Videokodierung

Videokodierung bezeichnet den Prozess der Komprimierung digitaler Videodaten, um Speicherbedarf und Übertragungsbandbreite zu senken, während die Qualität möglichst erhalten bleibt. In digitalen Videos bestehen die Daten aus Bildern (Frames), die oft in YUV gespeichert und häufig mit Chroma-Subsampling (typisch 4:2:0) behandelt werden.

Beim Kodieren nutzt die Bildfolge Abhängigkeiten: I-Frames speichern Vollbilder, P-Frames und B-Frames verwenden Vorhersagen aus benachbarten Frames. Typische Schritte sind Farbkonvertierung, Subsampling, Blockkodierung, Bewegungsschätzung, intra-Frame-Vorhersage, Transform (z. B. DCT), Quantisierung, Entropie-Codierung und Deblocking.

Anschließend entsteht ein Bitstream, der in Containern wie MP4, MKV oder AVI verpackt wird. Zu den Standards gehören MPEG-2, H.264/AVC, HEVC, VVC, VP9 und AV1. Die jeweiligen Codecs unterstützen unterschiedliche Profile, Levels und Lizenzmodelle. Die Wahl von Codec und Container beeinflusst Bitrate, Qualität, Latenz und Kompatibilität.

Anwendungsgebiete reichen von Broadcast und Streaming bis zur Speicherung. Für Echtzeit-Anwendungen sind niedrige Latenz und Robustheit wichtig. Lossless-Optionen wie FFV1 existieren, sind aber meist weniger effizient. Moderne Encoder nutzen oft Hardware-Beschleunigung sowie Rate-Distortion-Optimierung. Open-Source-Optionen wie AV1 und VP9 sowie frei verfügbare Implementierungen beeinflussen die Praxis.