Introductie analoog en digitaalAnaloog versus digitalDe noodzaak tot uitwisseling van informatie bestaat al sinds het ontstaan der mensheid. Vooral met behulp van de menselijke zintuigen, zoals het spreken en luisteren, werd er in het begin der mensheid informatie uitgewisseld. Sindsdien heeft de mens echter al heel wat evoluties doorgemaakt. Zo werden er steeds betere hulpmiddelen uitgevonden om informatie uit te wisselen. Ook elektronisch bankieren is vandaag de dag voor niemand nog een onbekend gegeven. We leven dus in een wereld die razendsnel aan het evolueren is waarbij, dank zij de elektronica en vooral de digitale techniek, het leven op veel punten makkelijker gemaakt wordt.

In de volgende paragrafen gaan we de begrippen analoog en digitaal nader bekijken. De bedoeling is om het verschil tussen beiden te verduidelijken en hun specifieke voor- en nadelen te onderzoeken.

AnaloogVoor een lange tijd werkte consumenten elektronica met analoge signalen. Bijvoorbeeld een AM radio en analoge tv gebruiken een signaal met een continue variërende golfhoogte (amplitude) om geluid of beeld te representeren. Een nadeel van analoog signaal is dat het verstoord makkelijk verstoord kan worden. Dit kun je terugzien als “sneeuw” ruis op je tv of ruis op de radio.

DigitaalDigitale technologie probeert problemen op te lossen die je tegenkomt bij analoge signalen. Bij een digitaal signaal wordt het signaal gecodeerd zodat het zo duidelijk mogelijk getransporteerd kan worden. Het signaal is opgebouwd uit enen en nullen i.p.v. golven die gevoelig zijn voor verstoringen. Deze enen en nullen zijn representaties voor elektronische signalen die staan voor “aan” (1) en “uit” (0).

Elke gedeelte van dit signaal kan alleen gelezen worden als een 1 of een 0, dit maakt het signaal veel minder gevoelig voor verstoringen dan analoog signaal, dat kan varieerden tussen oneindig veel waardes. Een digitaal signaal is daarom ook een stuk betrouwbaarder over langere afstanden.

Kabel lengteOmdat analoog signaal gevoelig is voor verstoringen en verlies op langere afstanden, wil je dat de kabel lengte van bijvoorbeeld je stereo installatie niet te lang is, omdat je dan signaal verlies kunt krijgen. Om dezelfde reden zal de lengte van bijvoorbeeld je HDMI-kabel veel minder uitmaken omdat hier een digitaal signaal doorheen gaat.

Data kopiëren Omdat digitaal signaal uit alleen maar enen en nullen bestaat, kan het elke keer precies gereproduceerd worden bij het kopiëren.

De kwaliteit van analoge opnames neemt juist af naar mate dat je het vaker kopieert. Als je een .mp3 bestand 100x kopieert, zal dit op elke kopie precies hetzelfde klinken. Maar als je een cassette tape vaak genoeg kopieert, zal deze uiteindelijk een verlaagde geluidskwaliteit hebben.

DigitaliserenAnaloog naar digitaal (ADC)Het omzetten van een analoog naar digitaal signaal gebeurt bijvoorbeeld bij het opnemen van een stem met een microfoon. Dit gebeurt door sampling. Met sampling wordt een bepaald aantal keer per seconde de waarde van een analoge geluidsgolf opgenomen. Dit aantal samples wordt beperkt tot een bepaald aantal, aangezien een analoog signaal uit oneindig veel punten met verschillen bestaat waarvan je een sample zou kunnen nemen.

Geluid is analoge continue informatie. Om dit op te kunnen slaan op een computer die met alleen maar enen en nullen werkt, moet deze analoge informatie dus worden omgezet in digitale informatie. Een analoog naar digitaal converter (ADC) neemt momentopnames van een analoog geluid of video signaal en slaat deze op als digitale bits. Dit wordt heel vaak per seconde gedaan. De vaker je per seconde een sample neemt, de hoger de kwaliteit, maar ook de groter de bestands grootte. De microfoon- of line-ingang van je geluidskaart bevat dus ook een ADC.

