Digitales Video, seine Vorteile
Digitale Technologien bieten unbestreitbare Vorteile gegenüber analogen Technologien.
Das digitalisierte Signal kann alle in analoger Form gespeicherten Informationen speichern. Moderne digitale Datenübertragungs-, Aufzeichnungs- und Speichertechnologien verzerren das Signal praktisch nicht.
Einer der unbestreitbaren Vorteile digitaler Technologien ist die Fähigkeit, ein leistungsfähiges mathematisches Gerät anzuwenden, um Video- und Audioinformationen in ein digitalisiertes Signal zu komprimieren. Im Gegensatz zu “analog” kann “digital” jederzeit mit 100% Wiederholbarkeit reproduziert werden. Folglich eröffnet das digitalisierte Signal bequeme Nachbearbeitungs-, Analyse- und Simulationsoptionen.
Die wichtigsten Videokomprimierungsmethoden bestehen darin, Daten innerhalb eines einzelnen Frames zu komprimieren und die Übertragung von Änderungen zwischen Frames zu optimieren. Selbst wenn Sie sich ein Standbild ansehen, können Sie feststellen, dass es viele Informationen desselben Typs und doppelte Informationen enthält. Beispielsweise ist die Hintergrundintensität normalerweise ein konstanter Wert; Viele separate Bereiche des Bildes, die erhebliche Bildgrößen einnehmen, haben auch den gleichen digitalen Signalpegel. Natürlich macht es keinen Sinn, all diese Informationen ohne Komprimierung zu übertragen. Durch die Verwendung spezieller Videokomprimierungstechniken, die sich Frame für Frame reibungslos ändern, ist es möglich, die resultierende Dichte der Informationsübertragung über das Netzwerk weiter zu reduzieren.
Im Gegensatz zu universellen Archivierern (wie WinRar oder WinZip) kann die Videokomprimierung mit einem gewissen Verlust erfolgen, dessen Höhe vom ausgewählten Codec abhängt. Moderne Komprimierungsalgorithmen verwenden eine umfassende logische Analyse des Videos, um doppelte Fragmente zwischen Frames zu extrahieren und die Größe der endgültigen Datei zu reduzieren. Während der Wiedergabe werden die komprimierten Informationen “gestreckt” und dann dem Benutzer angezeigt. Auf einem Computer mit geringem Stromverbrauch kann das Dekomprimieren von mit einigen Codecs komprimierten Bildern lange dauern.
Digitale Videokomprimierungstechnologien
Es gibt viele digitale Videokomprimierungstechnologien. Einige der in Betracht gezogenen Kompressoren verwenden mehr als eine Kompressionstechnologie, jedoch eine Kombination davon. Beispielsweise verwenden sowohl Indeo 3.2 als auch Cinepak eine Vektorquantisierung. Die internationalen Standards MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.261 und H.263 verwenden eine kombinierte BDKP-Technologie und Bewegungskompensation. Einige moderne Algorithmen verwenden die DWT-Technologie (Discrete Wavelet Transform). Andere Technologien umfassen die fraktale Bildkomprimierung.
Verlustfreie Kompression
Die Bildkomprimierung kann nur dann ohne Qualitätsverlust durchgeführt werden, wenn während des Komprimierungsprozesses kein Datenverlust aufgetreten ist. Infolgedessen stimmt das nach der Dekomprimierung erhaltene Bild genau (Stück für Stück) mit dem Original überein. Beispiele für eine solche Komprimierung sind GIF für statische Grafiken und GIF89a für Videos.
Verlustbehaftete Komprimierung
Die Komprimierung kann verlustbehaftet sein, wenn während des Komprimierungsprozesses Informationen verloren gehen. Unter dem Gesichtspunkt der menschlichen Wahrnehmung sollte eine verlustbehaftete Komprimierung jedoch nur als die Komprimierung betrachtet werden, bei der es möglich ist, das Ergebnis der Komprimierung mit bloßem Auge vom Original zu unterscheiden. Obwohl zwei Bilder, das Original und das Ergebnis der Komprimierung mit dem einen oder anderen Kompressor, möglicherweise nicht nach und nach zusammenfallen, ist der Unterschied zwischen ihnen möglicherweise völlig unmerklich. Beispiele hierfür sind der JPEG-Algorithmus zum Komprimieren statischer Grafiken und der M-JPEG-Algorithmus zum Komprimieren von Videos.
Verlustfreie Komprimierung aus Wahrnehmungsperspektive
Als formal verlustbehaftete Komprimierung kann ein Komprimierungsschema gleichzeitig in Bezug auf die menschliche Wahrnehmung verlustfrei erscheinen. Die meisten verlustbehafteten Komprimierungstechnologien haben den sogenannten Compression Quality Factor (QF), der die wahrgenommene Qualitätsseite charakterisiert und zwischen 0 und 100 liegt.