Video komprimieren ohne
Qualitätsverlust

Video-Komprimierung ist ein Verfahren, um die Datenmenge eines digitalisierten Videos zu reduzieren, um es platzsparend zu speichern oder ruckelfrei zu übertragen. Videos können – je nach Länge und Auflösung – schnell mehrere Gigabyte groß werden und viel Speicherplatz auf der Festplatte belegen. Zum Versenden per E-Mail oder zum Streamen von einer Webseite sind sie dann definitiv zu groß. Daher müssen die Videodaten verkleinert, d.h. komprimiert werden.

Unkomprimiertes Video würde enorm große Datenmengen produzieren. Eine Minute HD-Video mit 1920 x 1080 Pixeln Auflösung benötigt beispielsweise 10,5 GB Speicherplatz. Ein einziger unkompimierter Spielfilm in HD-Qualität würde bereits mehr als ein Terabyte Speicherplatz belegen. 4K-Videos benötigen ungefähr das Vierfache, 8K sogar das Achtfache.

Die Videodateien, wie sie zum Beispiel aus dem Camcorder kommen, sind (fast immer) bereits komprimiert. Trotzdem sind sie immer noch viel zu groß, um sie zum Beispiel im Internet zu streamen. Dafür müssen sie noch stärker komprimiert werden.

Dazu lädt man sie in eine Videosoftware und exportiert sie mit einem geeigneten Dateiformat und einer passenden Einstellung für den Codec. Doch welches Dateiformat und welche Codec-Einstellungen soll man wählen? Was ist überhaupt der Unterscheid zwischen Dateiformat und Codec? Dies wollen wir jetzt klären.

Klare Antwort: Ja, aber. Um eine Reduktion der Bildinformationen führt bei Videodaten normalerweise kein Weg vorbei, denn eine verlustfreie Kompression ist bei Videos schlicht zu wenig effektiv. Aber die gute Nachricht ist: Die Verluste halten sich dank der modernen Codecs in Grenzen.

Trotzdem gilt auch bei modernen Codec: Je stärker komprimiert werden muss, je geringer also die Dateigröße sein soll, desto größer sind auch die Auswirkungen auf die Qualität des Bildmaterials.

Es gibt natürlich auch verlustfreie Videocodecs, die die Qualität komplett erhalten. Das klingt zunächst mal gut. Allerdings benötigen sie in aller Regel deutlich mehr Speicherplatz. Und der Sinn von Codecs ist ja gerade, den benötigten Speicherplatz so zu reduzieren, das zum Beispiel Streaming möglich wird. Daher sind verlustfreie Codecs im Videobereich sehr selten, einfach weil sie zu ineffektiv sind und zu große Dateien produzieren.

Im Audiobereich sieht das anders aus, da ermöglicht insb. das FLAC-Format (Free Lossless Audio Codec), aber auch andere Audio-Codecs eine effiziente Kompression ohne Beeinträchtigung der Klangqualität.

Wer Videos am Computer verarbeitet, hat es mit verschiedenen Videoformaten zu tun: mit AVI- und MPG-Dateien älterer Bauart, neueren MP4-Dateien, aber auch mit WMV, AVI, MOV, FLV, MKV und tausend anderen Datei-Endungen. Jeder Anbieter von Soft- oder Hardware erzeugt sein eigenes Dateiformat. Dies ist der Grund, weshalb es so viele verschiedene Videoformate und Dateiendungen gibt. Da aber die meisten Dateiformate dieselben Komprimierungsverfahren verwenden, sind die technischen Unterschiede nicht so vielfältig. Denn es gibt bei weitem nicht so viele verschiedene Komprimierungsverfahren wie Dateiformate.