Er zijn hoofdzakelijk twee belangrijke functies toegekend aan een ADC, namelijk samplen en kwantiseren. Over tijd worden samples genomen van het analoge signal. Dit zijn metingen van de spanningswaarde.

Hieronder zie je een golf op een assenstelsel. Over de verticale as hebben we de amplitude van de golf en over de horizontale as de tijd van de golf. De amplitude is de hoogte van de golf. Hoe veel golven er in een seconde zitten geven we aan met de frequentie.

SamplenEen ADC maakt een hoeveelheid aan metingen per seconde. Het gaat om duizenden- en soms zelfs miljoenen – per seconde. Dat heet de samplerate. Hij meet bij het maken van iedere sample de waarde van het analoge signaal en maakt daar een binair getal van. Dit samplen heet ook wel bemonsteren.

De sample rate kun je vergelijken met de framerate van een camera. De sample rate bepaald hoe vaak er een sample per seconde wordt genomen om van een geluidsgolf het verschil in amplitude te meten.

Bij een te lage sample rate kun je het probleem hebben dat hoge frequenties niet goed gereproduceerd worden. Dit komt doordat het verschil in amplitude te snel verschilt waardoor de samlerate dit niet kan bijhouden. Een voorbeeld hiervan zie je hieronder.

Het analoge signaal Signaal met een te lage sample frequentie

Op de tweede grafiek zie je de gesampelde golf gestippeld. Dit zou dus de digitale representatie zijn van het originele analoge signaal (links). Je ziet dat als je een te lage samplerate neemt, je een slechte representatie van het geluid krijgt. De sample rate bepaald dus als het ware welke frequenties je kunt opnemen.

Zou je een 20KHz frequentie samplen met een frequentie van 20KHz, dan zou je theoretisch gezien één sample hebben per geluidsgolf. Wat niet genoeg is om een gehele golf te representeren.

Maar als we de frequentie verdubbelen voor de samplerate, zouden we hier genoeg informatie uit kunnen halen. Voor een geluidsgolf met een frequentie van 800Hz, zou je dus een sample rate van 1600Hz nodig hebben om de golf acuraat genoeg te kunnen reproduceren. Ons gehoor kan maximaal 20.000Hz horen, dus daarvoor zou je een sample rate van 40.000Hz moeten gebruiken om dat bereik goed digitaal te reproduceren. Daarom is er gekozen voor een sample rate van 44.1 KHz als standaard in de audio. De extra 4.1 KHz is voor extra speel ruimte, plus deze frequentie werkte goed samen met de frequenties van het PAL en NTSC signaal.

Hieronder zie je een lijst van de meest gebruikte sample rates en waar ze gebruikt worden.

Bit depth, kwantiserenNaast de samplerate hebben we ook de bitdiepte of bit depth. Dit zou je kunnen zien als de resolutie van de amplitude van een geluidsgolf. Hoe hoger de bit depth, hoe beter de amplitude van de geluids golf kan worden gerepresenteerd. Hieronder zie je twee grafieken met een gelijke sample rate, maar met verschillende bit depths. Links zie je een lage bit depth. Hier zie je dat digitale representatie van de geluidsgolf veel minder genuanceerd is dan de grafiek rechts met een hogere bit depth.

Een ADC is eigenlijk net een soort voltmeter. Deze meet bij iedere sample het analoge signaalniveau, rond dit af (“kwantiseren”) en schrijft dit over tijd discreet weg als binaire getallen (digitaal).

Hoe breder het binaire getal, hoe nauwkeuriger de meting. De ADC hoeft dan namelijk minder sterk af te ronden (kwantiseren). Vergelijk dit met het display van een digitale voltmeter:-meter 1 heeft een display met één getal achter de komma.-meter 2 heeft een display met meerdere getallen achter de komma.Meter 2 kan veel kleinere variaties in spanning meten. Uberhaupt kan meter 2 veel kleinere voltages meten, omdat meter 1 pas wat gaat aangeven als de voltage een bepaalde waarde heeft overschreden. Deze nauwkeurigheid wordt in een ADC bepaald door de bitdiepte: 8, 14, 16, 24 bits, etc. Hoe meer bits per sample, hoe nauwkeuriger de stapjes en hoe groter het “dynamisch bereik”. Het dynamisch bereik bepaald het maximale verschil tussen harde en zachte passages (bij geluid).

