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Die Dateikomprimierung ist ein wesentlicher Bestandteil der Funktionsweise des Webs. Es ermöglicht uns, Dateien zu übertragen, die sonst zu viel Bandbreite und Zeit in Anspruch nehmen würden. Wann immer Sie auf ZIP-Dateien zugreifen oder JPEG-Bilder anzeigen, profitieren Sie von der Dateikomprimierung.
Daher haben Sie sich wahrscheinlich irgendwann eine Frage gestellt: Wie funktioniert die Dateikomprimierung? Hier ist ein grundlegender Einblick in die Funktionsweise der Komprimierung.
Was bedeutet Kompression?
Einfach ausgedrückt, ist die Dateikomprimierung (oder Datenkomprimierung) der Vorgang, die Größe einer Datei zu reduzieren, während die Originaldaten erhalten bleiben. Dadurch nimmt die Datei weniger Speicherplatz auf einem Speichergerät ein und erleichtert die Übertragung über das Internet oder auf andere Weise.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Komprimierung nicht unendlich ist. Während das Komprimieren einer Datei in eine ZIP-Datei ihre Größe verringert, können Sie die Datei nicht weiter komprimieren, um die Größe weiter auf Null zu reduzieren.
Im Allgemeinen wird die Dateikomprimierung in zwei Haupttypen unterteilt: verlustbehaftet und verlustfrei. Schauen wir uns an, wie beides der Reihe nach funktioniert.
So funktioniert die Dateikomprimierung: Verlustbehaftete Komprimierung
Die verlustbehaftete Komprimierung reduziert die Dateigröße, indem unnötige Informationsbits entfernt werden. Es kommt am häufigsten in Bild-, Video- und Audioformaten vor, bei denen eine perfekte Darstellung der Quellmedien nicht erforderlich ist. Viele gängige Formate für diese Medientypen verwenden verlustbehaftete Komprimierung; MP3 und JPEG sind zwei beliebte Beispiele.
Eine MP3 enthält nicht alle Audioinformationen der Originalaufnahme – stattdessen gibt sie einige Geräusche aus, die Menschen nicht hören können. Sie würden sowieso nicht bemerken, dass sie fehlen, so dass das Entfernen dieser Informationen zu einer geringeren Dateigröße ohne grundsätzliche Nachteile führt.
Wo kann ich etwas ausdrucken?
In ähnlicher Weise entfernen JPEGs unwichtige Teile von Bildern. In einem Bild mit blauem Himmel kann die JPEG-Komprimierung beispielsweise alle Himmelspixel in ein oder zwei Blautöne ändern, anstatt Dutzende verschiedener Farbtöne zu verwenden.
Je stärker Sie jedoch eine Datei komprimieren, desto deutlicher wird der Qualitätsabfall. Sie haben dies wahrscheinlich bei schlammigen MP3-Dateien erlebt, die auf YouTube hochgeladen wurden. Vergleichen Sie beispielsweise diesen hochwertigen Musiktitel:
Mit dieser stark komprimierten Version desselben Songs:
Eine verlustbehaftete Komprimierung ist geeignet, wenn eine Datei mehr Informationen enthält, als Sie für Ihre Zwecke benötigen. Nehmen wir zum Beispiel an, Sie haben eine riesige RAW-Bilddatei. Während Sie diese Qualität wahrscheinlich beibehalten möchten, wenn Sie das Bild auf ein großes Banner drucken, ist es sinnlos, die RAW-Datei auf Facebook hochzuladen.
Das Bild enthält so viele Daten, die bei der Betrachtung auf Social-Media-Sites nicht auffallen. Das Komprimieren des Bildes zu einem hochwertigen JPEG wirft einige Informationen aus, aber das Bild sieht mit bloßem Auge fast gleich aus. Sehen unser Vergleich gängiger Bildformate für einen tieferen Einblick.
Verlustbehaftete Kompression im allgemeinen Gebrauch
Wie bereits erwähnt, eignet sich die verlustbehaftete Komprimierung für die meisten Medienformen. Aus diesem Grund ist es für Unternehmen wie Spotify und Netflix von entscheidender Bedeutung, ständig riesige Mengen an Informationen zu übertragen. Die Reduzierung der Dateigröße so weit wie möglich bei gleichzeitiger Beibehaltung der Qualität macht ihren Betrieb effizienter. Können Sie sich vorstellen, dass jedes YouTube-Video in seinem ursprünglichen unkomprimierten Format gespeichert und übertragen wurde?
