IP-IP Stream-Konverter und Transcoder

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Warum ist Transkodierung so wichtig?

Was ist Transcoding?

Erstmal muss die Transkodierung von zwei anderen, leicht zu verwechselnden digitalen Videoprozessen unterschieden werden: Komprimierung und Transmuxing/Rewrapping.

Bei der Transkodierung werden kodierte (oder "komprimierte") Videos oder andere digitale Inhalte dekomprimiert, verändert und neu komprimiert. So kann beispielsweise ein mit einer Digitalkamera aufgenommenes hochauflösendes Video (HD, 4K usw.) für die Bearbeitung in ein niedrigeres Auflösungsformat transkodiert werden, d. h. in kleinere Dateien, die in der Bearbeitungssoftware schneller und einfacher zu bearbeiten sind. Oder Videos für eine Live-Übertragung können von ihrem ursprünglichen Format in unterschiedlich formatierte Streams transkodiert werden, um sie an eine möglichst große Anzahl von Zuschauern auf möglichst vielen Geräten zu übertragen. Bei der Transkodierung handelt es sich um eine Digital-zu-Digital-Umwandlung einer Art von kodierten Daten (Video oder Audio) in eine andere, oft weil das Zielgerät, auf dem der Inhalt angezeigt werden soll, eine kleinere Dateigröße erfordert. Stellen Sie sich vor, Sie könnten einen Spielfilm auf einem Smartphone ansehen, und Sie werden eine Vorstellung davon bekommen.

Kodierung/Komprimierung ist ein wichtiges verwandtes Konzept. Die Komprimierung ist bei der Vorbereitung von Videos für das Streaming von entscheidender Bedeutung. In früheren Epochen der Videotechnik, als Audio- und Filmmaterial noch auf analogen Bandformaten oder sogar auf Film aufgenommen wurde, mussten die Medien digitalisiert und komprimiert werden, um mit Computeranwendungen wie Webseiten oder Videoschnittplätzen kompatibel zu sein. Dies ist heute kein Problem mehr, da die heutigen volldigitalen Kameras so eingestellt werden können, dass sie das Material intern in handlichere Codecs wie H.264 komprimieren. (Anmerkung: Das Wort "Filmmaterial" bezog sich früher wörtlich auf eine Anzahl von Metern Film oder Band!)

Allerdings können Digitalkameras immer noch unkomprimierte RAW-Dateien aufnehmen, die sehr groß sind, da es sich um Daten direkt von den Kamerasensoren handelt, ohne Qualitätsverlust oder Veränderung. Dies ist oft wünschenswert, um alle Details zu erhalten, die nach den Wünschen des Produzenten oder Inhaltserstellers bearbeitet werden können, aber aufgrund der großen Dateigröße müssen sie auf eine handlichere Größe für die Wiedergabe komprimiert werden. Zum Thema Transkodierung: Videos, die von einer Digitalkamera aufgenommen werden, können sofort von der Kamera oder über einen angeschlossenen Encoder komprimiert werden, aber wie bereits erwähnt, sind sie ohne Transkodierung nicht für die Bereitstellung an ein breites Online-Publikum geeignet!

Beim Transmuxen/Umverpacken werden komprimierte Inhalte in ein anderes Übertragungsformat umverpackt, ohne dass dabei Änderungen (einschließlich einer weiteren Komprimierung) an den verpackten Inhalten vorgenommen werden. Dies ist ein weniger intensiver Prozess als die Transkodierung und außerdem ein recht gängiges Verfahren bei der Bereitstellung von Inhalten. Dabei wird lediglich die Art und Weise geändert, wie die Video- und Audiodatenpakete organisiert sind. Sie können beispielsweise einen H.264-Videoclip, der von einer Kamera auf Ihrer Festplatte aufgenommen wurde, durch Transmuxen oder Umverpacken des Containers für die Bereitstellung über das Web mittels HLS (das das Video in kleine MPEG-2-TS-Dateien, so genannte Chunks, mit unterschiedlicher Bitrate aufteilt, aber insbesondere keine Änderungen am Basisclip vornimmt) geeignet machen.

Keine dieser beiden Aufgaben im Bereich der digitalen Medien kann als Transkodierung bezeichnet werden. Da sie jedoch miteinander verwandt sind, werden sie manchmal verwechselt.