Maar waarom neemt het dynamisch bereik toe als de nauwkeurigheid van de meting beter kan worden geregistreerd? Dat komt door dat kwantiseren. Afronden van de gemeten waarden dus. De voltmeter met één cijfer achter de komma nemen we weer even als voorbeeld. Stel je wil 0,01V meten. Deze voltmeter geeft dan nog steeds 0,0 V aan op het display. Dan wil je 0,14 V meten. Het display geeft 0,1 V aan. Zie je steeds die afronding? Dat is kwantiseren. Dat zorgt binnen zwakke signalen voor ruis, vanwege de fluctuatie over tijd. De zogenaamde kwantisatieruis. Los van de onnauwkeurigheid ligt de ruisvloer dus hoger als de bitdiepte kleiner is. Daaronder kun je niet meer goed meten. Vandaar het verband met het dynamisch bereik. Door een simpele techniek kunnen de afrondingsfouten wat meer willekeurig worden gemaakt. De kwantisatieruis is dan minder aanwezig. Dat gebeurt binnen de ADC door een lichte ruis toe te voegen (“dithering”).

In het kort:Een ADC converteert dus een analoog signaal door een bepaald aantal keren per seconde te samplen. Dit is de samplerate.  Iedere sample wordt geregistreerd als een binair getal. Hoe breder het getal, hoe nauwkeuriger en dus hoe groter het dynamisch bereik. Dit heet bitdiepte en gaat gepaard met kwantiseren (afronden).

De samplerate is gerelateerd aan tijd en daarmee dus ook aan de frequentie

De bitdiepte is gerelateerd aan signaalniveau en daarmee indirect ook het volume, spanningswaarde, amplitude, etc.

Bit depth in videoNaast audio heb je bij video ook te maken met bit depth. Bij kleur bepaalt dit hoeveel data er gebruikt kan worden om de kleur te bepalen van elke pixel. Een afbeelding met een bit depth van 1 bit, kan maar 2 kleuren laten zien, bijvoorbeeld zwart wit, want een 1 bit kan twee waardes aan nemen, 1 of 0. Voor 1 bit geldt dus dat er 21 kleuren beschikbaar zijn. Voor 2 bit zijn er dus 22=4

kleuren beschikbaar. Hier zouden grijs tinten kunnen worden toegevoegt. 8 bit zou dan een kleuren palet van 256 (28=256) kleuren kunnen gebruiken.

De hoger de bit depth, de meer processing power je nodig hebt en de meer opslag ruimte het in beslag zal nemen. Omdat vaak video wordt gecompressed voor publicatie op youtube of streaming services, zullen vaak kleuren buiten dit bereik niet gezien worden. Door deze compressie zul je dus bij een overgang van 2 kleuren, dus ook niet alle tussenliggende kleuren kunnen zien. Maar meer harde overgangen als op de afbeelding hieronder. In het engels wordt dit ook wel banding genoemd.``

Naast compressie kan het ook zijn dat je beeldscherm niet alle kleuren laten zien. Als je een blu-ray film op een goedkope televisie kijkt, kan het dus zijn dat niet alle kleuren worden weergegeven. In dat geval is alle kleurdata wel aanwezig, maar kan je beeldscherm niet alle kleuren laten zien.

Bij een camera worden analoge licht golven omgezet in een digitaal signaal. Dit gebeurt op de sensor. Verschillende soorten sensors doen dit op verschillende manieren. Op de cmos sensor bijvoorbeeld, zitten allemaal licht gevoelige cellen die elk de hoeveelheid licht meten. De sensor ziet op zichzelf alleen maar de hoeveelheid licht die binnen komt. Om deze kleuren te splitsen kun je drie apparte sensors gebruiken die elk rood, groen en blauw waarnemen, of gebruik maken van een bayer filter. De camera kan achteraf dan bepalen welke pixels welke kleur horen te zijn in een proces genaamd demosaicing.

