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Datenkomprimierung / Datenkompression

Es soll auf dieser Seite die Begriffe Datenkompression bzw. Datenkomprimierung erklärt werden. Dabei wird auch auf verlustbehaftete und verlustfreie Komprimierung und den Begriff Artefakte eingegangen.

Datenkompression

Vorab: Datenkomprimierung und Datenkompression sind 2 Begriffe für den gleichen Sachverhalt.

Definition

Die Datenkompression ist ein Vorgang, bei dem die Menge digitaler Daten verdichtet oder reduziert wird. Dadurch sinkt der benötigte Speicherplatz und die Übertragungszeit der Daten verkürzt sich.

verlustfreier Kompression

Man spricht von verlustfreier Komression, wenn aus den komprimierten Daten wieder alle Originaldaten gewonnen werden können. Das ist beispielsweise bei der Kompression ausführbarer Programmdateien notwendig.

Beispiele

Formate für Bilder: gif, png
Formate für Programme: zip, tgz, rar

verlustbehaftete Kompression

Bei der verlustbehafteten Kompression können die Originaldaten aus den komprimierten Daten meist nicht mehr exakt zurückgewonnen werden, das heißt, ein Teil der Information geht verloren. Solche Verfahren werden häufig zur Bild- oder Videokompression und Audiodatenkompression eingesetzt.

Die verlustbehaftete Kompression orientiert sich an der Wahrnehmungsfähigkeit des Betrachters oder des Zuhörers. So können aufgrund der menschlichen Gehirntätigkeit und der Auflösungsmöglichkeit von Farben, Formen und Tönen bei Grafiken, Audios oder Videos, Informationen verändert oder entfernt werden, ohne dass sich die Wahrnehmung wesentlich ändert und sich der subjektive Eindruck verschlechtert. Daher hat die verlustbehaftete Kompression wesentlich höhere Kompressionsraten als die verlustfreie Kompression.

Beispiele

Formate für Bilder: jpg
Formate für Video-Dateien: mov, mp4
Formate für Audio-Dateien: mp3

Screenshot als PNG- und JPG-Datei

Wenn Sie auf die Bilder klicken, werden diese in Originalgröße angezeigt.

  PNG-Bild

  JPG-Bild mit "Qualität": 80

  JPG-Bild mit "Qualität": 20

Beim letzten Bild (insbesondere in Originalgröße) sind die Artefakte ("Klötzchenbildung") deutlich zu erkennen!

Aufgaben

1. Angenommen, Sie sollen einen Screenshot vom Desktop erstellen. Welches Format würden Sie wählen? Begründen Sie Ihre Entscheidung.
2. Angenommen, Sie erstellen mit einer Digitalkamera oder mit dem Smartphone ein paar Aufnahmen. In welchem Format werden die (üblicherweise) erstellt? Warum?
3. Erstellen Sie von ihrem Desktop einen Screenshot und speichern Sie diesen mit IrfanView als PNG-Datei ab - Dateiname: 'desktop.png'.
4. Speichern Sie nun den Screenshot aus der letzten Aufgabe mit IrfanView als JPG-Datei mit verschiedenen Kompressionen ("Qualität" von 90 bis 20 in 10er Schritten) - Dateinamen: desktop90.jpg, desktop80.jpg ...
5. Ab wann sind bei den Dateien aus der letzten Aufgabe deutlich Artefakte zu sehen?
6. Informieren Sie sich über das MP3-Format. Was hat Professor Brandenburg mit Thüringen zu tun?

Weblinks

1. Grafikformat (Wikipedia)
2. Audioformat (Wikipedia)
3. Videoformat (Wikipedia)
4. Videoformate im Überblick
5. Videoformate von A-Z: Alles was Du darüber wissen musst
6. MP3 (Wikipedia)

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