Eine verlustbehaftete Komprimierung ist es, wenn wir einige Kleidungsstücke zu

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Kilian Raske
vor 7 Jahren
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1 Komprimierungen In Netzwerken müssen viele Daten transportiert werden. Dies geht natürlich schneller, wenn die Datenmengen klein sind. Um dies erreichen zu können werden die Daten komprimiert. Das heisst, man versucht die Datenmenge zu reduzieren. Es gibt zwei Arten von Komprimierungen: verlustfreie Komprimierung und verlustbehaftete Komprimierung. Als Bild für eine Komprimierung soll uns das Packen eines Koffers dienen. Wollen wir auf eine Reise gehen, müssen wir einen Koffer mitnehmen. Wir legen bereit was wir mitnehmen wollen. Es ist natürlich viel zu viel. Eine verlustfreie Komprimierung unseres Kofferinhaltes ist es, wenn wir uns auf den Koffer setzen und so lange quetschen, bis alles hineinpasst. Eine verlustbehaftete Komprimierung ist es, wenn wir einige Kleidungsstücke zu Hause lassen. Am einfachsten die Kleider auf die wir am besten verzichten können. Dann schliessen wir den Koffer und schneiden noch alles weg, was noch heraushängt. Mit Verlust muss man rechnen Verlustfreie Komprimierung Verlustfreie Komprimierung benutzt man bei Texten oder Programmen. Es ist ziemlich störend, wenn auf einmal einige Textpassagen fehlen oder das Programm nicht mehr läuft, nur weil man etwas weggelassen hat. Darf auf nichts verzichtet werden, muss man eine verlustfreie Komprimierung wählen. Verlustbehaftete Komprimierung Bei dieser Art von Komprimierung lässt man einen Teil weg. Am Besten natürlich, etwas das man nicht unbedingt braucht. Eine Zusammenfassung eines längeren Textes ist zum Beispiel eine verlustbehaftete Komprimierung. Benutzt wird diese Technik vor allem bei Bildern, Musik oder Filmen. Wird ein Bild mittels eines Scanners in den Computer eingelesen, so wird das Bild Punkt für Punkt abgetastet und die Farbe gemessen. Bei einem MP3-File werden alle Töne welche ein normales Gehör nicht hören kann entfernt. Huffman-Komprimierung Die so genannte Huffman-Komprimierung wird bei den verschiedensten Komprimierungsprogrammen verwendet. Sie ist eine verlustfreie Variante der Komprimierung von Daten. Bekannt sind die Programme WinZip und auch Winrar. Komprimierte Dateien Den Typ einer Datei erkennt man an den drei letzten Buchstaben des vollständigen Dateinamens (dies gilt für PC und Unix. Nur bei Apple-Computern muss man anders vorgehen). Eine Worddatei endet zum Beispiel mit *.doc. Auch komprimierte Dateien kann man so identifizieren. Komprimierte Dateien müssen in kann. der Regel dekomprimiert werden, bevor man Sie benutzen Windows XP enthält ein Komprimierungs-Programm, eine einfache Version von WIN-ZIP. Man kann eine neue ZIP-Datei mit dem Kontextmenü erstellen. 1

2 Die ZIP-Datei sieht wie ein Ordner mit Reissverschluss aus und verhält sich in Windows auch so. Man kann eine solche Datei aber nicht aus einem Programm heraus öffnen. Die Eigenschaften des Inhalts der konnte. ZIP-Dateien eignen sich auch ideal zum Versenden mehrerer Dateien, da verkleinert, andererseits zu einer Datei zusammengefasst werden. Die technische Seite des Huffman-Codes. Bei der Huffman-Codierung wird gezählt, welche Zeichen wie oft vorkommen. Im Normalfall haben alle Zeichen eine gleich grosse Codierung. Jedes Zeichen wird durch gleich lange Kombination von 0-1 dargestellt. Die Idee von Huffman ist es, jedem häufig vorkommenden Zeichen eine kurze 0-1 Kombination zuzuweisen, seltenen Zeichen eine längere Kombination. Vorteil eines Huffmancodes ist es, dass er, im Gegensatz zu einem ASCII-Code nur die Zeichen berücksichtigen muss, welche in der zu codierenden Datei vorkommen. Zeichen ZIP-Datei zeigt an, wie stark der Inhalt komprimiert werden Normale Codierung g r i f b e t Huffman-Code sie einerseits Im Wort "griffbrett" kommen nur sieben Buchstaben vor. Der Code reduziert sich von 8 Bit auf nur gerade 3 Bit. 2

