Fachbeitrag «Medienformate»

Die wichtigsten Bild-, Video- und Audioformate

INHALT

  1. Gängige Grafikformate (JPG/GIF/PNG/SVG/BMP/TIF)
  2. Fernsehnormen (SD/HD/UHD)
  3. Video-Normen und Datenraten
  4. Containerformate und Codecs

1. Gängige Grafikformate

1.1 JPG

JPEG wird seit langem von allen Webbrowsern unterstützt. Auch heute empfiehlt es sich, für Bilder und Fotos dieses Format zu verwenden. JPEG lässt eine ordentliche Bildkompression zu und kann von allen, auch älteren Browsern, angezeigt werden. Eine zu starke Bildkompression hat eine unübersehbare Blockstruktur (Blocking-Artefakte) zur Folge. (Siehe auch Artikel zur verlustbehafteten Bildkompression und die DCT-Demo-App)

Sorry, das JPG-File kann nicht angezeigt werden

1.2 GIF

Das GIF-Format ist ebenfalls ein Bildformat, das von den Webbrowsern schon immer angezeigt werden konnte, ja sogar einmal das Web-Standardbildformat war. GIF eignet sich z.B. für Logos, wegen der Einschränkung auf die 256 Farben der Farbtabelle aber weniger für Fotografien. Beim GIF-Format kann eine Transparenzfarbe zur Ausmaskierungen bestimmt werden. In diesem Bereich ist das PNG Format dem GIF-Format allerdings überlegen, weil dies nicht nur eine Transparenzfarbe, sondern einen Alphakanal zur Maskierung anbietet. GIF hat in der heutigen Zeit seine Daseinsberechtigung wegen der bisher von Konkurrenzprodukten erfolglos angefochtenen Möglichkeit, Animationen zu erstellen. (Siehe auch Artikel zur verlustbehafteten Bildkompression)

Sorry, das GIF-File kann nicht angezeigt werden

1.3 PNG

Portable Network Graphics (PNG) ist ein Grafikformat für Rastergrafiken mit verlustfreier Datenkompression. PNG wurde als freier Ersatz für das ältere, bis zum Jahr 2006 mit Patentforderungen belastete Graphics Interchange Format (GIF) entworfen. PNG unterstützt neben unterschiedlichen Farbtiefen auch Transparenz per Alphakanal.

Sorry, das PNG-File kann nicht angezeigt werden

1.4 SVG

Scalable Vector Graphics (SVG) ist ein Format zur Beschreibung zweidimensionaler Vektorgrafiken. SVG, das auf XML basiert, wurde erstmals im September 2001 veröffentlicht. Praktisch alle relevanten Webbrowser können einen Grossteil des Sprachumfangs darstellen. Animationen werden von SVG mittels SMIL unterstützt. Manipulationen des SVG-DOM sind mit Hilfe eingebetteter Funktionen via Skriptsprachen möglich.

Sorry, das SVG-File kann nicht angezeigt werden

1.5 BMP

Windows Bitmap (BMP) ist ein zweidimensionales Rastergrafikformat, welches 1990 eingeführt wurde. Es unterstützt verschiedene Farbtiefen aber keinen Transparenzkanal. Seit neuerer Zeit wir das BMP Format von den Webbrowsern ebenfalls angezeigt. Da Windows-Bitmaps entweder unkomprimiert oder verlustfrei mit RLE-Komprimierung gespeichert werden, sind BMP-Dateien wesentlich grösser als andere Formate wie PNG und daher für das Internet wenig interessant.

Sorry, das BMP-File kann nicht angezeigt werden

1.6 TIF

Tagged Image File Format (TIFF oder kurz TIF) ist neben PDF und EPS ein wichtiges Format zum Austausch von Daten in der Druckvorstufe in Verlagen und Druckereien, weil es das von ihnen verwendete CMYK-Farbmodell unterstützt. Ausserdem kann man TIFF-Bilder mit hoher Farbtiefe (bis zu 32 Bit pro Farbkomponente) speichern, weshalb TIFF gern zum Datenaustausch bei der RAW-Konvertierung verwendet wird. Im Internet wird TIFF genutzt, um Anwendern, wie etwa Verlagen, hochaufgelöste Bilder in druckfähiger, verlustfreier Qualität zur Verfügung zu stellen. Dabei wird in Kauf genommen, dass diese Dateien ein Mehrfaches der Grösse eines verlustbehaftet komprimierten JPEG-Bildes haben. TIFF hat sich so als Quasi-Standard für Bilder mit hoher Qualität etabliert. Aktuelle Webbrowser (Stand 2018) können TIF-Bilder allerdings nicht anzeigen.

Hier stünde das TIF-File. Aber Sorry, das TIF-File kann derzeit nicht angezeigt werden

2. Fernsehnormen

Ursprünglich war das Fernsehformat im Seitenverhältnis 4:3 bei einer Bildwiederholungsrate von entweder 60 Halbbilder/30 Vollbilder (z.B. Amerika) oder 50 Halbbilder/25 Vollbilder (z.B. Europa).

Hinweis zu den Abspielgeschwindigkeiten bei 60 bzw. 50 Halbbilder pro Sekunde:

  • 25fps-Original Wiedergabe mit 30fps: 1.2x schneller, d.h. 60 minütiger Film bereits in 50 Minuten abgespielt: Menschen sprechen comicartig
  • 30fps-Original Wiedergabe mit 25fps: 1.2x langsamer, d.h.60 minütiger Film erst in 72 Minuten abgespielt: Männer mit Bass, Frauen mit Stimmbruch

Moderne Media-Player können mit verschiedenen Abspielgeschwindigkeiten (25fps, 30fps etc.) umgehen und den Film korrekt anzeigen.

