Was ist die Transkodierung und welche Rolle spielt sie beim Streaming?

Was ist die Transkodierung und welche Rolle spielt sie beim Streaming?

Die Transkodierung ist ein wichtiger Prozess, der es ermöglicht, digitale Medien zwischen Formaten umzuwandeln und sicherstellt, dass Ihre digitalen Inhalte unabhängig vom Gerät oder der Bandbreite Ihres Publikums zugänglich bleiben. Sie erfahren mehr über die entscheidende Rolle der Transkodierung in Streaming-Diensten, seine Fähigkeit, verschiedene Dateitypen zu vereinheitlichen sowie über die Unterstützung einer Vielzahl von Geräten, Optimierung des Speicherplatzes und die Anwendung eines adaptiven Streamings. Am Ende dieses Artikels werden Sie verstehen, wie die Transkodierung funktioniert und lernen ihre unverzichtbare Funktion in unserer technologisch vielfältigen Welt kennen.

Was ist die Transkodierung?

Die Transkodierung ist die Umwandlung komprimierter digitaler Medien zwischen Formaten. Medien werden in einem bestimmten Format kodiert, und bei der Transkodierung werden die gleichen Medien anders kodiert. In der Regel handelt es sich bei den Daten um eine Video- oder Audiodatei, aber es kann sich auch um ein Bild oder sogar um Text handeln.

Kodierung ist ein weiterer Begriff, den wir klären sollten, bevor wir tiefer in das Thema eintauchen. Die Wörter „Kodierung” und „Transkodierung” klingen ähnlich und sind in der Tat verwandte Begriffe, unterscheiden sich aber dennoch grundlegend. Bei der Kodierung werden die ursprünglichen Mediendaten in ein Zielformat komprimiert, während bei der Transkodierung die bereits kodierten Medien in ein anderes Format umkodiert werden. Sie können keine Transkodierung durchführen, ohne vorher zu kodieren. Es wäre also ein Fehler, die Begriffe „Kodierung” und „Transkodierung” synonym zu verwenden, auch wenn das in der Tat gängige Praxis ist.

Ein Ort, an dem die Transkodierung unvermeidlich ist, ist die digitale Videoübertragung. Wenn Sie heutzutage Geräte wie Digitalkameras verwenden, sind die Ergebnismedien auf die eine oder andere Weise kodiert, da Sie die Parameter der aufgezeichneten Medien wie Bildgröße und Audio-Bitrate in Ihren Kameraeinstellungen vorkonfigurieren. Normalerweise wird der Codec, der zur Kodierung von Medien verwendet wird, in der Kamera konfiguriert. Um die Medien jedoch für die Wiedergabe auf verschiedenen Geräten anzupassen oder sie überhaupt abspielbar zu machen, müssen sie oft in ein anderes Format transkodiert werden.

Gründe, Anwendungsfälle und Vorteile der Transkodierung

Die Transkodierung kann in allen Branchen und für Unternehmen jeder Größe von Vorteil sein. Lassen Sie uns einige Möglichkeiten erkunden, wie die Transkodierung Unternehmen zum Erfolg verhelfen kann, und einige praktische Beispiele kennenlernen, in denen sie eingesetzt wird.

Die Transkodierung unterstützt verschiedene Gerätetypen

Es kommt häufig vor, dass das Format, in dem ein Medium ursprünglich kodiert wurde, nicht für die Wiedergabe auf allen Geräten geeignet ist. Die Vielfalt der verfügbaren PCs, Smartphones, Tablets und digitalen Fernsehgeräte hat zu einer Vielfalt an Software und Medienformaten geführt, die unterstützt werden müssen. Durch die Erstellung vieler Kopien der Originaldatei, die jeweils unterschiedlich kodiert sind, ermöglicht die Transkodierung die Bereitstellung der Medien auf allen Geräten in dem Format, das von dem jeweiligen Gerät benötigt wird.

Die Transkodierung spart wertvollen Speicherplatz

Ein weiterer häufiger Grund für die Transkodierung ist die Verringerung der Größe einer Mediendatei. Qualitativ hochwertige Medien benötigen in der Regel viel Platz, bestimmte Formate dagegen weniger. Dies ist vor allem dann von Interesse, wenn Sie Kodierungsformate verwenden, die die ursprüngliche Qualität erhalten. Sie können zum Beispiel Fotos und Videos, die Sie mit Ihrer Digitalkamera aufgenommen haben, auf der Festplatte Ihres Computers in der Originalqualität (oder nahezu in Originalqualität), aber in einer Datei mit reduzierter Größe speichern.

