INFORMATIK · Daten & Codierung

Kompression

Wie speichert man dieselbe Information mit weniger Bits?

AAAAA → 5A

01 · Warum?

Ein Foto: 6 MB. Ein Film: Hunderte GB.

Unkomprimiert wären Bilder, Musik und Videos riesig. Trotzdem passt ein Film auf einen Stick und lässt sich streamen. Der Trick: Wir speichern die Daten schlauer – mit weniger Bits, ohne (viel) zu verlieren.

Kompression = gleiche Information, weniger Bits – indem man Muster und Wiederholungen ausnutzt.

02 · Die Grundidee

Daten stecken voller Redundanz

Bild
Der Himmel ist über Tausende Pixel fast gleich blau.
Text
«e» kommt sehr oft vor, «q» fast nie.
Ton
Klangmuster wiederholen sich.

Kompression sucht solche Muster und beschreibt sie kürzer.

03 · Zwei Arten

Verlustfrei oder verlustbehaftet?

Verlustfrei
Original exakt wiederherstellbar. ZIP, PNG, FLAC. Für Texte, Programme, Logos.
Verlustbehaftet
Unwichtige Details werden weggelassen. JPEG, MP3, MP4. Für Fotos, Musik, Videos.

Ein Vertrag darf sich kein Bit ändern – ein Urlaubsfoto verträgt kleine Verluste für viel kleinere Dateien.

04 · Verlustfrei · Methode 1

Lauflängencodierung: 5A statt AAAAA

Wiederholt sich ein Zeichen, speichern wir nur Anzahl + Zeichen. Tippe etwas – achte darauf, was ohne Wiederholung passiert:

Original
Codiert
Original
RLE

05 · Verlustfrei · Methode 2

Huffman: häufige Zeichen → kurze Codes

0 1 0 1 0 1 S0 I11 M100 P101
S → 0
I → 11
P → 101
M → 100

MISSISSIPPI: statt 88 Bit (11 × 8) nur 21 Bit.

06 · Verlustbehaftet

Weglassen, was kaum auffällt

JPEG · Bild
Lässt feine Details weg, die das Auge kaum bemerkt. Über die Qualität stellt man Grösse gegen Schärfe.
MP3 · Ton
Lässt Töne weg, die neben lauteren kaum hörbar sind. Aus ~35 MB werden ~3 MB pro Lied.

Der Preis: Das Original ist weg. Der Gewinn: oft ein Vielfaches kleiner.

07 · Zusammengefasst

Muster ausnutzen – weniger Bits

RLE
Wiederholungen zusammenfassen.
Huffman
Häufige Zeichen, kurze Codes.
Verlustfrei
Original exakt zurück.
Verlustbehaftet
Kleiner, aber Details weg.
→ Interaktive Applets auf der Kurs-Website
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