Was ist Bitrate?

Die Bitrate ist die Anzahl der Bits, die pro Sekunde (Bit/s) übertragen werden. Sie wird verwendet, um die Datenübertragungsrate zu messen und zu kontrollieren. Eine höhere Bitrate bedeutet in der Regel eine bessere Videoqualität, erfordert jedoch auch eine schnellere Internetverbindung.

Bei der Übertragung von Videos über das Internet werden verschiedene Kompressionsverfahren verwendet, um die Dateigröße zu reduzieren und die Übertragungseffizienz zu verbessern. Die Bitrate spielt eine wichtige Rolle bei der Auswahl des geeigneten Kompressionsverfahrens und der Einstellung der Videoqualität.

Die Bitrate ist ein entscheidender Parameter bei der Videokompression und -übertragung über das Internet. Sie bestimmt die Menge an Daten, die pro Zeiteinheit übertragen wird, und beeinflusst somit die Qualität und die Größe der übertragenen Videodatei.

Bitrate Berechnung

Die Datenrate wird in der Regel in Bits pro Sekunde (bps), Kilobits pro Sekunde (Kbps), Megabits pro Sekunde (Mbps) oder Gigabits pro Sekunde (Gbps) angegeben. Um die Datenrate genau zu berechnen, wird die Größe des Videos in Bits durch die Dauer des Videos in Sekunden geteilt.

Die Videogröße wird maßgeblich von drei Hauptfaktoren beeinflusst: der Auflösung des Videos, der Framerate (Bildrate) und dem verwendeten Codec. Eine höhere Auflösung, eine höhere Framerate und ein komplexerer Codec führen in der Regel zu größeren Videodateigrößen. Die Auflösung bestimmt die Anzahl der Pixel in einem Bild, während die Framerate angibt, wie viele Bilder pro Sekunde angezeigt werden. Der Codec bestimmt die Art und Weise, wie das Video komprimiert und gespeichert wird, und beeinflusst damit direkt die Dateigröße.

Obwohl die Komplexität der Inhalte und weitere Faktoren eine Rolle spielen können, beschränken wir uns hier auf vereinfachte Betrachtungen.

Hinweis: 'Datenrate' ist der allgemeine Begriff, der die Menge an Daten angibt, die pro Zeiteinheit übertragen werden, während 'Bitrate' ein spezifischer Begriff ist, der sich auf die Datenrate für digitale Medien, insbesondere für Audio- und Videodateien, bezieht. Bitrate bezieht sich auf die Anzahl der Bits, die pro Sekunde übertragen werden, und wird häufig verwendet, um die Qualität und Größe von digitalen Audio- und Videodateien zu beschreiben. Beide Begriffe werden jedoch oft synonym verwendet, insbesondere im Kontext von Audio- und Videokompression.

Auswirkungen auf die Videoqualität und -wiedergabe

Eine zu niedrige Bitrate kann zu einer schlechten Videoqualität führen, wie beispielsweise Pixelbildung, Blockbildung oder Unschärfe. Eine zu hohe Bitrate kann zu längeren Ladezeiten und Pufferungen führen, insbesondere bei langsamen Internetverbindungen. Die Wahl der optimalen Bitrate hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Auflösung des Videos, der Bildrate und der Art des Inhalts.

Expertentipp: Es ist besser, einen stabilen Stream mit einer niedrigeren Auflösung oder Bildrate zu haben, als höhere Werte zu wählen und mit Verzögerungen zu streamen.

Übersicht über Bitratenmodi

Es gibt zwei Hauptmodi der Bitratensteuerung: variabel und konstant. Im variablen Bitratenmodus passt sich die Bitrate je nach Inhalt des Videos dynamisch an, wodurch eine optimale Qualität bei gleichbleibender Dateigröße erreicht wird. Im konstanten Bitratenmodus bleibt die Bitrate konstant, was zu einer gleichmäßigen Qualität, aber möglicherweise größeren Dateigröße führt.

CBR (Constant Bitrate)

Definition: Bei CBR bleibt die Bitrate über die gesamte Dauer des Audios oder Videos konstant. Unabhängig von der Komplexität der Daten wird stets die gleiche Datenmenge pro Zeiteinheit verwendet.

Anwendung: CBR wird häufig in Echtzeit-Übertragungen und Live-Streaming-Anwendungen verwendet, bei denen eine konsistente Videoqualität wichtig ist. Es wird auch in Anwendungen eingesetzt, die spezifische Bandbreitenanforderungen haben, wie beispielsweise Rundfunkstandards oder Netzwerkübertragungen. CBR ermöglicht eine einfache Vorhersagbarkeit der benötigten Bandbreite und eine konsistente Videoqualität während der Übertragung.

