Warum haben manche Filme bei gleicher Qualität unterschiedliche Größen (Gigabyte)?

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Die Codecs haben unterschiedliche strategien ein Video zu komprimieren und man kann da viel einstellen, auch bei gleichem Codec können starke Unterschiede auftreten.

1920x1080 sind "2 Megapixel". Bei einem Digitalfoto entstehen da unkomprimiert 6 Megabyte pro Bild! Bei 25 Bildern po Sekunde kommen da rund 52MB pro Sekunde zustande was dann ca. 3GB pro Minute und damit 180GB pro Stunde erzeugt!

Beim Fernsehen nimmt man statt 24-bit Farben (True colour) eher 16-Bit, das hat sich so als Standard entwickelt weil eine klassische analoge Videoübertragung (S-Video) noch weit weniger Farbinformationen speichern kann. Das würde aber immer noch 120GB pro Stunde erzeugen ohne irgendeine Form der Kompression.

Und jetzt kommt es darauf an wie der Codec diese Datenflut möglichst klein kriegt.

Der Fernsehstandard oder DVD/Bluray (MPEG-2 oder VC-1) geht hin und unterteilt Bildsequenzen in Gruppen, GOP (Group of Picture) genannt. Das machen die meisten Codecs so. Bei TV/DVD/Bluray beginnt jede GOP mit einem JPEG komprimierten Bild. JPEG bildet 8x8 pixel Blöcke wo jeder dieser Blöcke eine Grundfarbe hat (24-bit) und mit verschiedenen Methoden meist über Fraktalgleichungen von der Grundfarbe abweichende Muster mit die mit möglichst wenig Bits dargestellt werden überlagert. Damit wird die Datenmenge in etwa 30x kleiner mit akzeptablen Detailverlusten. Je mehr herumprobiert wird, desto mehr Details können pro gegebener Datenmenge erhalten bleiben. Deswegen werden Bilder aus einer Digitalkamera wenn man die am PC öffnet und wieder speichert in der Regel viel kleiner ohne Verluste, einfach weil der PC viel mehr Rechenleistung hat um sich stärker mit einem Bild zu beschäftigen. Der schwache Rechner in der Kamera würde Minuten brauchen nach jedem Bild bis man wieder fotografieren könnte wenn der das genau so gründlich wie ein PC machen würde.

Der Rest der GOP ist dann mit "Differenzbildern" gefüllt, da enthalten die Bilder nur die Unterschiede zum vorhergehenden Bild (und je nach Codec auch zum nächsten Bild). Da sich in einem Fernsehbild meistens nicht viel ändert, sind die Unterschiede gering, sowohl in Anzahl als auch in Stärke. Weniger stärke erlaubt geringere Zahlenräume und weniger Anzahl dann wengier von den kleineren Zahlen. Das spart extrem viel Platz.

Wenn man aber den Sender wechselt möchte man nicht lange warten bis man ein Bild kriegt, also die nächste GOP angefangen wude. Daher ist die Länge der GOP auf maximal 12 (DVD Standard) oder 10 bis 20 (TV Standard) begrenzt. Nur so dauert esnoch nicht mal eine Sekunde bis man nach dem Ein- oder Umschalten gucken kann. Das bedeutet aber wiederum viele Anfangsbilder pro Minute die richtig Daten kosten.

Die Kunst ist es, Szenenwechsel oder Explosionen wo sich das Bild extem ändert genau in den Wechsel der GOP zu setzen. So kann dieser heftige Wechsel "für Umsonst" durch das Komplettbild am Anfang der nächsten GOP komplett dargestellt werden. Damit die GOP Wechsel auch auf die Szenenwechsel passen muß das Video vorher analysiert werden, daher kriegt man viel bessere Ergebnisse wenn man den Codec auf 2-Durchläufe einstellt. Der Hauptgrund ist eben vorher heraus zu finden wie die GOPs organisiert werden um heftige Bildwechsel ohne viele Daten in den Differenzbildern darzustellen.

mkv ist der Bluraystandard, der ist sowohl Sendefähig, hat also beschränkte GOP Längen zum Umschalten und ist eher Fehlertollerant (was auch mehr Daten kostet) bietet aber eine gerade für sehr hohe Auflösungen optimierte Kompression.