Digitaal naar analoog (DAC)Maar omdat je natuurlijk van een digitaal signaal geen enen en nullen kunt horen, wordt dit signaal door een digitaal naar analoog converter weer omgezet in een analoog signaal (DAC). De DAC reconstrueert het analoge signaal zo goed mogelijk uit de digitale getallen. De uitgang van je geluidskaart heeft dus een DAC. Dit zet bijvoorbeeld een .mp3 om in een elektrisch signaal die weer een constant veranderende voltage heeft zoals bij een analoog signaal. Je speakers of hoofdtelefoon zet dit signaal weer om in daadwerkelijk geluid.

Voordelen en nadelen van een hogere sample rate en bit depthBij het opnemen van audio kun je de keuze maken om in een standaard formaat als 44,1KHz en 16 bit op te nemen. Maar het is belangrijk om dit af te wegen met de voordelen van het opnemen in een hogere sample rate en bit depth. De voornaamste voordelen zijn:1. De hoger de sample rate de hoger de kwaliteit van de opname. De hoger de bit depth de meer dynamisch bereik je hebt.2. Je hebt meer vrijheid in de nabewerking bij het toevoegen van filters en het toepassen van equilizers.3. Net als bij video kun je bij audio gebruik maken van het uitrekken van de audio. En omdat de sample rate te vergelijken is met de fps bij video, is dit voornamelijk afhankelijk van hoe hoog je sample rate is.

Alles heeft natuurlijk zijn voor en nadelen. Dus hieronder zie je ook een aantal van de nadelen van hogere bit depth en sample rates.1. Een hogere bit depth vraagt niet veel extra van je computer zijn processing kracht. Een hogere sample rate daarintegen behoorlijk. 2. En natuurlijk de bestands grootte nemen toe naarmate de samplerate en bit depth hoger worden.

De digitale taalHet binaire stelselHet woord digitaal duidt op het gebruik van discrete getallen. Dit wordt gebruikt als basis van het rekenvermogen van de computers. Computers werken met een tweetallig getallenstelsel, ook wel binair getallenstelsel genoemd (binair = tweetallig). Dit getallenstelsel bevat slechts als rekeneenheden de getallen 0 en 1.

De elektronische componenten waaruit computers bestaan kunnen zich in twee toestanden bevinden. In de ene toestand laat de elektronische componenten geen stroom door en in de andere toetstand wél. Deze twee toestanden kunnen heel goed worden gebruikt als representatie van de getallen 0 en 1. De binaire eenheden vormen de basis van de computer als rekenapparaat.

Bits en bytesEen bekend begrip bij computers is de bit (= binary digit). Een bit is de hoeveelheid informatie die kan worden vastgelegd door de keuze tussen een 0 en een 1. Alle informatie die zich in een computer bevindt, van welke aard dan ook, is in feite een zeer lange reeks getallen. In de praktijk wordt zelden direct met losse binaire getallen gewerkt. Dit komt omdat de computer werkt met groepen van binaire getallen. De meest gebruikte groepering is in reeksen van acht bits. Zo’n reeks van acht bits wordt een byte genoemd. Afhankelijk van het soort gegevens waarmee gewerkt wordt kunnen grotere eenheden, dat betekent combinaties van bytes,

onderscheiden worden. In advertenties komen termen voor als ‘16 bits’ (= 2 bytes) computers. ed. Hiermee wordt aangegeven hoeveel geheugenplaatsen er in een computer kunnen worden aangesproken. Een byte kan met zijn acht bits in totaal 256 (= 28) verschillende combinaties van nullen en enen voorstellen.

