Damit mehr sein kann ohne Ressourcen zu verbrauchen

Bei der Datenkomprimierung geht es in erster Linie darum mit Hilfe von bestimmten verfahren, eine Reduktion des Speicherbedarfs von Daten zu erzielen, aber auch das Vermeiden von zu hohen Datenaufkommen auf dem jeweiligen Speichermedium oder bei der Übertragung von Daten.

Die Menge der Daten wird reduziert, in dem eine günstigere Repräsentation bestimmt wird, mit der die gleichen Daten in kürzerer Form dargestellt werden können, diesen Part übernimmt ein Kodierer.

Es gibt grundsätzlich 2 Arten der Kompression:

1. verlustfreie Kompression. Man spricht von dieser Art und Weise der Kodierung, wenn die kodierten Daten nachdem Sie mit einem entsprechenden Dekodierer entkomprimiert wurden, exakt dem Original entsprechen. Diese nennt man auch Redundanzreduktion.
2. verlustbehaftete Kompression. Ein solche Art und Weise der Kompression liegt dann vor wenn, sich die komprimierten Daten nicht in jedem Fall fehlerfrei rekonstruieren lassen. Dies nennt man auch Irrelevanzreduktion.

In der Informatik wird die „günstige Repäsentation, durch das Vermeiden von Redundanz und durch das teilweise weglassen von Informationen erreicht.

Ein Beispiel hierfür ist das beim MPEG3 Format, nach lauten Tönen ein Rauschen eingespeist wird, da ein Rauschen weniger Datenvolumen benötigt als ein vollwertiger Ton, erwirkt man eine Reduktion der Datenmenge, wie man aus diesem Beispiel ersehen kann handelt es sich bei der MPEG-Kompression um eine Verlustbehaftete Kompression.

Kompression von Bildern und Ton

In diesem Beitrag wird die Kompression von Bildern und Ton näher behandelt, auf die anderen Einsatzgebiete der Komprimierung wird nicht eingegangen.

Die Komprimierung von Bild und Ton ist wie man an dem oben angeführten Beispiel (MPEG3) klar ersehen kann ein typisches Einsatzgebiet der Verlustbehafteten Kompression.

Bei der Komprimierung dieser Art von Daten orientiert man sich sehr stark an den physiologischen Wahrnehmungseigenschaften des Menschen. Da der Mensch akustische Signale oberhalb eines Frequenzbereiches von 20-25 kHz nicht mehr wahrnehmen kann, können diese gleich während der Aufnahme weggeschnitten werden. Ebenso werden sehr leise Nebentöne vom Kompressions-System entfernt.

In der akustischen Wahrnehmung des Menschen werden Frequenzen oberhalb 20–25 kHz meist nicht mehr wahrgenommen und können bereits im Aufnahmesystem beschnitten. Verfahren wie Vorbis oder MP3 reduzieren das Datenvolumen um den Faktor bis zu 50. Dies kann nur bei bestimmten Daten umgesetzt werden. In der Regen reduzieren diese Systeme um den Faktor 10. Das heißt, dass man den 10fachen Speicherplatz zur Verfügung hat.

Bei der optischen Wahrnehmung des Menschen werden die Farben weniger stark aufgelöst als bei Helligkeitsveränderungen, aus dieser Erkenntnis heraus ist in der analogen Farbfernsehtechnologie die YUV-422 Reduktion angewandt worden. Mit moderater Tiefpassfilterung zur Farbreduktion (z. B. JPEG) verringert sich das Datenvolumen um bis zu 90 %, man muss sich jedoch mit dem für JPEG typischen Rauschanteil begnügen. Möchte man ein Bild jedoch verlustfrei komprimieren und vergleichbar viel Datenvolumen zu sparen, findet man keine Möglichkeit dies zu tun. Es gibt das TIFF-Format, dies ist ein verlustfreies Komprimierungsverfahren für Bilder das durch das geringe Kompensierungspotential jedoch fast ausschließlich in der Professionellen Fotographie verwendet wird.
Es gibt ein weiteres verlustfreies Verfahren zu Kompressionen von Bildern, das GIF-Format, da es das Farbspektrum jedoch auf 256 Farben einschränkt ist dieses Verfahren nur für Zeichnungen geeignet.

Bei bewegten Bildern ist die Grundvoraussetzung so, dass ein Film mit 25 Bildern pro Sekunde aufgenommen wird. Da sich die Bilder nur bei Szenenwechsel deutlich ändern, beschränkt sich die Speicherung vornehmlich auf die Speicherung der Änderung zwischen Bildern.

AVI von Microsoft

Dieses Containerformat von Microsoft wurde vom RIFF (Resource Interchange File Format) ,das für Windows 3.1 entwickelt wurde, abgeleitet. In einer AVI-Datei können mehrere Video-, Audiodatenströme vorhanden sein. Diese können mit verschiedenen Verfahren kodiert sein daher ordnet man AVI auch unter die Containerformate ein. Der Typ eines Videostreams wird über so genannte FourCCs(Four Character Code) gespeichert. Für Audiostreams kommen TwoCCs zum Einsatz. Zum Kodieren oder Dekodieren wird für jeden Stream ein entsprechender Codec benötigt. Vorteil von AVI ist, dass es weit verbreitet ist und von den meisten Multimediaprogrammen unterstützt wird und außerdem von den meisten DVD-Playern abgespielt werden kann. Nachteile sind, dass es nicht für jedes Audioformat geeignet ist und außerdem keine Menüs, Kapitel und Untertitel unterstützt. Da dies zu Konflikten führen kann wurden weitere, verbesserte Systeme entwickelt wie z. B. DivX.

AVI
Datakompression1
Datakompression2