Die Transkodierung erleichtert die Vereinheitlichung verschiedener Dateien

Stellen Sie sich vor, Sie müssen mit vielen Video- oder Audiodateien arbeiten, die in verschiedenen Formaten kodiert sind, z.B. bei der Arbeit an einem Dokumentarfilm oder bei der Archivierung von Material aus verschiedenen Quellen. Mit der Transkodierung können Sie alle Dateien in ein einziges Format konvertieren, das für Sie bequem zu bearbeiten ist.

Die Transkodierung unterstützt das adaptive Streaming

Und schließlich ist die Transkodierung beim Streamen und Versenden von Mediendateien über das Internet im Allgemeinen unvermeidlich. Sie erleichtert die Anpassung einer Datei an unterschiedliche Bandbreiten und Bildschirmgrößen. Manchmal ist die Transkodierung der Originaldatei mit einer niedrigeren Auflösung oder einem anderen Codec sogar die einzige Möglichkeit, um dem Empfänger die Wiedergabe der Datei zu ermöglichen.

Wie funktioniert die Transkodierung?

Jetzt, wo wir wissen, was Transkodierung ist und warum wir sie brauchen, können wir uns ansehen, wie sie funktioniert und was für die Transkodierung einer Mediendatei benötigt wird.

Transkodierung ist ein zweistufiger Prozess (siehe Abbildung 1):

  1. Dekodierung des Originalmediums in ein unkomprimiertes Zwischenformat. In diesem Fall bedeutet das Wort „unkomprimiert” nicht „ohne Verlust”: Wenn die Datei ursprünglich mit einem Verlust kodiert wurde, wird derselbe Verlust auch in der Zwischendarstellung vorhanden sein.
  2. Neukodierung, normalerweise in ein anderes Format oder mit anderen Parametern.
Der Transkodierungsprozess umfasst die Dekodierung und Neukodierung
Abbildung 1. Der Prozess der Transcodierung einer Datei

Ein Transkodierer ist also ein Software- oder Hardwaregerät, das eine Transkodierung durchführt. Dieser nimmt die ursprüngliche Mediendatei, dekodiert sie und kodiert sie neu in ein Zielformat.

Arten von Transkodierern

Transkodierer können auf unterschiedliche Weise klassifiziert werden. Zunächst einmal gibt es Transkodierer, die mit verschiedenen Medientypen arbeiten – meistens mit Audio, Video oder Bildern. Aber das ist noch nicht alles. Schauen wir mal, wie man Transkodierer sonst noch kategorisieren kann.

Hardware- und Software-Transkodierer

Die Klassifizierung, die Transkodierer in Software-Anwendungen und Hardware-Geräte unterteilt, ist die grundlegendste. Auf dem Markt gibt es hinsichtlich der Auswahl an Transkodierungssoftware eine große Auswahl. Vom beliebten Kommandozeilenwerkzeug FFmpeg, das in jede Art von Infrastruktur integriert werden kann, bis hin zu den Stars unter den kommerziellen, multifunktionalen Anwendungen wie Adobe Premiere Pro. Ein Software-Transkodierer ist die offensichtlichste und oft kostenlose Option.

Gleichzeitig kann die Transkodierung selbst enorme Rechenleistungen erfordern. Selbst wenn Sie im Hintergrund transkodieren, ist ein Leistungsverlust bei den Prozessen im Vordergrund unvermeidlich. Daher ist ein Hardware-Transkodierer manchmal sinnvoller: Während die spezielle Hardware arbeitet, ist der Hauptcomputer frei für andere Aufgaben.

Hardware-Transkodierer verfügen über Chips und Platinen, die speziell für diese Aufgabe optimiert sind, so dass der Prozess effizienter durchgeführt werden kann. Auf der anderen Seite bedeutet dies auch, dass Sie weniger Freiheiten haben: Einige Kodierungsparameter sind in den Chip einprogrammiert und können nicht einfach geändert werden.

Transkodierer in der Cloud und vor Ort

Wenn Sie einen Videodienst besitzen, können Sie Ihre Videodateien selbst transkodieren. Ja, manchmal ist es gut, wenn man alles unter Kontrolle hat. Aber es ist auch eine Verantwortung und bringt natürlich zusätzliche Kosten mit sich.

Viele Cloud-Plattformen bieten Transkodierung als Teil ihrer Dienste an, darunter auch Gcore. Wenn Sie diese Aufgabe an einen anderen Dienst auslagern, wird die Transkodierung zum Problem für jemand anderen.

Live- und Offline-Transkodierer

Das Transkodieren einer gespeicherten Datei und das Speichern des Ergebnisses in einer anderen Datei ist der einfachste Arbeitsablauf, der einem spontan einfällt. Aber so funktioniert es nicht immer. Wenn es um Live-Streaming geht, insbesondere mit adaptiver Bitrate, kommt die Live-Transkodierung ins Spiel. Das ist knifflig und noch arbeitsintensiver als die Offline-Version, denn jeder Fehler – und eine langsame Verarbeitung – erhöht die Latenz, was zu Problemen bei der Wiedergabe führt.