Werken met tallenstelselsWerken met het tientallig stelselHet tientallig getallenstelsel word tegenwoordig veruit het meest gebruikt. Het zijn niet te veel getallen om te onthouden, en niet te weinig om enorme getallen te creëren. Een andere naam voor het tientallig getallenstelsel is het decimale stelsel.We kennen hieruit de cijfers 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 en 9. Komen we nu geen enkele stap verder dan de 9, dan zetten we er weer een 0 neer. Om echter aan te geven dat we nu een keer rond zijn geweest zetten we er het cijfer 1 voor: 10. Voor ons heel vanzelfsprekend. Als we nu negen keer rond zijn geweest dan gaat dat eerste cijfer ook op 0 en we zetten daar weer een 1 voor, je krijgt dan dus: 100. Het aangeven van verschillende grootheden in het tientallig getallenstelsel is helemaal niet moeilijk. Een honderdtal geef je aan met: 102. Een tiental wordt aangeduid met: 101 . Het is dan dus logisch dat een eenheid gevormd wordt door: 100. Het getal dat je voor deze machten van tien zet, de getallen 0 t/m 9, bepalen hoeveel honderdtallen, tientallen en eenheden er zijn.

Neem bijvoorbeeld het getal 16.372, dit getal wordt in het tientallig getallenstelsel weergegeven. Als je een getal als 16.372 opschrijft, dan bedoel je daarmee het totaal van de getallen:1 • 10.000 = 1 • 104

6 • 1000 = 6 • 103

3 • 100 = 3 • 102

7 • 10 = 7 • 101 2 • 1 = 2 • 100

Je ziet dat elk cijfer in dit getal een macht van 10 voorstelt. Omdat de plaats van een cijfer de waarde ervan bepaalt, noem je het tientallig getallenstelsel een positiestelsel.Bij de naamgeving van getallen woorden als honderd, duizend, miljoen, miljard, maar ook miljoenste, miljardste, enzovoorts gebruikt.

Voor ieder geheel getal kan op een unieke manier door zo'n rij cijfers worden voorgesteld. Ieder cijfer in een getal heeft een waarde die mede afhangt van de positie die het cijfer in het getal heeft. Iedere positie vertegenwoordigt een bepaalde macht van tien.Het getal 231475923 = 231.475.923, bestaat uit de volgende onderdelen:

Van binair naar decimaalWe hebben net gezien hoe je met decimale getallen kunt werken. Onze computers hebben niet de getallen 0 t/m 9 tot hun beschikking, maar alléén de cijfers 0 en 1. Toch werkt de computer op dezelfde manier, maar dan met alleen de cijfers 0 en 1. Zo staat 0 voor nul en 1 voor één. Als men met het binaire getallenstelsel nu 2 wil aangeven, wordt er gewoon weer een 0 neergezet en om aan te geven dat ze een keer rond zijn geweest komt er een 1 voor te staan. Er staat dan 10, maar dit spreek je niet zo uit. Je spreekt het uit als één – nul. Gaat de computer nu verder naar drie, dan wordt die achterste 0 doorgedraaid naar 1 en er staat dan 11 (één – één). Om vervolgens vier te krijgen moet de achterste 1 weer op 0 gezet worden. De op- één- na achterste 1 moet ook worden doorgedraaid en komt eveneens op 0. En om dan aan te geven dat de computer ook bij de op- één – na laatste rond zijn geweest, komt er weer een 1 voor: 100 (één- nul – nul).

Net zoals bij het tientallig stelsel, waar met machten van 10 wordt gewerkt, wordt er bij het binaire stelsel met machten van 2 gewerkt.

101011 = 1 x 25 + 0 x 24 + 1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 1 x 20 = 431001100 = 1 x 26 + 0 x 25 + 0 x 24 + 1 x 23 + 1 x 22 + 0 x 21 + 0 x 20 = 7611110101 = 1 x 27 + 1 x 26 + 1 x 25 + 1 x 24 + 0 x 23 + 1 x 22 + 0 x 21 + 1 x 20 = 24510101001101 = 1 x 210 + 0 x 29 + 1 x 28 + 0 x 27 + 1 x 26 + 0 x 25 + 0 x 24 + 1 x 23 + 1 x 22 + 0 x 21 + 1 x 20 =1357

Van decimaal naar binairHier moeten we het getal delen door 2 en blijven delen tot het getal 1 of 0 over blijft. Laten we bijvoorbeeld het decimale getal 182 naar binair omzetten;182/2 = 91 rest is 091/2 = 45 rest is 145/2 = 22 rest is 122/2 = 11 rest is 011/2 = 5 rest is 15/2 = 2 rest is 12/2 = 1 rest is 01/2 = 0 rest is 1

Het eerste antwoord is de 1-tal bit, oftewel het meest rechter bit. Als we dit dus lezen van boven naar onder, krijgen we hetzelfde getal als waar we mee begonnen zijn. De bit notatie wordt dus van rechts naar links opgebouwd. 1011 0110.

