Codecs - So arbeiten Audio-Codecs und Video-Codecs
Was ist ein Codec?Das Kunstwort Codec kombiniert die beiden Begriffe Encoder (kurz auch Coder) und Decoder. Codecs dienen dazu, Musik oder Filme möglichst platzsparend auf Datenträgern zu speichern oder sie über das Internet zu verschicken. Encoder bearbeiten Bild- und Tondaten und verringern so die Datenmenge. Den Encoder des Codec nutzen Sie beispielsweise, wenn Sie eine Musik-CD auf den Computer überspielen oder ein Urlaubsvideo am PC bearbeiten und auf DVD brennen. Der Decoder packt die vom Encoder erstellten Dateien wieder aus, um den Film oder das Musikstück abzuspielen.In einem MP3-Spieler stecken die Codecs in einem Chip, im PC sind sie Teil von Audio- und Video-Abspielprogrammen oder Videobearbeitungssoftware. Sie werden im Ordner der Software oder des Betriebssystems gespeichert. Es gibt viele Audio- und Video-Codecs. Besonders bekannt sind MP3 für Musik und DivX für Filme.
Wie funktionieren Audio-Codecs?
Verlustfreie Codecs gibt es vor allem für Musik. Sie verringern mit mathematischen Verfahren die Datenmenge. Im Prinzip funktioniert das wie die Abkürzung „mfG“ in einem Brief: Wenn der Empfänger weiß, dass „mit freundlichen Grüßen“ gemeint ist, gehen keine Informationen verloren. Je nach Art der Musik lassen sich 30 bis 60 Prozent der Daten einsparen. Verlust behaftete Codecs nutzen ebenfalls diese Methode. Außerdem untersuchen sie das Tonsignal und löschen Informationen, die ohnehin nicht oder kaum zu hören sind. In sehr lauten Passagen ignoriert der Codec beispielsweise die Daten sehr leiser Töne. Ein Beispiel für diesen sogenannten Verdeckungseffekt: Wenn ein laut dröhnender Lastwagen vorbeifährt, dann hört niemand eine Biene, die leise vorbeibrummt. MP3 ist der bekannteste Musik-Codec dieser Art. Video-Codecs setzen ähnliche Techniken wie Audio-Codecs ein. Dazu kommen noch spezielle Verfahren, die sich besonders gut zum Schrumpfen von Bilddateien eignen. Einzelbild-Codecs, beispielsweise DV berechnen jedes Bild neu. Sie fassen Bildpunkte zu Blöcken zusammen, die sie dann einzeln schrumpfen. Zudem reduziert der Codec die Zahl der Farbschattierungen in einem Block – ähnlichwie bei JPEG-Digitalfotos. Bildfolgen-Codecs wie die MPEG -Varianten sparen zusätzlich Daten. Dazu fassen sie Folgen aus mehreren Einzelbildern zusammen. Von denen speichern sie nur das jeweils erste Bild komplett. Von den folgenden Bildern speichert der Codec nur die Bildanteile, die sich vom jeweils vorigen Bild unterscheiden. Bei der Aufnahme eines startenden Flugzeug werden also nur die Bewegungen des Fliegers gespeichert, aber nicht unbewegliche Bildelemente wie der Hintergrund.
Wie unterscheiden sich die Codecs in der Qualität?
Bei allen Codecs sinkt die Bild- und Tonqualität, wenn die Datenrate verringert wird. So liefern MPEG-Videos mit sinkender Datenrate immer gröbere und zunehmend pixelige Bilder, feine Farbschattierungen verschwinden. Grund: Die Codecs teilen das Bild in einzelne Bereiche, die sie bei Datenknappheit einheitlich darstellen. Musikdateien wirken bei sinkender Datenrate weniger räumlich. Hohe Töne klingen schärfer, bei sehr geringer Datenrate tönt’s hohl und dumpf, denn hohe Frequenzen brauchen mehr Daten als tiefe Töne. Für die Sprachverständlichkeit sind mittlere Frequenzen wichtig. Daher filtern Musik-Codecs bei geringen Datenraten hohe Töne heraus.
