bitrate zu erreichen.

Alternativ kann eine periodische Mittelung verwendet werden, indem entweder eine ABR an kleineren Ausgangsblöcken durchgeführt wird oder auf Schwankungen der ABR reagiert wird, wodurch die Gesamtqualität erhöht oder verringert wird. Sie können ABR in einem einzigen Durchgang erreichen, erzeugen jedoch nicht den gleichen Grad an Gleichmäßigkeit wie ein ABR mit mehreren Durchgängen. Einige Codierer verwenden “ABR-Codierung” und “Mehrfachdurchlaufcodierung”, um sich auf Einzel- bzw. Mehrstrom-ABR-Codierung zu beziehen.

Bei einigen Encodern kann der Benutzer auch die maximal zulässige Bitrate oder die maximalen Qualitätskosten angeben. Dies wird manchmal als CVBR (Variable Constrained Bit Rate) bezeichnet und wird im Allgemeinen auf ABR-Algorithmen angewendet.

Der Nachteil einer ABR-Codierung mit einem Durchgang (mit oder ohne CVBR) ist das Gegenteil eines festen VBR-Quantisierers: Die Größe der Ausgabe ist im Voraus bekannt, aber die resultierende Qualität ist unbekannt, obwohl sie sogar besser als CBR ist. Wenn Sie einen höheren Durchschnitt oder ein höheres Maximum angeben, wird die Datei einfach größer, ohne dass sich ein Qualitätseffekt bemerkbar macht, und eine erhöhte maximale Bitrate kann zu Stottern führen, wenn die Datei gefiltert wird. Eine Reduzierung dieser Kriterien auf ein zu niedriges Niveau führt jedoch letztendlich zu ziemlich drastischen Qualitätsverlusten. Der Effekt auf Videos ist normalerweise quadratisch, da die Texturen in ihrer Darstellung nicht mehr vollständig detailliert sind.

Die Multi-Pass-ABR-Codierung ähnelt eher dem festen VBR-Quantisierer, da ein höherer Durchschnitt die Qualität erhöht.

Es gibt keine ideale “Einheitsgröße” -Einstellung für ABR bei der Videokodierung. Bei Videos mit niedriger Auflösung (320 oder 640 Zeilen), die mit MPEG-1 oder MPEG-2 codiert sind, kann die durchschnittliche Bitrate nur 1.000 kbit / s betragen und dennoch akzeptable Ergebnisse erzielen. Für hochauflösende Videos wie 1080 muss dieser Durchschnitt möglicherweise 6.000 kbit / s oder mehr betragen. Der Hauptfaktor bei der Bestimmung der minimalen Videobitrate ist die Effizienz, mit der das Video codiert werden kann. Die Verwendung effizienterer Videocodierungen wie MPEG-4 trägt zu einer niedrigeren Bitrate bei, während eine erhebliche Menge an Bewegung oder weißem Rauschen eine höhere Bitrate erfordert, um ohne sichtbare Artefakte zu codieren. Am Ende muss der Benutzer möglicherweise Versuch und Irrtum verwenden, um die minimale Dateigröße für einen bestimmten Videostream zu erreichen, mit einer bestimmten Bitrate zu codieren und dann die Ergebnisse zu überprüfen.

Dateigröße
Bei der VBR-Codierung, bei der eine Dateigrößeneinstellung verwendet wird, handelt es sich normalerweise um eine Mehrfachdurchlaufcodierung. Auf diese Weise kann der Benutzer eine bestimmte Größe für die endgültige Datei definieren. Im ersten Durchgang analysiert der Encoder die Eingabedatei und berechnet automatisch den möglichen Bitratenbereich und / oder die durchschnittliche Bitrate. Im letzten Durchgang verteilt der Encoder die verfügbaren Bits im gesamten Video, um eine gleichmäßige Qualität zu erzielen.


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Variable Bitrate

Variable Bitrate

VBR

Variable Bitrate (VBR) ist ein Begriff, der in der Telekommunikation und im Computer verwendet wird und sich auf die Bitrate bezieht, die beim Codieren von Audio oder Video verwendet wird.

VBR

Im Gegensatz zur konstanten Bitrate (CBR) ändern VBR-Dateien die Ausgabemenge pro Zeitscheibe. Mit VBR können Sie komplexeren Segmenten von Mediendateien eine höhere Bitrate zuweisen (und benötigen daher mehr Speicherplatz), während weniger komplexen Segmenten weniger Speicherplatz zugewiesen wird. Der Durchschnitt dieser Raten kann berechnet werden, um die durchschnittliche Bitrate für die Datei zu generieren.

Opus-, Vorbis-, MP3-, WMA- und AAC-Audiodateien können optional in VBR codiert werden. Die Codierung mit variabler Bitrate wird auch häufig in MPEG-2-Videos, MPEG-4 Part 2-Videos (Xvid, DivX usw.), MPEG-4 Part 10 / H.264-Videos, Theora, Dirac und anderen Videoformaten verwendet Kompression. Darüber hinaus ist die Codierung mit variabler Rate verlustfreien Komprimierungsschemata wie FLAC und Lossless von Apple inhärent.

