Wie Rost schlafen Kompressionsexperten nie. Vor 17 Jahren debütierte ein neuerer und effizienterer Codec. MPEG-4 H.264 (alias Advanced Video Codec) versprach 50 % Komprimierungseffizienz gegenüber MPEG-2 … und hat es geliefert! Zu diesem Zeitpunkt war HD-Video auf einer Vielzahl von Bereitstellungsplattformen weit verbreitet, aber die verfügbare Bandbreite konnte nur langsam Schritt halten. Mit dem Wachstum des Video-Streamings einige Jahre später wurde MPEG-4 H.264 zum Codec der Wahl und wird von Tablets und Smartphones bis hin zu Laptops, Smart-TVs, Camcordern und DSLRs unterstützt.
Das einzige Problem war, dass 4K-Video um die Wende des letzten Jahrzehnts zum neuesten Geschmack wurde. Und um die Arbeit noch schwieriger zu machen, war High-Dynamic-Range-Video mit dem damit verbundenen breiteren Farbraum Teil des 4K-Pakets. Aber die Bandbreite hatte nicht Schritt gehalten! Daher wurde 2013 der High-Efficiency Video Codec (HEVC) eingeführt, der erneut 50 % mehr Komprimierungseffizienz gegenüber H.264 verspricht. HEVC erfordert ziemlich viel Rechenleistung, um diesen Trick durchzuziehen, aber es funktioniert (und auch sein enger Verwandter, Googles VP9-Codec). Und es ist nicht billig zu lizenzieren.
HEVC wird für das optische UHD-Blu-ray-Disc-Format und zum Streamen von 4K-Inhalten von fast überall verwendet, mit Ausnahme von YouTube, das sich im Besitz von Google befindet und den „offenen“ VP9-Codec verwendet. Aber die Lizenzkosten spornten mehr Techniker an, einen weiteren Codec zu entwickeln, der als AV-1-Codec der Alliance for Open Media (AOM) bekannt ist. Dies ist ein gebührenfreier Codec, der mit HEVC konkurriert, aber ausschließlich zum Streamen von Videos über Internetverbindungen gedacht ist.
Da die Leute, die hochauflösende Videoformate entwickeln, den Codec-Leuten immer ein paar Schritte voraus zu sein scheinen, wurden in einem Versuch, aufzuholen, weitere Codecs vorgeschlagen. Essential Video Coding (EVC oder MPEG-5) wurde als alternativer Video-Codec für Streaming und OTT entwickelt, jedoch mit einer Streaming-Leistung, die mindestens HEVC entspricht. MPEG-5 Teil 2, Low Complexity Enhancement Video Coding (LC-EVC), ist noch ein weiterer MPEG-Standard und soll eine verbesserte Komprimierungseffizienz für bestehende MPEG-basierte Videocodecs bereitstellen.
Um das Ganze abzurunden, bereitet sich der Nachfolger von HEVC H.265 jetzt darauf vor, die Bühne zu betreten. Der Versatile Video Codec oder VVC wurde für maximale Komprimierungseffizienz auf allen kompatiblen Geräten und Plattformen entwickelt, mit besonderem Schwerpunkt auf Anwendungen wie High-Dynamic-Range, High-Frame-Rate-Video, 360-Grad-Video für Virtual und Augmented Reality und 8K UHD-2-Video.
Unter Verwendung rein räumlicher Bildmetriken als Referenz ist VVC etwa 40 % effizienter als HEVC für die UHD- und HD-Komprimierung. Ein VVC-Referenzcodierer hat jedoch etwa die zehnfache Komplexität eines HEVC-Referenzcodierers, während ein VVC-Referenzdecoder etwa doppelt so komplex ist wie ein HEVC-Referenzdecoder.
Wir sollten erwähnen, dass HEVC, AV-1, EVC, LC-EVC und VVC softwareintensive Codecs sind, im Gegensatz zu den älteren MPEG-2- und H.264-AVC-Codecs, die immer noch weit verbreitet sind. Alle fünf verwenden größere Codierblockgrößen und benötigen superschnelle CPUs und viel Speicher, um Videostreams zu analysieren und zu komprimieren. Übrigens ist H.264 AVC kein Schwachkopf – seit seiner Einführung im Jahr 2003 gab es 26 Updates.
Okay, Sie bekommen Kopfschmerzen von all diesen Abkürzungen. (Das tun wir auch.) Die Erkenntnis hieraus ist, dass Methoden zur Ermöglichung des Transports komprimierter Videos mit hoher Bitrate über alles, von Funkwellen, Wi-Fi, 5G und Breitband, kontinuierlich verfeinert werden. Sie werden durchs Leben gehen, ohne zu wissen, welcher bestimmte Codec verwendet wird, um The Marvelous Mrs. Maisel zu streamen oder Clemsons und Alabamas Fußballmannschaften auf Ihrem iPhone zuzusehen. (Eine Beeinträchtigung der Videoqualität durch zu starke Komprimierung werden Sie jedoch bemerken und bei Ihrem Dienstanbieter energisch reklamieren!)
Wird es jemals einen einheitlichen Codec geben? Das ist das Ziel, aber niemand weiß, wie, wann oder ob es passieren wird. Im ständigen Streben nach Effizienz implementieren Codec-Designer jetzt künstliche Intelligenz (KI), um eingehende Videos blitzschnell zu analysieren und zu entscheiden, welche Bildelemente um wie viel und wie lange komprimiert werden sollen.
Wir verwenden bereits eine einfache Version von KI, um die Bitraten mehrerer Programme in einem Stream basierend auf der sich ständig ändernden verfügbaren Netzwerkbandbreite dynamisch anzupassen (dynamisches Stream-Shaping und adaptive Bitratencodierung sind zwei Beispiele). Es liegt nahe, dass irgendwann ein einheitlicher Codec – einer, der auf fortschrittlicher KI basiert und die Bereitstellung hochauflösender Videos über jedes Netzwerk oder jede Plattform optimieren kann – auftauchen und uns von der „Alphabetsuppe“ der Codec-Formate befreien sollte.
Träum weiter…