Datenkompression: Verlustfrei vs. Verlustbehaftet

Was sind Kompressionsartefakte und Datenkompression?

Kompressionsartefakte sind unerwünschte Effekte oder sichtbare Veränderungen in der Qualität von digitalen Medien, die durch die Anwendung von Datenkompression verursacht werden.

Datenkompression ist ein Verfahren, das verwendet wird, um die Dateigröße von digitalen Medien wie Bildern, Videos, oder Audio zu reduzieren, um Speicherplatz zu sparen oder die Übertragungsgeschwindigkeit zu verbessern.

Es gibt zwei Hauptarten der Datenkompression

Verlustfreie Kompression

Bei dieser Methode wird die Dateigröße reduziert, ohne dabei Informationen zu verlieren. Es werden keine Qualitätsverluste beobachtet und die ursprünglichen Daten können vollständig wiederhergestellt werden.

Beispiele für verlustfreie Kompressionsformate sind PNG für Bilder und FLAC für Audio.

Verlustbehaftete Kompression

Diese Methode führt zu einem Qualitätsverlust, da einige Daten entfernt werden, um die Dateigröße zu reduzieren. Die Qualitätseinbußen sind oft für das menschliche Auge oder Ohr akzeptabel und ermöglichen erhebliche Einsparungen bei der Dateigröße.

Beispiele für verlustbehaftete Kompressionsformate sind JPEG für Bilder, MP3 für Audio und verschiedene Videoformate wie MPEG. Deshalb nennt man auch umgangsprachloch die Kompressionsartefakte JPEG-Artefakte. 

Links erkennt man die JPEG-Artefakte gut

Woran erkennt man eine Verlustbehaftete Datenkompression?

Kompressionsartefakte können in Form von Blockbildung, Unschärfe, Farbveränderungen oder anderen visuellen oder auditiven Unregelmäßigkeiten auftreten, besonders wenn die Daten stark komprimiert wurden.

Vor- und Nachteile von Datenkompression

Vorteile:

1. Speicherplatzersparnis: Komprimierte Daten benötigen weniger Speicherplatz auf Datenträgern oder in der Cloud.
2. Schnellere Übertragung: Durch die Reduktion der Datenmenge können komprimierte Daten schneller über Netzwerke übertragen werden.
3. Bandbreiteneffizienz: Kompression optimiert die Nutzung der verfügbaren Bandbreite, was besonders in Umgebungen mit begrenzter Bandbreite von Vorteil ist.

Nachteile:

1. Verlust von Datenqualität: Verlustbehaftete Kompression kann die Qualität von Daten wie Bildern, Audio oder Video beeinträchtigen.
2. Rechenintensität: Die Kompressions- und Dekompressionsalgorithmen erfordern oft eine beträchtliche Rechenleistung.
3. Nicht für alle Daten geeignet: Einige Datenarten lassen sich nicht effektiv komprimieren, was zu minimalen Einsparungen oder sogar einem Anstieg der Dateigröße führen kann.