VBR (Variable Bitrate)

Definition: Bei Variable Bitrate (VBR) wird mehr Bitrate benötigt, wenn der Videoinhalt hohe Komplexität aufweist, beispielsweise bei schnellen Bewegungen, vielen Details oder Szenen mit vielen Farbübergängen. In solchen Fällen erhöht der Codec die Bitrate, um sicherzustellen, dass die Qualität des Videos beibehalten wird und keine sichtbaren Artefakte auftreten. Im Gegensatz dazu kann bei weniger komplexem Inhalt, wie beispielsweise ruhigen Standbildern oder langsam bewegten Szenen, eine niedrigere Bitrate verwendet werden, ohne die Wiedergabequalität zu beeinträchtigen.

Anwendung: VBR wird häufig bei der Videokompression verwendet, um eine bessere Videoqualität bei gleichbleibender Dateigröße zu erreichen. Bei VBR werden höhere Bitraten für komplexe Szenen und niedrigere Bitraten für weniger komplexe Szenen verwendet, was zu einer effizienteren Kompression führt.

CBR vs. VBR

QVBR (Qualitätsdefinierte Variable Bitrate)

Definition: QVBR ist ein Kompressionsmodus, der in einigen Videokodierungsstandards wie HEVC (High Efficiency Video Coding) und H.265 verwendet wird. Dabei wird die Qualität des Videos priorisiert, während die Bitrate dynamisch angepasst wird, um diese Qualität beizubehalten. Im Gegensatz zu herkömmlichen VBR-Modi, bei denen die Bitrate variabel ist, wird bei QVBR die Qualität definiert, und die Bitrate

Anwendung: QVBR wird häufig in Situationen eingesetzt, in denen die Qualität des Videos oberste Priorität hat, aber gleichzeitig die Bandbreite oder Speicherplatz begrenzt ist. Beispiele für Anwendungen sind Videostreaming, Video-on-Demand-Dienste, Videokonferenzen und Überwachungssysteme. QVBR ermöglicht eine effiziente Nutzung der verfügbaren Bandbreite, da die Bitrate dynamisch an die Komplexität des Inhalts angepasst wird, während die gewünschte Qualität beibehalten wird. QVBR Infos von Amazon

MBR: Maximale Bitrate oder Multi-Bitrate

"MBR" kann je nach Kontext unterschiedliche Bedeutungen haben. In einigen Fällen steht "MBR" für "Maximale Bitrate", was die maximale Bitrate angibt, die für die Übertragung eines Videos verwendet wird. In anderen Fällen kann "MBR" für "Multi-Bitrate" stehen, was bedeutet, dass verschiedene Bitraten oder Versionen desselben Videos für die Übertragung verfügbar sind, um sich an unterschiedliche Netzwerkbedingungen oder Endgeräte anzupassen. Es ist wichtig, den Kontext zu berücksichtigen, um die Bedeutung von "MBR" korrekt zu interpretieren.

ABR (Adaptive Bitrate) / ABS (Adaptive Bitrate Streaming)

Definition: Die Begriffe "ABR" (Adaptive Bitrate) und "ABS" (Adaptive Bitrate Streaming) werden oft synonym verwendet und beschreiben beide die Technik, bei der die Bitrate des Video-Streams basierend auf den aktuellen Netzwerkbedingungen und der Wiedergabeumgebung des Benutzers angepasst wird. In der Regel wird "ABR" häufiger verwendet, um die allgemeine Konzeption der adaptiven Bitratensteuerung zu beschreiben, während "ABS" spezifischer auf die Umsetzung dieser Technik im Streaming-Bereich hinweist, insbesondere bei der Übertragung von Videos über das Internet.

Anwendung: ABR wird häufig bei Videostreaming-Diensten verwendet, um eine konsistente Videoqualität bei sich ändernden Netzwerkbedingungen sicherzustellen. Durchschnittliche Bitraten ermöglichen eine gleichmäßige Datenübertragung und passen sich dynamisch an die verfügbare Bandbreite an.

Bei der Verarbeitung von Quelldateien kann der Encoder sowohl unterschiedliche Bitraten (2) derselben Auflösung als auch verschiedene Auflösungen (1) generieren. Dies ermöglicht es, mehrere Versionen desselben Videos mit unterschiedlicher Qualität und/oder Auflösung zu erstellen, um sich an unterschiedliche Netzwerkbedingungen und Endgeräte anzupassen. Durch die Bereitstellung von mehreren Bitraten und Auflösungen kann der Encoder adaptive Streaming-Technologien unterstützen, um eine optimale Wiedergabequalität für Benutzer mit verschiedenen Geräten und Bandbreiten sicherzustellen.

Allgemeine Bitraten von Videos

Im folgenden Absatz finden Sie eine Tabelle mit den gängigen Auflösungen für Videoinhalte im Internet sowie den ungefähren Bitraten für 30 und 60 fps. Um Ihnen ein Gefühl für den Datenverbrauch zu vermitteln, haben wir außerdem den Verbrauch pro Stunde in GB berechnet. Bitte beachten Sie, dass diese Werte grobe Schätzungen sind und je nach Komplexität des Videoinhalts, verwendetem Codec und Übertragungsverfahren variieren können. Verschiedene Quellen im Internet weisen leicht andere Werte auf. Eine Übersicht über die Auflösungen finden Sie hier: Was ist HDTV?