Wo werden Codecs eingesetzt?
Die meisten Codecs gehören zum Lieferumfang von Abspielprogrammen und werden bei der Installation der Software mit eingerichtet:
iTunes hat Audio-Codecs für Musik im AAC- und MP3-Format sowie den Video-Codec MPEG-4 vorinstalliert. Weitere Codecs lassen sich nicht nachladen. DivX-Filme oder Musik im Windows-Media-Format kann iTunes nicht abspielen.
Der Windows Media Player bringt die Codecs WindowsMedia (WMV für Video, WMA fürAudio) und MP3 mit. Seit WindowsVista gehört auch ein MPEG-2-Codec für die DVD-Wiedergabe dazu. Windows-XP-Nutzer müssen diesen Codec gesondert installieren – etwa indem sie eine Brennsoftware wie Nero oder ein DVD-Abspielprogrammwie PowerDVD einrichten. Der Media Player lässt sich mit weiteren Codecs nachrüsten, beispielsweise DivX oder FLAC. Dann spielt er noch mehr Bild- und Tonformate ab.
Der Video-Lan-Player VLC bietet die größte Codec-Flexibilität. Er wird zusammen mit einem großen Paket frei verfügbarer Codecs installiert. Zusätzlich lassen sich Codecs für fast alle anderen Audio oder Videoformate nachrüsten.
Real Media ist eine Ausnahme: Bild- und Tondateien, die mit diesem Codec erstellt wurden, laufen nur über das kostenlose Wiedergabeprogramm Real Player. Andere Codecs können sie nicht abspielen. Internetradio und -videos lassen sich im Internet-Zugriffsprogramm anschauen oder -hören. Dafür müssen die passende Programmergänzung und der Codec für den Browser auf dem PC installiert sein, etwa der Flash Player. Sind die nicht vorhanden, melden Internet Explorer oder Mozilla Firefox den Fehler und verweisen auf eine Seite, auf der sich das passende Zusatzprogramm herunterladen lässt.
Wo kommen Codecs außer im PC zum Einsatz?
Digitale Camcorder wandeln die Aufnahmen mit einem in der Kamera eingebauten Codec in das jeweilige Videoformat um. DVD-Camcorder nutzen den MPEG-2-, Band-Modelle den DV-Codec und hochauflösende AVCHD-Kameras den MPEG-4-Codec. DVD-Rekorder haben einen MPEG-2-Codec eingebaut, der analoge TV-Aufnahmen digitalisiert und im DVD-Video-Format auf Festplatte oder DVD speichert. Tragbare MP3-Spieler haben den Decoder-Teil aller Musikformate eingebaut, die sie wiedergeben können. Einige Modelle können auch aufnehmen. Dann steckt zudem ein Encoder im Gerät. DVD-Spieler können in der Regel außer Video-DVDs viele Audio und Videoformate wie MP3, WMA oder DivX wiedergeben. Auch hier müssen die entsprechenden Wiedergabe-Codecs eingebaut sein. Handys können Musik und Videos verschiedener Formate wiedergeben und aufnehmen – aber nur mit eingebauten Codecs. Heimkinoton-Receiver entschlüsseln verschiedene Tonformate von DVD, Blu-ray und anderen Bild- und Tonträgern, beispielsweise Dolby Digital (AC-3). Möglich machen das Spezial-Prozessoren mit den jeweiligen Audio-Codecs.