Berekenen van bestandsgrootteAls je de bit depth, de sample rate en de duratie van een audio bestand weet, kun je ook heel makkelijk berekenen hoeveel ruimte je nodig hebt voor het bestand. De berekening die hier bij hoort

is:Sample rate x bit depth = bits per seconde

Bits per seconde x duratie = bestandsgrootte

Dus als we een muziek nummer hebben van 4 minuten (240 sconden), 44100 hertz en 16 bit. Ziet de berekening er als volgt uit:Sample rate x bit depth = bits per seconde44100 x 16 = 705.600 bits per seconde

Bits per seconde x duratie = bestandsgrootte705.600 x 240 = 169.344.000 bits per 240 seconden

Om dit om te rekenen naar bytes per 240 seconden, delen we de bits door 8.169.344.000 / 8 = 21.168.000Dit kunen we omrekenen naar kilobytes per 240 seconden, door te delen door 102421.168.000 / 1024 = 20.671,875Nogmaals delen door 1024 geeft ons de megabytes per 240 seconden.20.671,875 / 1024 = 20,187 megabyte per 240 seconden

Een stereo track heeft een signaal voor links en rechts. Dus dan heb je twee maal de informatie. Dus als bovenstaande 20,187 megabyte een mono track is, dan is een stereo track 40,374 megabyte.

Hieronder zie je een kort overzicht van verschillende combinaties van bit depth en sample rates

CompressieIntroductieAls je grote videobestanden kleiner wilt maken, zijn er globaal twee dingen die je kunt doen. Allereerst kun je de resolutie verlagen. Iedere halvering van de beeldverhouding verlaagt de benodigde opslagruimte met ongeveer 75 procent. Het spreekt voor zich dat dit zeer zichtbaar kwaliteitsverlies met zich meebrengt. De tweede optie is videocompressie, dat slimmere technieken gebruikt om bestanden te verkleinen. Daarbij is de meeste winst te halen door lossy compressie te gebruiken. Lossy (verlies) duidt erop dat kwaliteit opgeofferd wordt om het bestandsformaat te verkleinen.

Typen data compressieMen kan twee typen videocompressie onderscheiden:-met verlies (lossy)-zonder (lossless)

Lossy (Met verlies)Omdat niet-gecomprimeerde videobestanden zeer hoog kunnen oplopen in bestandsgrootte (62 GB voor 1 uur) biedt deze compressiemethode de mogelijkheid om die groottes drastisch te verminderen. Een compressiealgoritme dat wordt gebruikt voor onder andere dvd's is MPEG-2, dit kan het originele bestand 15 tot 30 keer verkleinen, maar toch nog weinig van de zichtbare kwaliteit doen verloren gaan.

Bij compressie met behulp van het MPEG-protocol (vandaar de naam mp3 bij audio en mp4 bij video), wordt bij audio bijvoorbeeld de tinten en overgangstonen, die nauwelijks waarneembaar zijn voor het oor, afgesneden. Dit maakt het bestand duidelijker, maar verslechtert het ook.

Lossless (verliesloze)Bij lossless compressie is het gecomprimeerde bestand een exacte kopie van het originele en zijn er dus geen data verloren gegaan. Hierbij gaat er dus geen kwaliteit verloren.

Daarnaast hebben bestanden die gecomprimeerd zijn met behulp van deze techniek vaak dezelfde grootte als het originele bestand. Waardoor het dus praktisch nooit wordt gebruikt bij videocompressie.

Video compressie techniekenEr zijn twee manieren voor compressie van video. Spatial compression (intraframe) en temporal compression (interframe).

Bij intraframe compressive wordt de compressie toegepast op individuele frames.