Transkodierung vs. Transmuxing-Prozesse

Der Transkodierungsprozess ähnelt in gewisser Weise dem Transmuxing und wird oft mit diesem verwechselt. Das Transmuxing ist jedoch etwas anderes, da das Medienformat und die Qualität unverändert bleiben und lediglich in einen anderen Mediencontainer oder ein anderes Lieferformat umgepackt werden. Wie wir jetzt wissen, geht die Transkodierung darüber hinaus, indem sie den Inhalt des Pakets verändert: Sie ändert die Art und Weise, wie das gepackte Medium kodiert wurde, einschließlich der Kompressionsrate, der Bitrate und der Bildgröße.

Arten von Transkodierung

Im Allgemeinen bleibt die Datenkomprimierung bei der Transkodierung gleich oder sie erhöht den Komprimierungsgrad, wodurch mehr Daten verworfen werden und ein Qualitätsverlust entsteht. Die Transkodierung kann je nach Komprimierung und Qualitätsverlust in drei Typen unterteilt werden:

  1. Lossless-to-Lossless (Verlustfrei-zu-Verlustfrei)
  2. Lossless-to-Lossy (Verlustfrei-zu-Verlustbehaftet)
  3. Lossy-to-Lossy (Verlustbehaftet-zu-Verlustbehaftet)

Das Wort „Verlust” bedeutet in diesem Fall einen verworfenen Teil der Daten der Originaldatei. Dadurch wird die Datei zwar kleiner, aber ihr Inhalt ist von geringerer Qualität.

Im ersten Szenario, Losless-to-Losless, bleibt die ursprüngliche Qualität erhalten. Vielleicht möchten Sie Ihre verlustfrei komprimierte Datei mit einem anderen Codec (d. h. den Algorithmen, die zur Komprimierung der Medien verwendet werden) neu kodieren, der weniger Speicherplatz für das Ergebnis benötigt; die Kompressionsalgorithmen entwickeln sich ständig weiter und die modernsten können eine bessere Komprimierung ohne Qualitätsverlust bieten.

Die zweite Option, die Transkodierung Verlustfrei-zu-Verlustbehaftet bedeutet, dass die transkodierten Medien die ursprüngliche Qualität haben, die während der Transkodierung durch eine stärkere Komprimierung verloren geht.

Die Transkodierung Verlust-zu-Verlust schließlich bezieht sich auf die Situation, wenn die Medien bereits mit Qualitätsverlusten komprimiert sind und die Transkodierung entweder den gleichen Grad an Komprimierung beibehält oder einen noch stärkeren Algorithmus verwendet, der zu einem weiteren Qualitätsverlust führt. Eine wiederholte verlustbehaftete Kodierung verschlechtert also die Qualität der Medien insgesamt.

Bis vor kurzem stand die Option der lossy-to-lossless der Transkodierung Verlustbehaftet-zu-Verlustfrei außer Frage: Wenn das Originalmedium verlustbehaftet komprimiert wurde, gab es keine Möglichkeit, die zuvor verworfenen Daten wiederherzustellen (und damit die ursprüngliche Qualität wiederzuerlangen). Jetzt beginnt die KI/ML, Lösungen anzubieten, die die ursprüngliche Qualität wiederherstellen können.

Hier finden Sie eine Tabelle, die die Unterschiede der drei gängigsten Transkodierungsarten zusammenfasst:

TranskodierungstypOriginalqualitätErgebnisqualität
Lossless-to-Lossless (Verlustfrei-zu-Verlustfrei)Entspricht Original, kein QualitätsverlustEntspricht Original, kein Qualitätsverlust
Lossless-to-Lossy (Verlustfrei-zu-Verlustbehaftet)Entspricht Original, kein QualitätsverlustKomprimiert mit leichtem Qualitätsverlust
Lossy-to-Lossy (Verlustbehaftet-zu-Verlustbehaftet)Komprimiert mit QualitätsverlustKomprimiert mit hohem Qualitätsverlust

Abgesehen von der verlustbasierten Klassifizierung gibt es verschiedene Arten der Transkodierung, die einzeln oder kombiniert in einem einzigen Vorgang verwendet werden können. Schauen wir sie uns in den nächsten Abschnitten an.

Neukodierung

Manchmal müssen die kodierten Daten bearbeitet werden. Sie müssen zum Beispiel Szenen in einem Video neu anordnen. In diesem Fall wird die Datei dekodiert, bearbeitet und dann in dasselbe Format neu kodiert. Diese Art der Transkodierung wirkt sich also nicht auf die für die Kodierung verwendeten Audio- oder Videocodecs oder auf die Bildrate eines Videos aus. Sie wird verwendet, um die Medien zu dekodieren und sie nach der Bearbeitung mit denselben Parametern wieder zu kodieren.

