Bildqualität und Komprimierung

06.08.2009 09:00:00
Beim Komprimieren von Daten wird die Speichergröße verringert. Bei einigen Verfahren entstehen dabei jedoch Verluste, die die Qualität der Datei beeinflussen.

Das Komprimieren von Daten verfolgt einen einfachen Zweck: Die Dateigröße soll kleiner werden. Dadurch lassen sich die Daten leichter speichern und vor allem schneller übertragen. Durch die Komprimierung können jedoch auch Informationen verloren gehen – man spricht in diesem Zusammenhang von „verlustbehafteter Komprimierung“.

JPEG-Dateien


Quelle:
Sandra Küchler Zu den bekanntesten komprimierten Formaten zählt Jpeg („Joint Photographers Expert Group“). Das Kompressionsverfahren läuft in mehreren Stufen ab: Zunächst werden die Bilddaten – noch verlustfrei – in das YUV-Farbmodell überführt. Dann wird für jeden Pixel die Chrominanzinformation reduziert. Anschließend werden die Bilddaten in Blöcke unterteilt und ein durchschnittlicher Farb- und Sättigungswert für jeden Block ermittelt. Dadurch entstehen zum Teil gravierende Bildverluste. Jedes Speichern eines Jpeg-Bildes vervielfacht den Datenverlust. Die Wahl der höchsten Jpeg-Qualitätsstufe kann diesen Effekt abmildern.

LZW-Verfahren

Die Algorithmen des LZW-Verfahrens („Lempel Ziv Welch“) wurden 1978 entwickelt und 1984 verbessert. Sie ermöglichen eine verlustfreie Kompression, die sich optional für TIF-Dateien verwenden lässt. Komprimiert werden Elemente, die sich wiederholen. Auch das GIF-Format setzt den Algorithmus ein. Die Patente für das Verfahren sind mittlerweile ausgelaufen, so dass es problemlos benutzt werden kann.

GIF-Dateien


Quelle:
Sandra Küchler Wie bereits erwähnt setzen GIF-Dateien den LZW-Algorithmus ein. GIF steht für „Graphics Interchange Format“. Es wurde 1987 von Compuserve für das Web eingeführt und umfasst 256 Farben. Vektorgrafiken werden gerastert, da GIF ein Bitmap-Format ist. Aufgrund des Farbumfangs eignet sich das Format weniger für hochaufgelöste Bilder mit vielen Details. Möglich sind auch animierte GIF-Dateien. Ein „Interlaced GIF“ überträgt die Bilddaten in verschiedenen Qualitätsstufen. Das Gesamtbild wird schrittweise so aufgebaut.

Lauflängenkodierung

Eine weitere Kompressionsmethode ist die Lauflängenkodierung. Bei Wiederholungen in Daten wird die entsprechende Stelle nur einmal mit der Anzahl der Wiederholungen gespeichert. Ältere Dateiformate, zum Beispiel das Bitmap-Format oder Targa, arbeiten mit dieser Art der Komprimierung. Die Dateiendung „.rle“ deutet in Windows auf komprimierte Bitmap-Dateien hin, „.bmp“ auf unkomprimierte.

Zip-Archive


Quelle:
Sandra Küchler In den Zip-Archiven lassen sich ganze Verzeichnisbäume archivieren und komprimieren. 1989 entwickelt, komprimiert das Zip-Format die enthaltenen Dateien einzeln. Dadurch ist es möglich, Daten zu einem Zip-Archiv hinzuzufügen oder von ihm zu entfernen. Die Datenkompression erfolgt mit dem verlustfreien Verfahren Deflate. Es kombiniert den Lempel-Ziv-Storer-Szymanski-Algorithmus mit der Huffman-Codierung. Zeichenfolgen, die mehrfach vorkommen, werden ersetzt. Deflate wird auch beim Tif-Format und bei PNG-Dateien eingesetzt.

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