Viele dieser Dateiformate sind sog. Container: Sie enthalten Daten, die auf verschiedene Weise verpackt sein können. Eine MP4-Datei kann beispielsweise Videodaten mit den Codecs  H.265, H.264 oder auch MPEG-2 und sogar MPEG-1 enthalten, außerdem Bilddaten mit den Codecs JPG und PNG und Audio mit den Codecs MPEG-4 Part 3, AAC, MP3, MP2 und MP1. Das bedeutet: Bei Containerformaten wie MP4 oder AVI weiß man nicht, was genau für Daten enthalten sind.

Welches Dateiformat soll man wählen? Wenn die komprimierte Videodatei auf vielen verschiedenen Geräten gleichermaßen abspielbar sein soll, empfehlen wir MP4-Dateien mit H.265 oder H.264 für die Videodaten und AAC oder MP3 für den Ton. Diese Kombination aus Dateiformat und Codecs ermöglicht eine gute Bild-Qualität bei geringer Dateigröße und wird aktuell von fast allen Hardware- und Software-Playern unterstützt.

Der Codec liefert das Komprimierungsverfahren, das von der Datei verwendet wird. Ein Codec ist sozusagen die „Sprache", die das Video spricht, mit der die Bits und Bytes wieder zu einem Bild zusammengefügt werden. Dabei soll vor allem Speicherplatz gespart werden, was wichtig für das Streaming ist. Andere Codecs versuchen, den Aufwand beim Codieren und Decodieren gering zu halten – das schont Prozessor- und Batterieleistung.

Den Codec könnte man auch als die Maschine bezeichnen, die im Inneren einer komprimierten Videodatei zum Einsatz kommt. Bei MP4 ist dies heutzutage meistens der Video-Codec H.265/HEVC oder sein Vorgänger H.264/AVC sowie der Audio-Codec AAC für die Audiodaten.

Die Bitrate bezeichnet die Datenmenge, die ein Videoplayer oder Videobearbeitungsprogramm verarbeiten muss, um ein bestimmtes Video wiederzugeben. Je mehr Informationen verfügbar sind, desto besser ist das Bild, aber desto mehr Rechenleistung wird auch benötigt, um es abzuspielen.

Das bedeutet: Wenn Sie die Bitrate reduzieren, komprimieren Sie dadurch Ihr Video. Die Kompressionsrate gibt das Verhältnis der ursprünglichen Datenmenge zur reduzierten Datenmenge an. Mit einer niedrigen Kompressionsrate wird also eine bessere Bildqualität erzielt, aber auch mehr Speicherplatz benötigt. Eine Kompressionsrate von 1:8 gibt also an, dass der ursprüngliche Datenfluss auf 1/8 reduziert wurde.

Die Kompressionsrate hat allerdings nur eine begrenzte Aussagekraft hinsichtlich der Qualität verschiedener Kompressionsverfahren. Es kann durchaus große Unterschiede in der Bildqualität geben zwischen zwei Verfahren mit derselben Kompressionsrate. Das liegt daran, dass einige, modernere Kompressionsverfahren effektiver arbeiten und qualitativ bessere Ergebnisse liefern als andere, ältere.

Die Bitrate wird in Bit pro Sekunde angegeben (Bit/s) - oder auch Kilobit (kbit/s) bzw. Megabit pro Sekunde (Mb/s). Das bedeutet, dass die Daten mit Tausend Bit bzw. mit Millionen Bit pro Sekunde übertragen werden. Eine höhere Bitrate bedeutet im Normalfall höhere Bildqualität, aber auch höhere Dateigröße. Niedrigere Bitraten bedeuten eine geringere Dateigröße - bei reduzierter Qualität.

Was ist besser? Das hängt von Ihren Bedürfnissen ab. Wenn Sie unabhängig von der Dateigröße die allerhöchste Bildqualität benötigen, sind höhere Bitraten besser. Aber wenn die Qualität weniger wichtig ist als das flüssige Abspielen, wie es beispielsweise beim Streaming der Fall ist, dann sind niedrigere Bitraten besser.

