Encoding Theorie - Datenkompression,
Codierung oder „Wie wird ein Video überhaupt kleiner?“
Datenkompression oder Datencodierung bezeichnet Verfahrensweisen zur Speicherbedarfsreduktion von Daten. Grundsätzlich muss zwischen 2 Arten der Datenkompression unterschieden werden, der verlustfreien Datenkompression und der verlustbehafteten / nicht-verlustfreien Datenkompression.
Bei der verlustbehafteten Datenkompression wird versucht, irrelevante Ton-, Bild- oder Audioinformationen auszusondern, welche die menschliche Wahrnehmungsschwelle unterschreiten. Dazu zählen beispielsweise bestimmte Farbwerte und -räume von Bildern und nicht mehr wahrnehmbare Tonhöhen und Frequenzen in Audiodaten.
Im Audiobereich kann man ohne schlechtes Gewissen auf Frequenzen über 20 kHz, das entspricht einer Abtastrate von 44.100 kHz verzichtet werden, ohne (als Erwachsener!) einen merklich hörbaren Verlust zu spüren. Man spricht hierbei auch von Irrelevanzreduktion oder Redundanzreduktion. Auch leise Töne nach plötzlich laut auftretenden Geräuschen können vom menschlichen Ohr kurzzeitig nicht wahrgenommen werden.
Zusammenfassen kann man diese Themen unter dem Überbegriff "psychoakustische Effekte der Wahrnehmung". Die verlustbehaftete / nicht-verlustfreie Datenkompression durchzieht den gesamten multimedialen Bereich. Die enormen Datenmengen wären sonst nicht zu mehr handzuhaben.
Wenn man das Spiel mit der Datenkompression zu weit treibt, weist ein Video die typischen Kompressionsartefakte oder Blockartefakte auf. Das Video wirkt pixelig, oft von Unschärfe, Weichzeichnungen und Farbschlieren begleitet. Oder der Ton klingt dumpf, kratzig oder weist ebenfalls auditive Kompressionsartefakte auf. Dieses Video kann in dieser Form nicht wieder in das Originalvideo dekomprimiert werden, da wesentliche Video- und Audioinformationen schlichtweg fehlen.
Das Gegenteil zu dieser Verfahrensweise ist die verlustfreie Datenkompression. Daten, welche verlustfrei komprimiert wurden, können jederzeit ohne Datenverlust 1:1 dekomprimiert werden. Ein bekanntes Beispiel der verlustfreien Komprimierung sind die ZIP oder RAR Archive. Wenn Sie aus einer Textdatei ein Archiv erstellen, wird das Archiv nicht verkleinert indem irrelevante Daten weggelassen werden. Bei der verlustfreien Kompression werden wiederkehrende Informationen adressiert und/oder über Zähler gespeichert. Erklären lässt sich dies an einem einfachen Beispiel:
unkomprimierter Text: Freitag, Freitag, immer wieder Freitag
- Methode A
verlustfrei komprimierter Text: Freitag, -1 immer wieder -4
Die 3 mal wiederkehrende Information "Freitag" wird platzsparender durch die Positionsangabe der ersten Definition adressiert. - Methode B
verlustfrei komprimierter Text: 3f, 3f immer wieder 3f
Die 3 mal wiederkehrende Information "Freitag" wird platzsparender durch die 2 Zeichen "3f" adressiert.
