Thema: DivX. Fachbereich Medieninformatik. Hochschule Harz. DivX. Referat. Autor: Johannes Bastian

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1 Fachbereich Medieninformatik Hochschule Harz DivX Referat Johannes Bastian Abgabe:

2 Inhaltsverzeichnis Einleitung / Vorwort Grundlagen der Videokompression Redundanzreduktion Irrelevanzreduktion Weichzeichenr Historische Entwicklung und Philosophie DivX Features Zusammenfassung...3 Quellen...4 Literaturverzeichnis...4 Internetquellen...4

3 Einleitung und Vorwort DivX ist ein Video-Codec 1, eine Software, die zur Kodierung und Dekodierung von Videodateien genutzt wird. Diese Software basiert ursprüng-lich auf der Entwicklung des MPEG4-Codec durch die Microsoft Corporation, wurde zunächst darauf aufbauend von der DivX Inc. weiter entwickelt und anschließend als eigenständige Software produziert. Mit diesem DivX-Video-Codec wurden durch hohe Kompressionsraten bei gleichzeitig vergleichsweise guter Bildqualität der Videodateien Kapazitätsreduzierungen auf den Speichermedien möglich. Diese Nutzenvorteile führten zu einer intensiven Nutzung der Software weltweit. Bei der folgenden Darstellung des DivX-Verfahrens wird zunächst auf die grundsätzlichen Techniken der Videokompression eingegangen, um anschließend die spezifi schen Eigenschaften von DivX zu erläutern. Danach folgt eine kurze Dokumentation der Historie der DivX-Entwicklung, anhand derer sich Aspekte der Software-Entwicklung aufzeigen lassen. 1. Grundlagen der Videokomprimierung Nicht komprimierte Videodateien erfordern bei der Datenspeicherung und bei der Wiedergabe erheblichen Speicherbedarf. Eine Verringerung des Datenvolumens kann durch eine Kompression der (Video-)Daten erreicht werden. Die bei der Kompression angewandten Verfahren, basieren auf Techniken, die redundante und irrelevante Daten beseitigen. Dabei ermöglicht es die Kompression, dass möglichst alle relevanten Informationen vollständig erhalten bleiben (verlustfreie Kompression). Die theoretischen Grundlagen dieser Techniken wurden von Claude Shannon s Ausführungen zur Informationstheorie bereits 1948 gelegt Redundanzreduktion Ein Video besteht physikalisch aus einer Ansammlung von Signalen. Ein Teil der Signale enthält redundante Informationen (wiederholt aufgeführte Informationen, die gegenüber bereits vorhandenen Informationen keinen Neuigkeitswert darstellen), die verzichtet werden können. Auf der Empfängerseite der Videodatei können die Informationen dieser Teilsignale ergänzt und wieder zusammengefügt werden. Damit entfällt bei der Speicherung der Teil der Signale, die redundante Informationen enthalten. Somit gelingt eine Datenreduktion durch den Verzicht auf redundante Informationen. 1.2 Irrelevanzreduktion Die Irrelevanzreduktion nutzt die eingeschränkten audio-visuellen Wahrnehmungseigenschaften des Menschen, um auf die Speicherung von Daten zu verzichten. So werden z.b. auditive Daten nicht gespeichert bzw. übertragen, die ohnehin für den Menschen nicht wahrnehmbar sind (so z.b. Tonsignale ober- und unterhalb der Hörschwelle). Auch visuellen Informationsbereiche, die vom menschlichen Auge nicht oder nur begrenzt wahrgenommen werden können (z.b. geringe Farb- und/oder Helligkeitsveränderungen), werden nicht gespeichert bzw. auf deren Übertragung wird verzichtet. Trotz verringerter Datenmenge sind somit für die menschliche Wahrnehmung vollständige Informationen vorhanden. 1.3 Weichzeichner Mit dem Weichzeichner (engl. blur ), der vor dem eigentlichen Encoding-Prozess angewendet wird, erreicht man ebenfalls eine Reduzierung der Datenmenge in dem eine Verringerung der Kontraste im zu bearbeitenden Material herbeigeführt wird. 1 Der Begriff Codec setzt sich zusammen aus den englischen Begriffen Compressor und Decompressor zusammen 2 Claude Elwood Shannon: A Mathematical Theory of Communication (1948). Seite: 1