Um das vom Kino her gewohnte Breitwandbild auch am Fernsehen anzubieten, wurden um die Jahrtausendwende Videoformate im Seitenverhältnis 16:9 definiert und eingeführt. Die rasante Entwicklung in der Elektronik machte es auch möglich, das früher analoge Fernsehen zu digitalisieren.

2.1 SD-Fernsehnormen Analog PAL, NTSC und SECAM (VERALTET!)

  • SD Standard Definition
  • NTSC National Televisions System Committee
    Einführung: SW ca. 1942, Color ca.1953
    Verbreitung: Nord-Südamerika Ostasien
    Bemerkungen: Bei Funk/Kabelverbreitung mögliche Farbtonveränderungen (Never the same Color)
  • PAL Phase Alternating Line
    Einführung: SW ca. 1963, Color ca.1967
    Verbreitung: Europa, Australien, Teile Asiens & Afrikas
    Bemerkungen: Spätere Norm und daher aus NTSC-Fehlern gelernt
  • SECAM Séquentiel couleur à mémoire
    Einführung: 1956
    Verbreitung: Frankreich, Ehemalige Ostblockstaaten, Russland, Teile Asiens & Afrikas
    Bemerkungen: Entwickelt aus marktprotektionistischen und politischen Gründen

2.2. SD-Fernsehnormen Digital PAL und NTSC (VERALTET!)

PAR = Pixel Aspect Ratio

2.3 HD-Fernsehnormen Digital (HDTV) (AKTUELL!)

Organisationen
FCC (Federal Communications Commission / USA)
ATSC (Advanced Television System Committee / USA - Löst NTSC in den USA ab)
EBU (European Broadcasting Union)

Hinweis zu Datenrate: Bei High-Definition DigitalVideo-Komprimierung MPEG2 H14
fps: Frames per second (Bilder pro Sekunde) Im Falle von Interlaced handelt es sich eigentlich um Halbbilder
AR: Aspect Ratio (Bild Seitenverhältnis)

2.4 Die nächste Generation: UHD

Ultra High Definition Television (UHDTV oder Ultra HDTV) und Ultra High Definition Video (UHDV)

3. Video-Normen und Datenraten

  • DV= Digital Video, Bandaufzeichnung (VERALTET!)
  • DVCAM/DVCpro= Professionelle Variante von DV (VERALTET!)
  • HDV= High Definition Video, Bandaufzeichnung
  • AVCHD= Advanced Video Codec High Definition, Consumer/Prosumer-Bereich
  • HDCAM= High Definition CAM, Schnittstelle: SDI= Serial Digital Interface
    Für den Profibereich, HDTV-Produktionen, Film
  • XDCAM= HD-Profi-Format von SONY für den Broadcast-Bereich

Datenraten-Vergleichswerte

  • GPRS: 115kb/s
  • UMTS: 384 kb/s
  • Audio-CD: 1.4Mb/s
  • Video-DVD: 10Mb/s
  • BluRay: 54MB/s
  • USB-2: 480Mb/s
  • Firewire-800: 800Mb/s
  • SCSI: 3Gb/s
  • HDMI 1.3: 8.2Gb/s
  • Thunderbolt: 10Gb/s

4. Containerformate und Codecs

Was sind Container?
Container sind Behälter, der unterschiedliche Dateitypen enthalten kann. Mit dem Format wird die Art und Weise beschrieben, wie die Datenformate innerhalb des Containers angeordnet sind (innere Struktur). Audio/Videocontainerformate können zumindest einen Audio- und einen Videostream enthalten. Einige Formate ermöglichen zusätzlich die Einbettung von Untertiteln und Menüstrukturen oder anderen Inhalten.

Audio/Video-Container:

  • Microsoft AVI (Audio-Video Interleave)
  • ADOBE Flash Video
  • Apple Quicktime (mov)
  • Blu-ray Disc
  • DVD
  • MPEG-2 Stream
  • RealMedia

Was sind Codec's
Als Codec (Kofferwort aus engl. Coder und Decoder) bezeichnet man ein Verfahren, das Daten oder Signale digital kodiert und dekodiert. Meist werden beim Kodiervorgang die analogen Signale nicht verlustlos digitalisiert, sondern es wird eine Dynamikreduktion des analogen Signals sowie eine Datenkompression des digitalen Signals vorgenommen, die je nach Ausmass und Verfahren zu Qualitätsverlusten bei der Rückwandlung des digitalen Datenstroms in die analogen Signale führt. Bild und Ton können betroffen sein aber auch die Kontinuität der Wiedergabe.

Video-Codecs:

  • Cinepak
  • Sorenson / Sorenson 3
  • DV-PAL / DV-NTSC
  • MPEG-1 / 2 / 4
  • DivX, Xvid  (MPEG-4 Implementierungen)
  • AVCHD     (MPEG-4 Implementierung)
  • H.261 / H.263 / H.264 / H.265
  • FLV / F4V (Flashvideo)
  • Theora
  • RealVideo (WWW)
  • 3GPP  3rd Generation Partnership Project (Smartphone)
  • wmv (Windows Media Video)

Audio-Codecs:

  • MPEG1 Layer 2
  • MPEG1 Layer3 (MP3)
  • Ogg Vorbis
  • RealAudio
  • wma (Windows Media Audio)

Medienbeispiele:

  • Video-DVD-Container:
    Video-Codec: MPEG2
    Audio-Codecs: MPEG-1 Layer2 oder PCM
  • BluRay-Container:
    Video-Codecs: H.264/MPEG4 oder AVC oder VC-1 oder MPEG2
    Audio-Codecs: Dolby-Digital, DTS (Digital Theater System High Definition), PCM (Pulse Code Modulation)