Vor- und Nachteile von VBR
Die Vorteile von VBR bestehen darin, dass es ein besseres Verhältnis von Qualität zu Speicherplatz erzeugt als eine CBR-Datei mit denselben Daten. Die verfügbaren Bits werden flexibler verwendet, um Audio- oder Videodaten mit größerer Genauigkeit zu codieren, wobei weniger Bits in weniger anspruchsvollen Durchläufen und mehr Bits in schwer zu codierenden Durchläufen verwendet werden.

Die Nachteile sind, dass die Codierung länger dauern kann, da der Prozess komplizierter ist und einige Hardware möglicherweise nicht mit VBR-Dateien kompatibel ist. VBR kann auch während der Übertragung Probleme verursachen, wenn die momentane Bitrate die Datenrate des Kommunikationspfads überschreitet. Diese Probleme können vermieden werden, indem die momentane Bitrate während des Codierens begrenzt wird oder (auf Kosten einer höheren Latenz) der Wiedergabepuffer erhöht wird.

Darüber hinaus bietet die Verschlüsselung von VBR-codierter Sprache (oder anderen Signalen, einschließlich Video) nur eine eingeschränkte Privatsphäre, da Bitratenmuster zeigen können, welche Sprache gesprochen wird.

In der Vergangenheit konnten viele Hardware- und Software-Player Dateien mit variabler Bitrate nicht korrekt dekodieren, was teilweise darauf zurückzuführen war, dass die verschiedenen verwendeten VBR-Encoder nicht gut entwickelt waren. Dies führte aus Gründen der Kompatibilität zu einer weit verbreiteten Verwendung von CBR über VBR. Ab Dezember 2006 sind Geräte, die nur CBR-codierte Dateien unterstützen, größtenteils veraltet, da die überwiegende Mehrheit der tragbaren Musikgeräte und -software heute codierte VBR-Dateien unterstützt.

Die VBR-Unterstützung für AAC- und MP3-Dateien ist in den meisten modernen digitalen Audioplayern enthalten, einschließlich der von Apple, Microsoft, Creative Technology und SanDisk veröffentlichten. Frühe VBR-Algorithmen führten manchmal hörbare Artefakte ein, indem sie Monotonie oder minimale Töne (wie Hörbücher und akustische Musik) codierten. Diese Anzeigen ahmen häufig das “digitale Zwitschern” während der leisen Teile eines Songs oder nur beim Sprechen nach. Als VBR die Codierungsalgorithmen verbesserte, wurden diese Probleme in späteren Generationen des VBR-Standards behoben.

VBR-Codierungsmethoden
Beachten Sie, dass die Auswahl der VBR-Methode (Variable Bit Rate) nur den Codierungsprozess beeinflusst. Die Entschlüsselung des VBR-Streams erfolgt in allen Fällen identisch, unabhängig davon, wie der Codierer die Zuweisung der Bits beschließt.

Multi-Pass-Codierung und Single-Pass-Codierung
VBR wird mit der sogenannten Single-Pass-Codierung oder Multi-Pass-Codierung erstellt. Die Single-Pass-Codierung analysiert und codiert Daten im laufenden Betrieb. Dies wird auch bei der Codierung mit konstanter Bitrate verwendet. Die Single-Pass-Codierung wird verwendet, wenn die Codierungsgeschwindigkeit wichtiger ist, beispielsweise für die Echtzeitcodierung. Die Single-Pass-VBR-Codierung steuert im Allgemeinen eine feste Qualitätseinstellung oder einen festen Bitratenbereich (minimal und maximal zulässige Bitrate) oder eine durchschnittliche Bitrateneinstellung. Die Mehrfachdurchlaufcodierung wird verwendet, wenn die Codierungsqualität am wichtigsten ist. Die Mehrfachdurchlaufcodierung kann nicht verwendet werden, wenn Echtzeitcodierung, Live-Berichterstattung oder Live-Streaming … Das Codieren eines Mehrfachdurchlaufs dauert viel länger als das Codieren eines einzelnen Durchgangs, da jeder Durchgang einen Durchgang durch die Eingabedaten bedeutet (normalerweise den gesamten Durchgang) Eingabedatei). Die Mehrfachdurchlaufcodierung wird nur für die VBR-Codierung verwendet, da die CBR-Codierung nicht die Flexibilität bietet, die Bitrate zu ändern. Die gebräuchlichste Multi-Pass-Codierung ist die Two-Pass-Codierung. Der erste Schritt der zweistufigen Codierung analysiert die Eingabedaten und speichert das Ergebnis.

Konstante Bitrate (CBR) vs. variable Bitrate (VBR), welche sollten Sie wählen?

Konstante Bitrate (CBR) vs. variable Bitrate (VBR), welche sollten Sie wählen?

CBR vs VBR

Wie sparen Sie Speicher beim Codieren in VBR?

