Redundanz und Kompression
Das Abspeichern von Daten ist nicht kostenlos – es kostet Speicherplatz. Speicherplatz kostet wiederum Geld (in der Anschaffung), Platz (im Gerät) und Ressourcen (in der Herstellung).
Wir profitieren als in vielerlei Hinsicht davon, wenn unsere Dateien (Dokumente, Bilder, Videos, etc.) so wenig Speicherplatz einnehmen wie möglich.
Das erreichen wir unter anderem durch das Entfernen redundanter Informationen. Wir sprechen von Redundanz, wenn bestimmte Informationseinheiten in einer Informationsquelle mehrfach vorhanden sind. Die Informationseinheit ist redundant, wenn Sie jeweils ohne Informationsverlust weggelassen werden kann.
«Die Pilotin fliegt das Flugzeug sicher durch die Lüfte.»
Die Informationseinheit «durch die Lüfte» ist in diesem Satz redundant. Wo soll man ein Flugzeug denn auch sonst fliegen? Wir können sie weglassen, ohne dass der Satz an Informationsgehalt verliert:
«Die Pilotin fliegt das Flugzeug sicher.».
Wenn wir im obigen Alltagsbeispiel die redundante Information entfernen, erreichen wir eine gewisse Kompression: Dieselbe Information nimmt weniger Platz ein, da wir 10 Buchstaben entfernt haben.
Die Datenkompression ist ein Vorgang, bei dem die Darstellung digitaler Informationen optimiert wird, um die benötigte Datenmenge zu reduzieren. Die Information wird dabei verdichtet oder reduziert.
Bei der Datenkompression unterscheiden wir also zwischen dem Verdichten und dem Reduzieren von Information. Damit einher geht die Unterscheidung zwischen verlustfreier und verlustbehafteter Kompression.
- verlustfreie Kompression
- Information wird verdichtet.
- Es geht keine Information verloren.
- Der Vorgang ist umkehrbar: Wir können die ursprünglichen Daten eins-zu-eins wiederherstellen.
- Stärke der Kompression ist begrenzt.
- verlustbehaftete Kompression
- Information wird reduziert.
- Ein Teil der Information geht verloren.
- Der Vorgang ist unumkehrbar: verlustbehaftete Kompression lässt sich nicht rückgängig machen.
- Theoretisch beliebig starke Kompression möglich.
Im obigen Alltagsbeispiel sehen wir eine verlustfreie Kompression: Es geht keine Information verloren.
Der Vorgang lässt damit auch (mehr oder weniger) rückgängig machen: Wir kommen vielleicht nicht mehr auf genau denselben Satz, aber wir wissen immer noch mit Sicherheit, dass die Pilotin durch die Lüfte fliegt.