Datenkompression
Der Begriff der Datenkompression beschreibt einen umkehrbaren Vorgang, der bei der Übertragung von Daten bzw. Informationen zwischen elektronischen Geräten zur Anwendung kommen kann. Ziel der Kompression sind höhere Übertragungsraten und / oder kürzere Übertragungszeiten. Die Datenkompression kommt häufig im Computer- und Mobilfunkbereich zum Einsatz.
Die Prinzipien der Datenkompression
Sinnvoll ist eine Datenkompression immer dann, wenn große Datenmengen auf Grund fehlender Alternativen nur mit eingeschränktem Tempo übertragen werden können. Spezielle Software-Programme und Tools – die so genannten Codierer – ordnen die Datenmengen bzw. die Informationen in der Art an, das in kürzester Zeit auf sie zugegriffen werden kann. Darüber hinaus können gleichartige Informationen zusammengefasst werden, was den Speicherbedarf ebenfalls reduziert. In gewisser Weise ist die Komprimierung daher vergleichbar mit einem Karton (z.B. beim Umzug). Wer seine Habseligkeiten ordentlich und sinnvoll in dem Karton anordnet, spart Platz und kann mehr Hausrat darin unterbringen als jemand, der alles nur unsortiert hineinwirft.
Wenn die Informationsstränge nach dem Codieren dann verschickt wurden, müssen sie im Zielgerät natürlich wieder hergestellt werden. Das übernimmt dann der so genannte Decodierer, der an den Informationen eine Datendekompression durchführt. Übertragungsfehler mal außen vor gelassen, sind dann alle Daten in kürzester Zeit übertragen worden und stehen nun wieder in vollem Umfang für den Zugriff bereit. Für unseren Umzug bedeutet das vollen Zugriff, auch auf die Daten, die im Umzugskarton ganz unten gelagert wurden.
Die Datenkompressionsverfahren
Im Wesentlichen kommen heute zwei unterschiedliche Arten der Datenkompression zum Einsatz, die sich durch ihre Arbeitsweise unterscheiden. Falls es sich um wichtige und unverzichtbare Daten handelt, werden alle Informationen und Zeichenketten komplett komprimiert und nach der Übertragung wieder hergestellt. Dieses Verfahren bezeichnet man als eine verlustlose Datenkompression. Eine andere Möglichkeit ist die Verlust-Kompression. Hier werden unwichtige bzw. verzichtbare Informationen beim Codiervorgang außer Acht gelassen. Natürlich können die hierbei auch nur die letztlich komprimierten Daten wieder decodiert werden, die entfernten Informationen sind für den Empfänger verloren.
Anwendungsbereiche für Datenkompression
Eines der einfachsten, aber anschaulichsten Beispiele für die Datenreduzierung durch eine Kompression findet sich bei der Übertragung von Texten. Häufig wiederkehrende Worte wie „UND“ oder „DER“ werden zwar korrekt gespeichert, bei der Kompression reicht aber jeweils ein Wort und die Information, an welchen Textstellen überall dieses Wort steht. Im Verlauf der Dekompression werden dann alle Worte wieder eingesetzt und es entsteht ein Abbild des Originaldokuments.
Ähnliche Verfahren kommen bei der Speicherung von Bildern zum Einsatz. Auch hier wird (bei bestimmten Bildformaten) nicht jeder einzelne Bildpunkt mit seinen einzelnen Farbinformationen untersucht. Eine platzsparende Alternative ist es, dem Programm zu sagen wie oft und wo Farbe X.Y und Z benötigt wird.
Das wohl bekannteste Beispiel für eine verlustbehaftete Kompression ist die Umwandlung von herkömmlichen Musikdateien (WAV) in das MP3-Format. Alle für das menschliche Ohr nicht hörbare Frequenzen (etwa zwischen 20 Hz bis etwa 18 KHz) werden entfernt, was die Datengröße einer herkömmlichen Musikdatei (etwa 40 MB) auf ca. 4 MB reduziert. Zwar können MP3-Dateien auch wieder dekodiert werden, die entfernten Informationen sind aber natürlich verloren und können – weil sie nicht übertragen wurden – auch nicht rekonstruiert werden.
Datenkompression am PC
Speziell im Computerbereich existieren eine ganze Anzahl von Programmen zum codieren und decodieren aller Arten von Dateien. Damit kann jeder Nutzer alle Arten von Daten komprimieren, um die Datenmenge (auch ohne Verluste) zu verringern. Die bekanntesten Tools sind „WinRAR“, „WinZIP“ und „WinACE“.