Schauen wir uns das noch einmal genauer an.

Diese beiden Begriffe sehen sich sehr ähnlich, daher erklären wir hier einmal den Zusammenhang. Die Framerate bezeichnet wie gesagt die Anzahl der Bilder pro Sekunde. In Europa sind dies standardmäßig 25 Frames pro Sekunde. Diese schnelle Abfolge nimmt das Auge als Bewegtbild wahr.

Da die Bilder zeitlich so nah beinander liegen, verändert sich in jedem einzelnen Bild nur ein kleiner Teil, nicht aber das Gesamtbild. Die meisten Bereiche im Bild ändern sich nicht innerhalb einer 25tel Sekunde - der Himmel im Hintergrund bleibt gleich, die Farben und Lichtverhältnisse auch, lediglich die Position der Motive ändert sich, aber nur ein wenig.

Die Kompression bedient sich unter anderem dieser Eigenschaft und speichert statt komplette Bilder nur die Veränderungen, die von Bild zu Bild erkannt werden. Durch diese Reduzierung der Informationen wird am Ende auch die Dateigröße verkleinert. So lassen sich dann sehr große Videos in deutlich kleinere Videos umwandeln.

Diese Reduktion betrifft jedoch nur die Bitrate, nicht die Framerate. Statische Bilder können ohne sichtbaren Qualitätsverlust  mit niedrigerer Bitrate gespeichert werden, turbulente Action-Bilder benötigen eine höhere Bitrate, weil sich im Bild schneller etwas ändert. Die Framerate bleibt jedoch in allen Fällen dieselbe: 25 fps (für Europa).

Grundsätzlich ist es empfehlenswert, einen modernen Codec zu benutzen, der eine variable Bitrate anbietet. Dies ist zum Beispiel beim Dateiformat MP4 der Fall. Auch hier lässt sich die Arbeitsweise nähe reingrenzen. So können Sie wie gesagt eine durchschnittliche Bitrate eingeben, die einen Mittelwert bildet, an dem sich der Codec orientiert.

Die Werte, die Sie hier einstellen sollten, sind abhängig von Ihrem Bildmaterial und lassen sich nicht allgemein angeben. Dennoch möchten wir an dieser Stelle einen Erfahrungswert nennen: Wenn Sie die maximale Bitrate von vorher 24000 auf 6000 kbit/s und die durchschnittliche Bitrate von ursprünglich 19000 auf 3800 kbit/s herabsetzen, sparen Sie sehr viel Datenvolumen und erhalten (bei einer Auflösung von 1280 x 720 Pixeln) in den meisten Fällen ein gutes Ergebnis.

Aber oft kommen Sie um eigene Testreihen nicht herum. Dann ist es eine gute Idee, ein Testprojekt anzulegen und einen beispielhaften Ausschnitt von 10 Sekunden mit verschiedenen Einstellungen zu exportieren. Anschließend sehen Sie sich die Ergebnisse an, rechnen sie auf die Gesamtlänge hoch und entscheiden, welche Codec-Einstellung Sie für das komplette Video verwenden wollen.

Last but not least: Auch die Tonspur spielt natürlich eine gewisse Rolle, wenn Sie die Videogröße reduzieren möchten, auch wenn die Dateigrößen von Audiospuren im Vergleich zu Video-Dateien deutlich geringer sind.

Wenn Sie für Ihr Video ein Exportformat wählen, wird zusätzlich zum Video-Codec auch ein Audio-Codec eingesetzt (bei MP4 ist dies AAC). In den Encoder-Einstellungen können Sie auch die voreingestellten Werte des Audio-Codecs verändern. Beispielsweise kann es bei Musikvideos sinnvoll sein, die Bitrate von 128 kBit/s auf 192 kBit hochzustellen, um eine bessere Klangqualität zu erzielen. Natürlich erhöht sich dadurch auch die Dateigröße, aber nicht sehr.