Die verlustbehaftete Komprimierung funktioniert jedoch nicht so gut für Dateien, bei denen alle Informationen entscheidend sind. Beispielsweise würde die Verwendung einer verlustbehafteten Komprimierung für eine Textdatei oder eine Tabellenkalkulation zu einer verzerrten Ausgabe führen. Sie können wirklich nichts wegwerfen, ohne das Endprodukt ernsthaft zu beschädigen.
Beim Speichern in einem verlustbehafteten Format können Sie oft die Qualität einstellen. Viele Bildbearbeitungsprogramme haben beispielsweise einen Schieberegler, um die Qualität eines JPEGs von 0-100 auszuwählen.
Das Speichern von etwa 90 oder 80 Prozent reduziert die Dateigröße ziemlich, mit geringem Unterschied für das Auge. Aber das Speichern in schlechter Qualität oder das wiederholte Speichern derselben Datei in einem verlustbehafteten Format wird sie beeinträchtigen.
Unten sehen Sie ein Beispiel dafür (klicken Sie, um die größeren Bilder zu sehen). Auf der linken Seite ist das Originalbild heruntergeladen von Pixabay als JPEG-Datei. Das mittlere Bild ist das Ergebnis der Speicherung als JPEG mit 50 Prozent Qualität. Und das Bild ganz rechts zeigt das Originalbild, das stattdessen als JPEG mit 10 Prozent Qualität gespeichert wurde.
Bildergalerie (3 Bilder) Expandieren Expandieren Expandieren Nah dranAuf den ersten Blick sieht das mittlere Bild nicht schlecht aus. Die Artefakte an den Rändern der Kästchen erkennt man nur beim Heranzoomen. Das Bild ganz rechts sieht natürlich sofort furchtbar aus.
Vor dem Zuschneiden für den Upload waren die Dateigrößen 874 KB, 310 KB bzw. 100 KB.
So funktioniert die Dateikomprimierung: Verlustfreie Komprimierung
Die verlustfreie Komprimierung ist eine Möglichkeit, die Dateigröße zu reduzieren, sodass Sie die Originaldatei perfekt rekonstruieren können. Im Gegensatz zur verlustbehafteten Komprimierung wirft es keine Informationen aus. Stattdessen funktioniert die verlustfreie Komprimierung im Wesentlichen durch das Entfernen von Redundanz.
Was ist der Unterschied zwischen 1080i und 1080p
Nehmen wir ein einfaches Beispiel, um zu zeigen, was das bedeutet. Unten ist ein Stapel von 10 Steinen: zwei blaue, fünf gelbe und drei rote. Dieser Stapel ist eine einfache Möglichkeit, diese Blöcke zu veranschaulichen, aber es gibt auch eine andere Möglichkeit.
Anstatt alle 10 Blöcke anzuzeigen, können wir alle bis auf einen von jeder Farbe entfernen. Wenn wir dann Zahlen verwenden, um anzuzeigen, wie viele Steine jeder Farbe es gab, haben wir genau die gleichen Informationen mit weit weniger Steinen dargestellt. Statt 10 Steine brauchen wir jetzt nur noch drei.
Dies ist eine einfache Veranschaulichung, wie eine verlustfreie Komprimierung möglich ist. Es speichert dieselben Informationen auf effizientere Weise, indem Redundanzen entfernt werden. Betrachten Sie eine tatsächliche Datei mit der folgenden Zeichenfolge:
mmmmmuuuuuuuooooooooooooKann in die folgende, viel kürzere Form 'komprimieren':
m5u7o12Dadurch können wir sieben statt 24 Zeichen verwenden, um dieselben Daten darzustellen, was eine erhebliche Einsparung darstellt.
Verlustfreie Kompression im Alltag
Wie oben erwähnt, ist die verlustfreie Komprimierung in Fällen wichtig, in denen Sie keine der Originaldateien entfernen können. Wenn Sie neugierig waren, wie ZIP-Dateien funktionieren, ist dies die Antwort.
Wenn Sie eine ZIP-Datei aus einem unter Windows ausführbaren Programm erstellen, verwendet es verlustfreie Komprimierung. Die ZIP-Dateikomprimierung ist eine effizientere Möglichkeit, das Programm zu speichern, aber wenn Sie es entpacken (dekomprimieren), sind alle Originalinformationen vorhanden. Wenn Sie ausführbare Dateien mit verlustbehafteter Komprimierung komprimieren, wäre die entpackte Version beschädigt und unbrauchbar.