CBR & VBR

Welche Art der Codierung soll gewählt werden: Variable oder Konstante?
Wenn Sie Musik von CDs oder anderen Medien rippen möchten, auf denen sie unkomprimiert in verlustbehafteten Formaten wie MP3, WMA, AAC und anderen gespeichert ist, müssen Sie die Bitrate auswählen. Konstante (CBR) oder Variable (VBR).

Codierungsmethode mit konstanter Bitrate (CBR)

CBR (Constant Bit Rate) – Beim Codieren in CBR in der gesamten Musikdatei bleibt die Bitrate unverändert und entspricht dem von Ihnen ausgewählten Wert.
Die häufigsten Werte sind: 128, 192, 256, 320 kbps.

Der Vorteil der CBR-Codierung besteht darin, dass die Datei sowohl beim Codieren als auch beim Decodieren schneller verarbeitet wird. Absolut jedes Programm oder jede Hardware, die Musik aus den Formaten MP3, WMA und AAC abspielen kann, kann dies tun, wenn sie in CBR codiert ist, was für die variable Bitrate nicht gesagt werden kann. Ältere Hardware oder Software ist nicht immer mit der CBR-Musikwiedergabe kompatibel.

Es sollte jedoch beachtet werden, dass CBR-codierte Musik möglicherweise mehr Speicherplatz beansprucht als dieselbe VBR-codierte Musik.

Sehr oft wird die CBR-Codierung in den Fällen verwendet, in denen sie über das Netzwerk übertragen wird oder wenn im Voraus bekannt ist, dass sie auf älteren Geräten abgespielt wird.

Eine konstante Bitrate ist wichtig für die Musik, die über das Netzwerk gestreamt wird, da der Datenfluss stabil ist und die Wiedergabe reibungslos verläuft, ohne dass es zu Ruckeln oder Unterbrechungen kommt. Wenn Sie jedoch Musik streamen, die mit einer variablen Bitrate komprimiert wurde, können Schwierigkeiten auftreten, wenn ein Teil eines Songs, der mit der maximalen Bitrate codiert ist, die Kanalbandbreite nicht überschreitet, was zu Gags während der Wiedergabe führt.
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VBR-Codierung (Variable Bit Rate)
VBR (Variable Bit Rate) – Wenn es in VBR codiert ist, ist es nicht konstant, sondern ändert sich ständig, während es abgespielt wird.

Mit dieser Codierungsmethode können Sie die Bitrate in schwierigen Musikabschnitten erhöhen und in einfacheren Musikabschnitten verringern, sodass die Qualität in etwa auf dem gleichen Niveau bleibt und gleichzeitig Speicherplatz gespart wird.

VBR wird erfolgreich eingesetzt und ist mit den meisten Formaten und Software kompatibel.

Von VBR unterstützte Formate: MP3, WMA, OGG, AAC und andere.

Der Hauptvorteil von Variable gegenüber konstanter Bitrate besteht darin, Speicherplatz zum Speichern von Musik zu sparen.

Bei der Codierung in VBR werden komplexere und ressourcenintensivere Algorithmen verwendet, sodass die Wiedergabe mehr Rechenleistung vom Gerät erfordert. Aus diesem Grund können einige ältere Computer möglicherweise keine Musik von VBR abspielen.
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Wie sparen Sie Speicher beim Codieren in VBR?
Komprimierungsalgorithmen analysieren nicht nur den Klang selbst, sondern auch seine Komplexität und zerlegen ihn in elementare Komponenten. Daher werden komplexe Musikbereiche, in denen viele Instrumente gleichzeitig spielen oder der Klang eines Instruments häufig seine Tonhöhe und Lautstärke ändert, mit höchster Qualität codiert. Wenn jedoch einfache Sekunden in der Musik erscheinen oder wenn überhaupt Stille herrscht, werden diese Stücke mit einer viel niedrigeren Bitrate codiert.

Aufgrund dieses Ansatzes werden Speichereinsparungen erzielt.

Sie sollten sich jedoch immer daran erinnern, dass der Hauptnachteil von VBR die Unfähigkeit ist, Musik auf alter Hardware oder alter Software abzuspielen.
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Welche Art der Codierung soll gewählt werden: Variable oder Konstante?
Wenn Sie absolut sicher sind, dass Ihre codierte Musik auf moderner Hardware abgespielt wird, empfehle ich die Verwendung einer variablen Bitrate.

Wenn Ihre Musik auf einer Vielzahl von Computern abgespielt wird, ist es am besten, sie sicher abzuspielen und mit einer konstanten Bitrate zu codieren.

Alle Telefone, Player und Computer, die in den letzten 10 Jahren veröffentlicht wurden, sollten die VBR-Wiedergabe problemlos unterstützen. In den allermeisten Fällen empfehle ich daher die Verwendung von VBR.

Auf diese Weise nimmt die Musik weniger Speicherplatz ein, behält aber gleichzeitig die hohe Qualität bei.

Es ist besonders wichtig, VBR zu verwenden, wenn die Musik auf tragbaren Geräten wie MP3-Playern oder Telefonen gespeichert wird. Obwohl in letzter Zeit eine große Menge an Speicher eingebaut wurde, ist es wünschenswert, ihn sparsam zu verwenden.