In der digitalen Welt ist es schwierig, die ursprüngliche Qualität in der bearbeiteten Version beizubehalten, so dass das erneute Kodieren eines verlustbehafteten Formats zu weiteren Verlusten führt. Um diesen Fallstrick zu vermeiden, ist es besser, die Originaldatei zu bearbeiten und erst dann zu kodieren, wenn sie fertig ist.

Transrating

Wenn eine Mediendatei weniger Speicherplatz oder eine geringere Bandbreite erfordert, kann ihre Bitrate geändert werden, z.B. von 12 auf 4 Mbps. Dieser Vorgang wird Transrating genannt. Das Format und der Codec bleiben gleich, nur die Bitrate wird geändert.

Transsizing

Wie der Name schon sagt, bezieht sich Transsizing – auch bekannt als Skalierung – auf die Änderung der Größe eines Bildes oder eines Videobildes. Das macht Netflix zum Beispiel, wenn Sie Ihren Premiumtarif, der 4K HD Ultra HD-Videos enthält, auf den Basistarif herunterstufen, der nur die 720p HD-Auflösung beinhaltet.

Theoretisch kann das Transsizing während der Wiedergabe durchgeführt werden, aber in den meisten Fällen ist es sinnvoller, sie vorher durchzuführen, um Rechenressourcen und Speicherplatz zu sparen. Im Falle von Streaming reduziert die Übertragung vor der Wiedergabe die Menge der übertragenen Daten.

Welche Rolle spielt die Transkodierung beim Streaming?

Beim Video-Streaming ist die Transkodierung die beste Lösung, und hier ist der Grund dafür. Die Welt der Produktion von Medieninhalten entwickelt sich ständig weiter und es werden immer wieder neue Medienformate und Aufnahmegeräte eingeführt. Geräte für das Konsumieren von Inhalten, insbesondere Smartphones und Tablets, werden ebenfalls regelmäßig mit neuen Versionen und Updates versorgt. Diese sich ständig verändernde Vielfalt bringt Herausforderungen für das Video- und Audio-Streaming mit sich: Sobald die Medien erstellt und kodiert sind, sollen sie überall wiedergegeben werden können.

An dieser Stelle kommt die Transkodierung zum Einsatz: Sie ist ein integraler Zwischenschritt bei der Bereitstellung von Inhalten, der sicherstellt, dass so viele Zielgeräte wie möglich unterstützt werden.

Abgesehen von dem Problem der (In-)kompatibilität haben verschiedene Geräte unterschiedliche Bildschirmgrößen und Auflösungen sowie eine unterschiedliche Konnektivität. Die Transkodierung stellt sicher, dass verschiedene Auflösungen und Größen desselben Videos für die adaptiven Streaming-Protokolle wie HLS bereit sind. Stellen Sie sich einfach vor, wie YouTube die beste Qualität für ein Video auswählt, damit Sie es ohne Unterbrechung und ohne Verzögerung ansehen können.

Dadurch stehen die Medien einem breiten Publikum in bestmöglicher Qualität und mit minimaler Pufferzeit zur Verfügung. Genau so lieben es Ihre Zuschauer.

Wie kann Gcore Ihnen helfen, nicht über die Transkodierung in Streaming-Diensten nachdenken zu müssen?

All dies macht die Transkodierung zu einer entscheidenden Komponente für die Bereitstellung von Inhalten, die gleichzeitig sehr schwierig zu implementieren sein kann. Als ein fortschrittlicher Dienst, der Video-Hosting- und Streaming-Lösungen anbietet, kümmert sich Gcore vollständig um die Transkodierung Ihrer Medien.

Gcore stellt nicht nur sicher, dass die Videos an alle bekannten Gerätetypen angepasst werden, sondern auch, dass sie anpassungsfähig sind, so dass Benutzer mit jeder Konnektivität abgedeckt sind. Darüber hinaus verbessert das ausfallsichere Transkodierungssystem von Gcore die Stabilität der Transkodierung, damit Ihre Inhalte ein möglichst großes Publikum erreichen.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Transkodierung die Mediendateien neu kodiert und sie an verschiedene Geräte, Bandbreiten und Zwecke anpasst. Wenn Sie Video- oder Audioinhalte hosten oder streamen müssen oder wenn Sie einfach nur etwas Speicherplatz für die Speicherung weiterer Medien benötigen, ist es an der Zeit, sich mit der Transkodierung zu befassen.

So wichtig die Transkodierung für die Bereitstellung von Inhalten ist, so kompliziert und teuer kann sie auch sein. Vielleicht möchten Sie die volle Kontrolle (sowie die Verantwortung und die Kosten) in Ihren Händen halten – oder Sie können einen spezialisierten Dienst wie Gcore mit den Details beauftragen.

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