mp4 ist normalerweise nicht Sendefähig, hier gibt es keine GOPs mehr! Das Anfangsbild ersetzen sogenannte "i-Frames", auch hier kommen JPEG Komprimmierte Bilder zum Einsatz. Diese i-Frames kommen nur bei heftigen Szenenwechseln und explosionen zum Einsatz. Bei Weichblenden werden die meistens nicht gebraucht. Möchte man irgendwo anfangen zu gucken, muß man entweder lange auf das nächste i-Frame warten, das kann Minuten bis Stunden dauern, oder der PC muß die Daten zurück spulen bis zum letzen i-Frame und dann im Schnelldurchgang alles von da verarbeiten. Das erfordert viel echenleistung und Rückspulen kann man beim Fernsehen nicht, Daten die das Gerät nicht empfangen hatte können nicht nachgefordert werden.

Dann besitzt MPG-4 auch eine Bewegungserkennung. Die Bildsequenzen werden nach sich bewegenden Objekten untersucht und der Bereich und dessen Bewegung wird gespeichert. Verschiebt sich ein Objekt, muß dieses Objekt selber nicht mehr in die Differenzbilder rein, außer es ändert dabei etwas seine Form oder Farbe. In den Differenzbildern ist dann für das Objekt fast nur Daten drin, die was das Objekt vorher verdeckt hat im Bild ergänzen.

Und es gibt noch weitere Tricks wie eine Dynamische Farbraumgröße und das wegrechnen von Details die das menschliche Gehirn sowiso nicht erfassen würde oder automatisch wieder ergänzt. Das macht das MP4 bei gleichem gefühlten Qualitätseindruck viel kleiner, setzt aber voraus, dass das ganze Video immer komplett verfügbar ist, senden geht nicht

Die 180GB pro Stunde (oder mehr) rauschen auch tatsächlich durch ein HDMI-Kabel, das überträgt ja unkomprimierte Vollbilder an den Fernseher!

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Da kommen viele Sachen zusammen von den Codec der Videosource, über die Tonaufnahme, das kann eine sein mit mehren Audiospuren für 5.1 oder gar DTS usw. Auch sind oft mehre Sprachen vorhanden, aus denen ausgewählt werden kann. Darüber hinaus ist auch nicht alles Full-HD. Viele Filme heutzutage haben kein 16:9 Format, sondern ein 21:9 Format, wobei von 1080 nurnoch knapp über 820 über bleiben. Dann gibts die Bildschirmwiederholungsrate etc pp.

Ganz abgesehen davon macht den größten Faktor natürlich die Komprimierung aus. 1080p heißt nicht unbedingt, dass die vollen Pixelinformation für jedes Bild vorhanden sind. Das sieht man, wenns zu klein wird an Artefaktbildung. Je nach Film und den Farben, der Helligkeit und der Geschwindigkeit von schnellen Szenen usw. ergibt sich damit unter unterschiedlicher Größe ein gutes Bild.

20GB+ spricht erstmal für ein Remux. Hier wurde lediglich der kram in einen mkv Container geschmissen. Hier werden ggf. bestimmte Inhalte wie Extras auf der Bluray entfernt oder bestimmte Sprachen, das Bild und der Ton werden jedoch nicht komprimiert.

Dann gibts Untouched, das ist quasi die Original Bluray, da kommen meist 40GB zusammen.

Alles was viel kleiner ist, sind nunmal neu kodierte Sachen, die damit verlustbehaftet sind, quasi wie mp3 Dateien.

Die verschiedenen Dateiformate sind einfach anders formatiert. Auf einer Festplatte sind ja nur einsen und nullen gespeichert.


Für den Fall Avi (Beispiel) könnte ein zufälliger Ausschnitt so aussehen:

1111111111110101000000001111

Dieselbe Sequenz könnte in MP4 so aussehen:

(12) mal 1 -0-1-0-1- (8) mal 0 - (4) mal 1


die 2. Methode ist damit einfach platzsparender auf der Festplatte auch wenn es hier in der Zeilenlänge nicht so aussieht

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