Variable Bitrate
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.
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.