“Transcoding” als ein Überbegriff

Im Wesentlichen handelt es sich bei der Transkodierung um einen zweistufigen Prozess, bei dem die (kodierten) Daten in ein Zwischenformat dekodiert und anschließend in ein Zielformat kodiert werden.

Wenn von Transkodierung von Videoinhalten die Rede ist, können drei Aufgaben unter den größeren Begriff fallen:

”Standart” Transcoding

Dies ist im allgemeinsten Sinne der Transkodierung eines Videos oder Streams gemeint, d. h. es werden Änderungen am Video/Audio selbst vorgenommen. Wenn Sie zum Beispiel eine digitale Konferenz ins Internet streamen, arbeiten Sie vielleicht mit IP-Kameras in Ihrem Konferenzraum. Die IP-Kameras arbeiten höchstwahrscheinlich mit dem RTSP-Protokoll und erzeugen keinen Videostream, der für die Wiedergabe über das Internet geeignet ist. Daher ist eine Transcodierungssoftware oder ein Transcodierungsdienst erforderlich, um Ihre Inhalte in einen Stream mit adaptiver Bitrate umzuwandeln. Der "Transkodierungsprozess" kann auch die beiden folgenden Änderungen umfassen.

Transrating

Transkodierung ist eine spezifischere Art der Transkodierung, die speziell auf die Änderung der Bitrate ausgerichtet ist. Es handelt sich also um denselben Videoinhalt, dasselbe Videoformat und denselben Codec, und die Änderung ist die Bitrate: Sie möchten vielleicht eine Bitrate von 8 Mbps auf 3 Mbps senken, damit die Medien auf weniger Speicherplatz passen oder über eine Verbindung mit geringerer Bandbreite übertragen werden können.

Transsizing

Hierbei handelt es sich um eine weitere spezielle Art der Transkodierung, die zur Größenänderung eines Videobildes verwendet wird (dies kann auch als "Bildskalierung" bezeichnet werden), z. B. um eine 4K-Auflösung auf 1080p zu reduzieren.

Wie funktioniertoder arbeitet Transcoding?

Bei der Transkodierung werden Ihre Videomedien (oder möglicherweise Audiomedien) in ein unkomprimiertes Zwischenformat dekodiert und dann wieder in das Zielformat kodiert. Wie wir im letzten Abschnitt erläutert haben, umfasst der Prozess wahrscheinlich auch Transrating und Transformatierung/Bildskalierung.

Eine Transkodierungslösung könnte eine bereits komprimierte und kodierte Videodatei (nennen wir sie "BeispielVideo.mov") in eine MP4-Datei mit dem H.264-Codec umformatieren, die für das Online-Streaming besser geeignet ist (nennen wir diese transkodierte Version des Videos "BeispielVideo.mp4").

Je nachdem, für welchen Videotranscoder Sie sich entscheiden, kann es sich um eine Open-Source-Software mit einer Befehlszeilenschnittstelle handeln oder um eine Software mit wesentlich robusteren Funktionen und einer Benutzeroberfläche. Die Transkodierung kann über eine Software auf einem beliebigen PC oder Laptop, einen speziellen Medienserver oder eine SaaS-Plattform erfolgen. Dabei ist zu beachten, dass die Transkodierung, wie man so schön sagt, "rechenintensiv" ist. Kurz gesagt, sie profitiert von umfangreichen Hardware- und Systemressourcen, wie z. B. einer großen Menge an System-RAM, Grafikbeschleunigung und leistungsfähigeren CPUs.

Mit anderen Worten: Gehen Sie nicht davon aus, dass Sie mit einem Chromebook problemlos 4K-Videos in einen hochwertigen HLS- oder DASH-Stream transkodieren können: Das typische Ingest und Transkodieren von HD-Videos für die Bearbeitung in der herkömmlichen Videoproduktion (Unternehmensvideo, Fernsehen usw.) ist dafür bekannt, dass es leistungsstarke Desktop-Rechner manchmal stundenlang in Anspruch nimmt.