4 2. Historische Entwicklung und Philosophie Die Grundlagen der Entwicklung einer effi zienten Videokompression legten der Franzose Jerome Rota (alias Gej) und der Deutsche Max Morice Ende der 90er Jahre des letzten Jahrhunderts. Ihre Idee war es, den damals neu veröffentlichten MPEG4-Videocodec der Microsoft Corporation umzuschreiben und zu erweitern. Kurzum: es gelang den Videocodec zu hacken. Im Jahre 1999 wurde DivX ;) veröffentlicht 3 und die bereits vorher kommunizierten Erwartungen hinsichtlich verbesserter Datenkompression erfüllten sich: der Codec konnte Kompressionsraten realisieren, die wesentlich höher lagen als mit der bisherigen Technologie der DVD-Produktion. Der Name DivX (zunächst DivX ;) leitete sich von der US-amerikanischen Filmfi rma Distributive Video Express (abgekürzt DIVX) ab, die mit ihrem Video-Verleih-Service gescheitert war. Der ironisch gemeinte Zusatz ;) entfi el nach kurzer Zeit, da Jerome Rota beschloss, die (Microsoft basierte) Software nicht nur zu verbessern, sondern komplett neuen Kompressionscodec zu programmieren. Im Jahre 2000 wurde darauf hin von der Programmierergruppe um Jerome Rota ein neues Unternehmen gegründet ( DivXNetworks), dem mit es mit Investorengeldern ausgestattet im 2001 gelang, den DivX 4 Codec zu veröffentlichten. Mit der anschließenden Version DivX 5 gelang dem Unternehmen eine erfolgreiche Markteinführung. Mittlerweile ist es dem Unternehmen DivXNetworks mit den aktuellen DivX-Versionen gelungen, dass das Videoformat zu einem Standardverfahren zu etablieren, das auf vielen DVD-Playern verfügbar ist. Die Philosophie der Weiterentwicklung von MPEG4 basierte auf der Idee, mit einem streaming-fähigen, hochkomprimierten Codec Anwendungen wie Video-On-Demand realisieren zu können. Dies bedeutet, dass Werkzeuge und Anwendungen der visuellen Technik nicht nur im Rahmen der kommerziellen Unterhaltungsindustrie nutzbar gemacht werden, sondern im Bereich von Communities auch den Endnutzer zur Verfügung gestellt wird. Durch diese technische Innovation sieht die Unterhaltungs-industrie ihre Marktposition zumindest in Teilmärkte bedroht, weil dieses Kompressionsverfahren einen erleichterten Austausch von Videos von peer-to-peer über das Internet ermöglicht. Abb.: DivX-Hauptfenster 3. DivX Features 4 DivX kann als frei zugängliche Software ( Freeware ) mit eingeschränkter Funktionalität genutzt werden. Diese Software beinhaltet wesentliche Features zur Komprimierung und Konvertierung von Videodateien. Aus diesem Grunde werden hier die Kernfunktionen kurz beschrieben. 3 Vgl.: (Zugriff am 24. November 2006) 4 Die Beschreibung der folgenden Features basiert auf (Zugriff am 23.November 2006) Seite: 2

5 1-Pass-Encoding ist ein Verfahren, um Videodateien zu komprimieren und im selben Verfahren zu speichern in einer vergleichsweise geringen Zeitdauer. Dieser Komprimierungs-prozess ermöglicht es, dass mit einer konstanten Datenrate (Constant Bit Rate = CBR) sogar bei Live-/Echt-zeitvideos verarbeitet werden. Die konstante Datenrate bewirkt zwar eine hohe Bildqualität, lässt sich jedoch nur mit einer entsprechend hohen Speicherkapazität realisieren. Das Multipass-Encoding unterstützt die Analyse der Videoquellen-Materialien und dokumentiert den Videostream in einer Log-Datei. Dieser dokumentierte Videostream wird mit einer hohen Bitrate erstellt, um Bildsequenzen ( bewegten Bilder ) erfassen zu können. Auf Basis der kodierten Informationen gelingt es dem Encoder die Bitrate an die Bildsequenzen so anzupassen, dass einerseits die Daten reduziert werden können, andererseits aber für eine gleichbleibende Qualität gesorgt wird. Mit Encode Mode kann der Anwender auswählen, welches Encoding-Verfahren genutzt werden soll. Darüber hinaus können die Bitrate vorgegeben und die Quantisierungsstufen bestimmt werden. Abb.: Bitrate-Calculator Der Bit-Rate Calculator ermöglicht es, bei gegebenem Speichervolumen die entsprechende Bitrate 5 zu errechnen. Der Anwender kann durch die automatische Anpassung der Bitrate ein Video auf das Volumen eines Speichermediums zuschneiden. Mit der Option Psychovisual Enhancement gelingt es dem DivX-User hinsichtlich der Irrelevanzreduktion (vergl. 2.2) auf Datenspeicherung für den Menschen nicht wahrnehmbarer auditiver und visueller Effekte zu verzichten. Damit ist eine gezielte Datenkompression möglich. 4. Zusammenfassung Der Datenkompressionssoftware DivX gelingt es, durch eine hohe Datenkompression eine gute Bildqualität bei der Präsentation von Videos zu erzielen. Dies wird realisiert, indem durch die Flexibilität der Einstellung der Bitrate eine hohe Datenkompression erreicht und zusätzlich durch Erhöhung der Bitrate auf bis zu 6000 Kbits (gegenüber den von MPEG4 verwendeten 256 Kbit/s) eine gute Bildqualität gewährleistet wird. 5 Unter der Bitrate versteht man die Übertragungsmenge von Daten in einem bestimmten Zeitraum. Seite: 3

6 Quellenverzeichnis 1. Literatur Beneke A., Hemmeter, M. (2003): DivX 5.x zum Nachschlagen, Köln. Thiemann, J.; Kürten, O.; Wagenknecht, A. (2001): DivX & MPEG Xtreme, Düsseldorf. Tochtenhagen, J. (2002): DivX und Video-CD, Düsseldorf. 2. Internet Bruegmann, U. (2006): DivX R.T.F.M. DivX 6 (Zugriff am 26. November) Digital Digest (2005): DivX 6 Setup Guide (Zugriff am 28. November 2006) o.v. (o.j.): DivX Schnellstarthandbuch download.divx.com/guides/quickstart-de.pdf (Zugriff am 24. November 2006) o.v. (o.j.): The Offi cial DivX 5.2 Guide lepilot/windows/multimedia/video/divx/ebook/divxuserguide521-de.exe (Zugriff am 24. November 2006) o.v. (2005o.): Was ist eigentlich DivX? html (Zugriff am 24. November 2006) Seite: 4