Wallpaper Shop - Zubehör - Tipps

Kurs 4 - Datenkompression

Farbbilder (24-bit Farbtiefe) brauchen viel Speicherplatz, da jeder einzelne Bildpunkt (Pixel) abgespeichert wird.
Ein kleines Foto in der Größe 400x300 Pixel benötigt schon 360.000 Byte (400x300x3) und Fotos in Druckqualität haben meist eine Größe von ein paar Millionen Bytes.

So hat man schon früh angefangen verschiedene Verfahren zu entwickeln, bei denen die Bilddaten in einer speziellen Weise kodiert werden, so dass sie weniger Speicherplatz benötigen. Diesen Vorgang nennt man Komprimierung.

Die einfachste Methode ist die RLE-Komprimierung (Run-Length-Encoding). Es werden Folgen gleicher Bytes gesucht und durch ein Paar (Zeichen, Anzahl) ersetzt. So wird aus der Zeichenfolge AAAAAAAEEETTTTFF der Code 7A3E4T2F und anstatt 16 Zeichen hat man nur noch 8.

Sehr oft wird auch die LZW-Komprimierung (Lempel, Ziv Welch) eingesetzt. Häufig wiederkehrende Zeichenfolgen werden in einer generierten Zuordnungstabelle mit einem Index ersetzt.

Komplexe Bilder mit vielen verschiedenen Farben können natürlich viel weniger komprimiert werden, als Bilder mit wenigen Farben (z.B. Schwarz-Weiß Bilder und FAXE).

Da mit diesen Verfahren keine Informationen verloren gehen, bezeichnet man Sie als verlustfreie Komprimierung (lossless). Es sind Komprimierraten von 1,5:1 bis 2:1 je nach Vorlage möglich.

Um Bilddaten noch stärker komprimieren zu können, benutzt man die verlustbehaftete Komprimierung (lossy). Bilddetails, die das menschliche Auge nicht oder kaum wahrnimmt, werden weggelassen. Die Bildqualität wird zwar schlechter, aber es sind Komprimierraten von 20:1 bis 100:1 je nach Vorlage möglich.

Verschiedene Datenformate (Beispiel 400x300 px)
Format	Komprimierung	Beispielfoto	Bemerkungen
BMP	keine	ca. 360 KB	Der Windows-Standard
TIF	LZW oder keine	ca. 220 KB	Wichtig für die Druckvorstufe
GIF	LZW	ca. 60 KB	Nur für 256 Farben
JPG	DCT und RLE	ca. 40 KB	Bald auch als JPEG2000
PNG	verlustfrei	ca. 50 KB	Alternative zum GIF-Format
LWF	Wavelet	ca. 30 KB	Leider wenig Verbreitung

Alle verlustbehafteten Kompressionsmethoden arbeiten in drei Schritten: Transformation, Quantisierung und Kodierung.

Beim Transformieren wird durch das Bild durch unterschiedliche Frequenzen aufgeteilt, um wichtige (Details) und unwichtige Bildteile (Hintergrund) zu erkennen. Es entsteht eine Koeffizientenliste als Ausgangsmaterial für die Komprimierung.

Bei der Quantisierung werden diese Werte gerundet. Die unwichtigen kleinen Werte werden auf Null abgerundet und die wichtigen Werte werden aufgerundet.

Die abschließende Kodierung benutzt wieder die Methoden der verlustfreien Komprimierung um die neuen Zahlen möglichst effektiv zu speichern.

Ganz aktuell sind die sogenannten Wavelet-Methoden. Durch die effektivere Transformations-Methode ist es möglich, besser zwischen groben und feinen Bildstrukturen zu unterscheiden und die Bilder in besserer Qualität noch besser zu komprimieren. Leider sind diese Formate noch wenig verbreitet und nur mit sogenannten Plug-Ins im Internet zu benutzen.

Zusammenfassung:

Verlustfreie Komprimierung:
	Ersetzt häufig vorkommende Zeichen durch einen kürzeren Code.
	Die Bildqualität bleibt erhalten.
	Wichtig sind die RLE- und die LZW-Verfahren.
	Die Kompressionsrate beträgt 1,5:1 bis 2:1 je nach Bildkomplexität.
	Wichtige Formate: TIF, GIF, PNG
Verlustbehaftete Komprimierung:
	Unwichtige Bilddetails werden weggelassen.
	Die Bildqualität verschlechtert sich mit steigender Kompressionsrate.
	Die Kompressionsrate beträgt 10:1 bis 100:1 je nach Bildkomplexität.
	Wichtige Formate: JPG, LWF

Zurück zur Übersicht Grafik Kurs

Grafikformate