IntERframe und IntRAframe Kompression

Hierbei ist zunächst die Unterscheidung zwischen Inter- und Intraframe Codecs wichtig. Intraframe-Codecs nutzen für die Kompression nur ein einzelnes Bild. Jedes Bild wird von den anderen Bildern unabhängig komprimiert.

Hierbei kommt es in der Regel zuerst zu einer Farbreduktion von RGB nach YUV, dann wird das Bild in einzelne Pixelblöcke zerlegt, die wiederum durch Verfahren wie Diskrete Cosinus Transformation (DCT) + Quantisierung und Huffmann-Codierung sehr platzsparend gespeichert werden können.

Interframe-Codecs gehen über Intraframe-Kompression noch weit hinaus. Da bei einem Videofilm in der Regel aufeinanderfolgende Bilder eine große Ähnlichkeit besitzen, liegt es nahe auch diese durch Kompression weiter zusammenzufassen.

In dieser Überlegung liegt die Hauptstärke moderner Kompressionsverfahren. Sie zerlegen die Bilder eines Videostroms in drei verschiedene Bildtypen:

I-Frames: Das sind Bilder, die mit einem Intra-Frame Verfahren komprimiert wurden. Diese können auch relativ schnell wieder dekomprimiert werden, da sie nicht von anderen Bildern abhängig sind.

P-Frames: Bilder, die aus vorhergegangenen I-Frames (oder auch P-Frames) berechnet werden. Um diese zu entpacken, muss man vorher auch die zugehörigen I-Frames dekomprimiert haben.

B-Frames: Bilder die sowohl aus vorhergegangenen als auch aus nachfolgenden I- oder P-Frames berechnet werden. Diese Frames brauchen nur noch sehr wenig Speicherplatz im Datenstrom. Um B-Frames jedoch wiederherzustellen müssen vorher alle zugehörigen P- und I-Frames entpackt worden sein.

Die Gesamtlänge einer Folge von I-P-B-Frames wird GOP (Group of Pictures) genannt. Je länger die GOP, desto mehr kann die Redundanz zwischen den Einzelbildern zur Speicherplatz-Ersparnis beitragen. In der Distribution sind daher Interframe-Codecs mit langen GOP-Strukturen die Regel.

Intra: Höhere Datenrate nicht gleich bessere Bildqualität!

Auf der Timeline eines Schnittprogramms sind Interframe-Codecs dagegen ziemlich unpraktisch, weil man nicht jedes Bild im zufälligen Zugriff ansprechen kann. Setzt man beispielsweise den Timelinemarker auf einem B-Frame, so muss der Rechner dieses Bild erst aufwändig aus seinen Nachbarbildern errechnen. Während in der Distribution in der Regel nur ein lineares Abspielen des Video-Streams gefragt ist, scrubbt man beim Editing oft auf der Timeline, oder fährt auch mal einen Clip rückwärts an. All dies gelingt bei komplexen Codecs in 4K nur auf sehr schnellen Systemen wirklich sanft und ruckelfrei.

Zum Schneiden bevorzugen die meisten Cutter daher in der Regel einen Intraframe-Codec. Semiprofessionelle Kameras bieten hierfür oft eine I-Frame-Only bzw. Intra-Aufzeichnung an. Diese hat meistens zwar eine deutlich höhere Datenrate, aber nicht zwingend eine bessere Qualität als eine vergleichbare Interframe-Kompression mit viel niedrigerer Datenrate. Denn bei der Intraframe-Kompression kann schlichtweg nicht die Redundanz zwischen den Bildern zur Kompression genutzt werden, was die Datenrate in die Höhe treibt. Dafür verhält sich ein Intra/I-Frame-Codec deutlich responsiver auf der Timeline.

Transcodiert man vor dem Schnitt einen Interframe-Codec in einen geeigneten möglichst verlustfreien Intraframe-Codec lässt sich bei der Aufnahme mit einem Interframe-Codec gegebenenfalls viel Speicherplatz sparen.