Woher weiß ich, mit welchem Codec eine Datei erstellt wurde? Normalerweise müssen Sie sich darumnicht kümmern. Das Betriebssystem startet automatisch das Wiedergabeprogramm, und dieses ruft dann den richtigen Codec für die jeweilige Datei auf. Gibt’s aber kein Bild oder keinen Ton, sollten Sie herausfinden, welcher Codec zur Wiedergabe nötig ist. Bei Musikstücken verrät meist die Datei-Endung – wie „.mp3“,„.wma“ oder „.aac“ –, mit welchem Codec sie erstellt wurden. Bei Videodateien ist das nicht so einfach. Endungen wie „.avi“ oder „.mov“ sagen nichts über den verwendeten Codec aus, stattdessen bezeichnen sie „Container-Dateien“, in die sich Bild und Ton mit vielen unterschiedlichen Codecs verpacken lassen. Diese Datei-Endungen verraten eher etwas über das Programm, mit dem ein Video bearbeitet und gespeichert wurde: AVI-Dateien stammen meist aus PC-Videoschnitt- oder Brennprogrammen wie Pinnacle Studio oder Nero. Auch DivX-Filme aus dem Internet tragen oft die Endung .avi. MOV-Dateien stammen in der Regel aus Apple-Programmen wie iMovie oder Final Cut Express. Hilfsprogramme wie der Super-Easy Codec Checker schaffen Klarheit: Per Mausklick stellen Sie fest, mit welchem Codec eine Datei produziert wurde. So können Sie fehlende Co decs identifizieren und bei Bedarf nachladen.
Es gibt auch Hilfsprogramme, mit denen Sie prüfen können, welche Codecs auf Ihrem PC installiert sind, etwa den Codec Installer.
Wie kann ich Programme mit zusätzlichen Codecs ergänzen?
Internet-Zugriffsprogramm: Können Sie ein Video beispielsweise im Internet Explorer nicht öffnen, dann erscheint auf der Seite eine Fehlermeldung zusammen mit einem Verweis, auf welcher Internetseite sich der nötige Codec herunterladen lässt. Nachdem Sie den Codec geladen und auf dem Computer installiert haben, müssen Sie nur noch den Internet Explorer neustarten, dann läuft das Video. Brenn- und Abspielprogramme: Codecs für diese Programme werden zentral im Computer verwaltet und meist zusammen mit bestimmten Audio-, Video- oder Brennprogrammen installiert. Nero zum Beispiel bringt über 50 verschiedene Audio- und Video-Codecs mit, die nach der Installation auch anderen Programmen wie etwa dem Windows Media Player zur Verfügung stehen. Bestimmte Codecs sind auch direkt beim Codec-Entwickler zu haben – zum Beispiel der jeweils aktuelle DivX-Codec.
Warum gibt es so viele verschiedene Codecs?
Technische Anforderungen: Die meisten Codecs sind für bestimmte Einsatzbereiche optimiert. Bei tragbaren Video-Abspielern mit wenig Speicherplatz etwa muss der Codec bei extrem geringer Dateigröße akzeptable Bild- und Tonqualität bieten – ein Fall für MPEG-4 in geringer Auflösung. Internetvideos sollen auch bei kleinen Aussetzern in der Übertragung weiter laufen,ohne zu stocken. Darauf ist etwa der Real-Codec spezialisiert. Zudem geht auch bei Codecs die technische Entwicklung weiter: Der MPEG-4-Codec arbeitet beispielsweise deutlich effektiver als der Vorläufer MPEG-2. Er liefert also bei gleicher Datenrate eine bessere Bildqualität als MPEG-2 – oder gleich gute Bilder bei einer geringeren Datenmenge. Firmenpolitik: Daneben sorgen auch politische Gründe für die Codec-Flut. Je weiter sich ein Codec verbreitet, desto mehr Kunden kaufen Geräte, die diesen Codec eingebaut haben. Dann verdienen die Codec-Entwickler Geld, indem sie den Geräte-Herstellern die Nutzungsrechte am jeweiligen Codec verkaufen. Blu-ray-Spieler zum Beispiel haben drei Video-Codecs eingebaut: MPEG-2, MPEG-4 und VC1, eine hochauflösende Variante des Windows-Media-Codecs. MPEG-4 und VC1 ähneln sich in ihren Eigenschaften. Auf diese Weise verdient außer den MPEG-Entwicklern auch Microsoft an jedem verkauften Bluray-Player.