Quellen-Tabelle:

• Was ist Video Bitrate? 4 Dinge, was Sie wissen sollten
• What is Enhanced Bitrate on Youtube (eng.)
• What Is Bitrate & Why It Matters for Recording (eng.)

Bitraten bei: Livestream und Video on-Demand-Diensten

In diesem Abschnitt werden die Unterschiede in der Berechnung und Anwendung von Datenraten bei Video-on-Demand (VoD) und Livestreaming-Anwendungen aufgezeigt. Während bei VoD die Bitraten vor der Übertragung festgelegt werden können, erfordert Livestreaming eine dynamische Anpassung der Bitraten in Echtzeit, um sich an sich ändernde Netzwerkbedingungen anzupassen und eine kontinuierliche Wiedergabequalität zu gewährleisten.

Livestream Bitraten Beispiele

Quellen-Tabelle:

• (1) Facebook: Videoformate beim Live-Streaming
• (2) YouTube: Live-Encoder-Einstellungen, Bitraten und Auflösungen wählen
• (3) Twitch: Codec - x264-Spezifikationen

Insgesamt sind die wichtigsten Unterschiede in der Datenübertragung zwischen Live-Streaming und VoD-Plattformen die Echtzeitübertragung und variable Datenrate bei Live-Streaming im Vergleich zur vorher aufgezeichneten Inhaltsbereitstellung und konstanten Datenrate bei VoD-Plattformen.

Trend des Videokonsums im Internet

Der Trend des Videokonsums im Internet hat in den letzten Jahren stark zugenommen und wird voraussichtlich weiter wachsen. Einige wichtige Trends sind:

Bitraten Optimierung am Beispiel von YouTube

Bei YouTube werden Bitraten durch die Verwendung verschiedener Codecs und Kompressionsverfahren optimiert, um eine gute Balance zwischen Videoqualität und Dateigröße zu erreichen. Ein gängiger Codec, den YouTube verwendet, ist beispielsweise H.264 (auch als AVC bekannt).

• Videoanalyse und -transkodierung: Wenn ein Video auf YouTube hochgeladen wird, wird es zunächst analysiert, um die optimale Bitrate für verschiedene Auflösungen festzulegen. Anschließend wird das Video in verschiedene Qualitätsstufen transkodiert, wobei für jede Auflösung und Bildrate unterschiedliche Bitraten festgelegt werden.

• Variable Bitratensteuerung: YouTube verwendet oft eine variable Bitratensteuerung, bei der die Bitrate je nach Inhalt des Videos dynamisch angepasst wird. Szenen mit hoher Komplexität oder Bewegung erfordern eine höhere Bitrate, um eine gute Qualität zu erhalten, während statische Szenen mit weniger Details mit einer niedrigeren Bitrate auskommen können.

• Adaptive Bitraten (ABR): YouTube passt die Bitrate auch während der Wiedergabe an die verfügbare Internetgeschwindigkeit des Benutzers an. Dies wird als adaptives Streaming bezeichnet. Wenn die Internetverbindung langsamer wird, wird automatisch auf eine niedrigere Bitrate umgeschaltet, um eine unterbrechungsfreie Wiedergabe zu gewährleisten.

• Codec-Optimierung: YouTube testet ständig neue Codecs und Kompressionsverfahren, um die Effizienz der Videokompression zu verbessern. Beispielsweise hat YouTube den VP9-Codec entwickelt, der im Vergleich zu H.264 eine bessere Kompression bei ähnlicher Videoqualität bietet. Durch die Nutzung fortschrittlicher Codecs können niedrigere Bitraten bei gleichbleibender Qualität erreicht werden.

• Qualitätsbewertung und Feedbackschleife: YouTube sammelt kontinuierlich Daten über die Videoqualität und die Bitratenleistung, um die Algorithmen zur Bitratensteuerung und Videokompression zu verbessern. Benutzerfeedback und Qualitätsmessungen spielen eine wichtige Rolle bei der Optimierung der Bitraten für die bestmögliche Benutzererfahrung.

Insgesamt arbeitet YouTube kontinuierlich daran, die Bitratenoptimierung durch die Verwendung fortschrittlicher Codecs, adaptive Streaming-Technologien und kontinuierliches Testing zu verbessern, um eine hohe Videoqualität bei effizienter Datenübertragung zu gewährleisten.

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Quellen

• Adaptive Bitrate Streaming Erklärungen (eng.)
• Adaptive Bitrate Streaming (ABR) (eng.)
• What Is Bitrate & Why It Matters for Recording | Ultimate Guide
• Steuerung der Bitrate für IP-Video
• CBR vs VBR: A Comparison Between Constant Bitrate and Variable Bitrate
• Achieving Great Video Quality (eng.)
• Adaptive Bitrate Vs Multi-bitrate Streaming (eng.)
• Adaptive Bitrate Streaming (eng.)