Warum Transcoding essentiel für erfolgreiches Streaming ist:

Wie Sie nun wissen, ist die Transkodierung ein wichtiger Bestandteil eines adaptiven Streaming-Workflows und ein Schritt bei der Vorbereitung Ihrer Inhalte für ein Bereitstellungsprotokoll (z. B. den aktuellen Industriestandard HLS), das die größtmögliche Anzahl von Anzeigegeräten erreichen kann.

Die Medien verändern und entwickeln sich ständig, und es werden regelmäßig neue Geräte, Anwendungen und Eingabequellen eingeführt. Neue Kameras, neue Feeds und Innovationen im Webcasting verbessern zwar die Qualität und Vielfalt der produzierten Inhalte, schaffen aber auch unweigerlich neue Herausforderungen bei der Bereitstellung von Inhalten. Und wenn Sie möchten, dass Ihre Zuschauer immer die beste Qualität erhalten, ist adaptives Streaming der richtige Weg. Die Transkodierung ist der wesentliche Zwischenschritt bei der Übertragung Ihrer besten Inhalte vom Aufnahmegerät zu einer hochwertigen Streaming-Ausgabe wie HLS oder DASH oder auch SRT. Diese adaptiven Streaming-Formate sind am besten geeignet, um Puffer- und Wiedergabeprobleme zu reduzieren und ein möglichst scharfes Bild kontinuierlich und ohne Unterbrechungen zu liefern.

Transcoding Beispiele

Wir haben bereits darauf hingewiesen, dass die Transkodierung in der traditionellen Film- und Videoproduktion stark genutzt wird. Typische Anforderungen sind z. B. das "Down-Res" von Dateien, die mit einer Kamera aufgenommen wurden, in Dateien mit niedrigerer Auflösung und geringerer Größe ("Proxy"-Dateien), die zwar eine verlustbehaftete Videoqualität aufweisen, aber schnell bearbeitet werden können, oder das Transkodieren von hochwertigem fertigen Video von einem Bearbeitungsformat wie Apple ProRes in ein Ausgabeformat wie H.264. Dabei handelt es sich in der Regel um einen Prozess der "lokalen Transkodierung", der sich auf Videobearbeitungs- und Komprimierungssoftware (DaVinci Resolve, Avid Media Composer, Adobe Media Encoder usw.) stützt, die Dateien auf dem Computer des Benutzers transkodiert. Die Hauptnachteile sind mögliche Einschränkungen durch die Hardware, wie bereits erwähnt, und die Notwendigkeit, mehrere Dateien selbst zu verwalten.

Werfen wir einen Blick darauf, wie die Transkodierung in einem Streaming-Workflow funktionieren könnte. In diesem Fall hätten Sie ein Video-Asset (Clip, Livestream usw.) von einem Aufnahmegerät (Videokamera, IP-Kamera, Drohne oder einem anderen Gerät). Die eingehenden Video- und Audiodaten werden wahrscheinlich von der Kamera in eine Datei oder ein Streaming-Format kodiert und dann an einen Encoder gesendet ... Sie können dies auf einem Desktop, mit einem speziellen Hardware-Encoder oder durch Senden an einen Cloud-Server im Internet zur Transkodierung tun. Der Encoder führt dann die Transkodierung durch und sorgt dafür, dass das ursprüngliche Datenformat (wie bereits erwähnt, nehmen einige Kameras RAW- oder .raw-Dateien auf, andere Videokameras geben möglicherweise Dateien mit der Erweiterung .mov oder .mpeg aus) in ein für das Internet-Streaming geeignetes Format (höchstwahrscheinlich H.264) umkomprimiert wird. Der Encoder erstellt außerdem mehrere Stream-Wiedergaben, die auf unterschiedliche Bitraten und Auflösungen umgestellt werden. Die Daten werden dann an einen Medienserver gesendet (möglicherweise, aber nicht notwendigerweise, an denselben Server, auf dem sich der Transcoder befindet), um in ein adaptives Streaming-Format (wie HLS) verpackt und über HTTP auf der "letzten Meile" an die Zuschauer übertragen zu werden. Wie beschrieben, ergeben sich dadurch mehrere Optionen für die Bereitstellung von Inhalten, von der HD-Ausgabe auf einem Smart-TV oder Desktop bis hin zu einer geeigneten Größe für einen Tablet- oder Smartphone-Bildschirm.