Dieses Kapitel beschäftigt sich nicht mehr allgemein mit Kompressionstechniken, sondern mit konkreten digitalen Formaten für Audio und Video. Allerdings betrachten wir nur die wichtigsten, denn eine komplette Liste aller aktueller Audio- und Videoformate würde für sich ein ganzes Buch füllen.
MPEG ist eine Abkürzung und steht für Moving Picture Experts Group, ein Gremium, das verschiedene Standards zur Codierung von digitalem Video, Audio und den dazugehörigen Ergänzungen (z. B. Containerformate, Interaktivität) erarbeitet.
MPEG-1 (ISO/IEC 11172) ist der älteste Standard, in der ersten Version 1993 verabschiedet. Der Videoteil ist im Part 3 des Standards definiert. Verwendung findet MPEG-1 für die Video-CD und bei vielen im Internet angebotenen Videos, die größtmögliche Kompatibilität erreichen wollen. MPEG-1 ist nämlich erstens so weit verbreitet, dass ihn nahezu jeder Computer abspielen kann, und stellt zweitens so geringe Anforderungen an die Rechenleistung, dass die Videos auch auf veralteten Computern gut laufen. Nachteil ist, dass mit steigender Kompression die Qualität schnell deutlich abnimmt.
Seit 1994 existiert MPEG-2 (ISO/IEC 13818). Der Video-Teil ist im Part 2 definiert. Was die Verbreitung angeht, steht MPEG-2 seinem Vorgänger MPEG-1 nicht nach. Schließlich sind DVDs in diesem Format codiert. MPEG-2 erreicht eine ordentliche Kompression. Die mehr als 8 GB Speicherplatz der DVD tun dann ihr Übriges, um für erstklassige Qualität zu sorgen.
Der Untertitel dieses Guides sagt es schon: MPEG-4-Video ist unser Zielformat. Der Standard wurde 1998 als ISO/IEC 14496 verabschiedet. Der Video-Teil ist hier in zwei Bereiche aufgeteilt:
Gegenüber MPEG-2 lässt sich in der gleichen Dateigröße noch einmal deutlich mehr Qualität unterbringen, wobei AVC wiederum tendenziell bessere Ergebnisse liefert als ASP. Deshalb können wir eine DVD meistens ohne extreme Verluste auf eine bis zwei CDs schrumpfen.
MPEG-4 bitte nicht mit MP4 verwechseln. Das erste ist die Bezeichnung des kompletten Standards, das zweite die Dateiendung des MPEG-4-Containerformats (MPEG-4 Part 14).
Die MPEG-Standards allein bringen uns dem codierten Video noch nicht näher. Das MPEG-Gremium programmiert keine Codecs, sondern definiert nur, wie ein gültiger Videostream der entsprechenden MPEG-Version auszusehen hat. Daraus ergibt sich auch grundsätzlich, welche Methoden beim Encoding angewendet werden können und welche nicht. Die Details der Codierung bleiben dann der Phantasie der Codec-Programmierer überlassen. Alle Tricks sind erlaubt, solange das Endergebnis den Vorgaben der verwendeten MPEG-Version entspricht.
Diese Tatsache führt dazu, dass z. B. XviD und DivX zwei unabhängige und verschiedene Codecs sind, die aber beide Videos nach dem MPEG-4 Advanced Simple Profile erzeugen. Deshalb interessiert sich ein guter Decoder auch nicht dafür, welcher Codec nun das Video erstellt hat (inzwischen funktioniert das auch praktisch in dieser Form). Denn das Format des Bitstroms ist bei beiden exakt das selbe. Probleme können höchstens Decoder bereiten, die MPEG-4 ASP nicht vollständig unterstützen; z. B. mehrere B-Frames hintereinander nicht korrekt erkennen. Solche Einschränkungen existieren am Computer kaum, sind allerdings bei Wohnzimmerplayern recht wichtig.
Das wichtigste Audioformat der DVD wird von der Firma Dolby entwickelt und ist unter vielen Namen bekannt. Am meisten verbreitet sind die Bezeichnungen Dolby Digital (der von Dolby verwendete Marketingname) und AC3 (Abkürzung für Adaptive Transform Coder 3, der Name des verwendeten Bitstream-Formats). Kaum jemand kennt dagegen den offiziellen Namen, den das ATSC-Gremium bei der Standardisierung vergeben hat: ATSC A/52.
Dolby Digital ist ein verlustbehaftetes Format, das mit konstanter Bitrate arbeitet. In der Regel werden für Stereo-Tonspuren 192 kbit/s verwendet, für Mehrkanalton 384 bzw. 448 kbit/s. AC3 unterstützt bis zu sechs Kanäle, wobei der sechste als zusätzlicher Basskanal ausgelegt ist. Soll heißen, die normalen Bässe stecken in den 5 vollständigen Kanälen, der sechste enthält die zusätzlichen Basseffekte, die die Wände wackeln lassen. Da er eigentlich kein vollständiger Kanal ist, hat es sich eingebürgert, ihn extra anzugeben. Daher kommt die Schreibweise »5.1«, d. h. 5 vollständige Kanäle (vorne links und rechts, hinten links und rechts, vorne Mitte) und ein zusätzlicher Basskanal (LFE: Low Frequency Effects).
Beliebt ist auf der DVD auch DTS, das genauso wie AC3 ein verlustbehaftetes Format ist, allerdings mit deutlich höheren Bitraten arbeitet und noch mehr Kanäle unterstützt (bis zu 6.1).
Die MPEG entwickelt, wie oben schon erwähnt, nicht nur Video-, sondern auch Audiostandards. In jeder Version ist zum Videoteil auch ein passendes Audioformat definiert. Hier sind die drei wichtigsten, alles verlustbehaftete Formate:
Xiph.org entwickelt Vorbis als alternatives Audioformat, das komplett frei von patentierten Technologien sein soll und so eventuelle rechtliche Probleme mit den Patentinhabern vermeidet.
Als allein stehende Audiodatei ist Vorbis grundsätzlich in den Ogg-Container verpackt (daher der Doppelname Ogg Vorbis), als Sound eines Videos liegt die Vorbis-Tonspur ohne Ogg-Hülle im Container des gesamten Films.
Vorbis unterstützt natürlich Mono- und Stereoton. Auch ein Multikanal-Modus existiert, der allerdings noch wenig ausgereift ist und für gute Qualität AC3-ähnliche Bitraten benötigt. Davon abgesehen bietet Vorbis gerade bei geringen Bitraten um 80 kbit/s und weniger deutlich bessere Qualität als MP3. Bei den transparenten Musik-Bitraten ist der Unterschied dagegen nicht so spektakulär.
Dieses Format kennt der Windowsbenutzer als Wave. Es handelt sich im Gegensatz zu allen anderen um ein nicht komprimiertes Format, das entsprechend Platz belegt. PCM erlaubt bis zu 8 Kanäle.