3 Bilder Das Internet ist angefüllt mit vielen Bildern. Diese Bilder sind allesamt komprimiert worden. Scannt man ein Bild ein, so erhält man ein so genannter Bitmap. Für jeden Bildpunkt werden die Informationen über Farbe, Helligkeit, Intensität gespeichert. Solche Bilder haben die Endungen *.tif oder *.bmp. Solche Bilder kann man nicht im Internet anzeigen, da diese viel Speicherplatz benötigen. Das Herunterladen würde Minuten/Stunden beanspruchen, eine Postkarte im tif-format gespeichert braucht bis zu 4 MByte Speicherplatz. Speicherbedarf eines Bildes Einflüsse Die folgenden Punkte haben einen Einfluss auf den Speicherbedarf eines Bildes: Auflösung Grösse Farbtiefe (Anzahl Farben) Kompression Mit Hilfe dieser Angaben lässt sich berechnen, wie viel Speicherplatz ein Bild braucht. Das einzig schwierige an diesen Angeben ist die Komprimierung. Je nach Ar und stärke der Komprimierung verändert sich der Speicherbedarf. Wir lassen diesen Schritt somit weg und berechnen den Speicherbedarf eines unkomprimierten Bildes. Auflösung Mit Auflösung wird angegeben wie viele Bildpunkte pro cm (zoll) benutzt werden. Üblich sind die folgenden Werte: Verwendung Bildschirm Einfacher Druck Guter Druck Mit diesen Werten kann man berechnen wie viele Bildpunkte ein Bild speichern muss. Grösse Ein Bild für den Bildschirm von 3 cm auf 4 cm braucht 3*29 auf 4*29 Bildpunkte Breite : Höhe : Farbtiefe 3 29 = = 116 Punkte / cm Punkte / Zoll (dpi) Total : Breite Höhe = = 10'092 Bildpunkte Für jedes Bild muss man entscheiden, wie gross die Anzahl verwendeter Farben sein soll. Wiederum gibt es verschiedene Möglichkeiten: Anzahl Farben Verwendung schwarz-weiss Bilder WWW Bildbearbeitung Speicherbedarf pro Punkt 1 Bit= 1/8 Byte 1 Byte = 8 Bit 3 Byte = 24 Bit 3

4 Hat unser Beispielbild eine Farbtiefe von 256 Farben so sind dies: Punkte Speicherplatz Der letzte Arbeitsschritt dient nur zur Änderung der Speichereinheit 1024 Byte sind 1 KByte. Komprimierung JPEG Photographien oder Bilder mit vielen Farben (16 Millionen) sollten im JPG-Format gespeichert werden. Dieses Dateiformat lässt alle Informationen weg, welche das menschliche Auge in einer Photographie nicht wahrnehmenn kann. Da diese Komprimierung verlustbehaftet ist, kann man wählen wie stark der Verlust sein darf. Komprimiert man zu stark werden Fehler in der Graphik sichtbar. GIF Das GIF-Format ist für Bilder mit wenigen Farben (256) und grossen, einfarbigen Flächen. Der Vorteil eines GIF-Bildes ist es, dass man mehrere Bilder zusammen speichern kann. Diese Bilder werden eines nach dem anderen dargestellt. Damit ist es möglich einfache Animationen zu verwirklichen. Zudem kann man eine Farbe als durchsichtig definieren sodass man den Hintergrund durch das Bild Hindurch sehen kann. Dies ist sehr praktisch um die Ränder des Bildes verschwinden zu lassen. Dadurch ist es möglich Runde Bilder darzustellen. PNG PNG ist ein relativ neuer Dateityp. Er ist eine Weiterentwicklung des GIF-Formates. Mit ihm ist es möglich auch Bilder mit mehr als 256 Farben wie das GIF-Format zu speichern. Auch in diesem Format sind Animationen möglich. Er wird in Zukunft immer häufiger im Netz anzutreffen sein. Vorsicht Fehler pro Punkt= Byte= Bei der Wahl der Komprimierung ist darauf zu achten, dass man die richtige Komprimierung für ein Bild verwendet. Ansonsten entstehen unschöne Komprimierungsfehler. Bild fälschlicherweisee als JPG gespeichert Das folgende Bild hätte als GIF gespeichert werden müssen. KByte= 9.855KByte falsch richtig Ein Ausschnitt zeigt die falsch berechneten Schriftränder. 4

5 Bild fälschlicherweisee als GIF gespeichert Das Bild hat nur noch 256 Farben die Farbübergänge sind nicht mehr fliessend. falsch richtig 5

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