Bij interframe compressie wordt er gekeken naar omliggende frames. Heb je een opname waar alleen een persoon aan het zwaaien is, en de rest van het beeld blijft hetzelfde, dan wordt bij intraframe compressie de niet veranderende pixels van de achtergrond maar één keer opgeslagen en hergebruikt voor het volgende frame.

Codec s Bij codecs kun je refereren naar twee verschillende dingen. Hardware codec en software codec. Bij hardware codec wordt er meestal gesproken over een ADC of een DAC. Ofwel een coder decoder die analoge audio omzet in digitale data en andersom.

Maar de meer gebruikte term beschrijft software codecs.Een codec is een korte naam voor een coder-decoder, ze kunnen hun werk doen aan de hand van hardware, maar ook door software met snelle processoren. Deze neemt dan een ruwedatabestand en zet dat om in een gecomprimeerd bestand. Omdat niet alle originele data overgezet kan worden, moet de codec kiezen welke data belangrijk is en welke niet. Het belangrijkste doel is om de bitrate van de bron te verlagen voor opslag en transmissie, maar daarbij de videokwaliteit zo goed mogelijk te houden.

Compressie in getallenEen standaard (ouderwetse) video van televisiekwaliteit heeft tussen de 160 en de 208 megabit opslag per seconde (Mbit/s) nodig. Ga je naar 1080p full hd, dan stijgt dat naar ergens tussen de 1.520 en 1.896 Mbit/s. 4K-video loopt tussen de 3.040 Mbit/s en 7.600 Mbit/s. Voor 8K is minimaal 12.160 Mbit/s nodig.

Zulke enorme hoeveelheden data hanteerbaar maken vereist compressie. Daarmee wordt ruimte bespaard, wat ten koste gaat van de kwaliteit. Voor de dvd werd de voor digitale televisie ontwikkelde mpeg-2-standaard gekozen. Deze bracht de opslag voor standaard video terug naar 9,8 Mbit/s. Binnen mpeg-2 vereist video in full hd 1080p rond de 300 Mbit/s. Dat past niet op een dvd en is ook meer dan een 100Mbit-netwerk aan kan.

De standaard mpeg-4 (part 10), ook wel bekend als avc of H.264, brengt streamen van 1080p (grofweg) terug naar 6 Mbit/s. Dat maakt streamen en uploaden van hd-beelden mogelijk, maar voor 4K is hiermee al 32 Mbit/s noodzakelijk. Hier brengt H.265-compressie uitkomst: hiermee kun je met een dataverbruik van rond de 15 Mbit/s kwalitatief hoogwaardige 4K-video’s streamen.

Tegenover de enorme reductie in bestandsformaat staat dat H.265 meer rekenkracht vraagt. Vrij vertaald betekent dit dat accu’s van telefoons en tablets sneller leegraken bij gebruik van H.265 en je een stevige machine nodig hebt om naar H.265 te coderen. De ontwikkeling van decodeerchips voor H.265 maakt dit punt steeds minder relevant. Dat is terug te zien in het aanbod van H.265-hardware.

ContainersIn een container komt alles samen, hier valt dus video en audio onder. Maar ook een navigatie menu, ondertiteling, metadata etc.. Dit is de extensie van je bestand. Bijvoorbeeld .mp4 of .mov. In bijvoorbeeld een .mp4 container kan dus een een video zitten met een .h264 codec.

Wat zijn CBR en VBR?CBR (constante bitsnelheid) is een manier om het originele bestand te coderen, waarbij alle blokken zijn gecodeerd met dezelfde parameters (met dezelfde bitsnelheid). Met andere woorden, de bitsnelheid over de gehele lengte (alle frames) van de resulterende stream is constant.

VBR (variabele bitsnelheid) is een methode om het originele bestand te coderen, waarbij elk afzonderlijk blok wordt gecodeerd met zijn eigen bitsnelheid. De keuze van de optimale bitsnelheid voor het coderen van een bepaald frame wordt door de encoder zelf gemaakt door de “signaalcomplexiteit” in elk afzonderlijk blok te analyseren.