Zu den gängigen verlustfreien Formaten gehören PNG für Bilder, FLAC für Audio und ZIP. Verlustfreie Formate für Videos sind selten, da sie enorm viel Platz beanspruchen würden.
Wann Sie verlustbehaftete vs. verlustfreie Kompression verwenden sollten
Nachdem wir uns nun beide Formen der Dateikomprimierung angesehen haben, fragen Sie sich vielleicht, wann Sie die eine oder andere verwenden sollten. Wie sich herausstellt, gibt es keine „bessere“ Form der Komprimierung – alles hängt davon ab, wofür Sie die Dateien verwenden.
Im Allgemeinen sollten Sie eine verlustfreie Komprimierung verwenden, wenn Sie eine perfekte Kopie des Quellmaterials wünschen, und eine verlustbehaftete Komprimierung, wenn eine unvollständige Kopie gut genug ist. Schauen wir uns ein weiteres Beispiel an, um zu sehen, wie sie in Harmonie zusammenarbeiten können.
Sagen Sie, dass Sie gerade habe deine alte CD-Sammlung ausgegraben und möchte sie digitalisieren So haben Sie Ihre gesamte Musik auf Ihrem Computer. Wenn Sie Ihre CDs rippen, ist es sinnvoll, ein Format wie FLAC zu verwenden, das verlustfrei ist. Auf diese Weise haben Sie eine Masterkopie auf Ihrem Computer, die so gut ist wie die Original-CD.
Später möchten Sie vielleicht etwas Musik auf Ihr Handy oder einen alten MP3-Player laden, damit Sie unterwegs Musik hören können. Es ist dir wahrscheinlich egal, dass deine Musik dafür in perfekter Qualität ist, also kannst du Konvertieren Sie die FLAC-Dateien in MP3 . Dadurch erhalten Sie eine Audiodatei, die immer noch perfekt hörbar ist, aber nicht so viel Platz auf Ihrem Mobilgerät einnimmt. Die Qualität der vom FLAC konvertierten MP3 ist so gut, als ob Sie eine komprimierte MP3 direkt von der Original-CD erstellt hätten. Du kannst sogar komprimieren Sie ein Video direkt auf Ihrem iPhone .
Der Datentyp, der in einer Datei dargestellt wird, kann auch bestimmen, welche Komprimierungsart am besten geeignet ist. Da PNG-Bilder eine verlustfreie Komprimierung verwenden, bieten sie kleine Dateigrößen für Bilder mit viel einheitlichem Speicherplatz, wie z. B. Computer-Screenshots. Sie werden jedoch feststellen, dass PNGs viel mehr Platz einnehmen, wenn sie das Durcheinander von Farben in realen Fotos darstellen.
Bedenken bei der Dateikomprimierung
Wie wir gesehen haben, ist das Konvertieren von verlustfreien Formaten in verlustbehaftete Formate in Ordnung, ebenso wie das Konvertieren eines verlustfreien Formats in ein anderes. Sie sollten jedoch niemals ein verlustbehaftetes Format in ein verlustfreies Format konvertieren, und Sie sollten sich davor hüten, ein verlustbehaftetes Format in ein anderes zu konvertieren.
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Das Konvertieren von verlustbehafteten Formaten in verlustfreie Formate ist einfach Platzverschwendung. Denken Sie daran, dass verlustbehaftete Formate Daten verwerfen; Es ist unmöglich, diese Daten wiederherzustellen.
Angenommen, Sie haben eine MP3-Datei mit 3 MB. Das Konvertieren in FLAC kann zu einer 30-MB-Datei führen, aber diese 30 MB enthalten genau die Sounds, die die viel kleineren MP3-Dateien gemacht haben. Beim Zurückkonvertieren in ein verlustfreies Format werden die Informationen, die die MP3-Komprimierung verworfen hat, nicht wiederhergestellt.
Schließlich wird, wie bereits erwähnt, die Konvertierung eines verlustbehafteten Formats in ein anderes (oder wiederholtes Speichern im selben Format) die Qualität weiter verschlechtern. Jedes Mal, wenn Sie die verlustbehaftete Komprimierung anwenden, gehen mehr Details verloren. Dies wird immer deutlicher, bis die Datei im Wesentlichen ruiniert ist.
Wie funktioniert Kompression? Jetzt wissen Sie
Wir haben uns sowohl die verlustbehaftete als auch die verlustfreie Komprimierung angesehen, um zu sehen, wie sie funktionieren. Jetzt wissen Sie, wie es möglich ist, eine Datei mit einer kleineren Größe als ihre ursprüngliche Form zu speichern, und wie Sie die beste Methode für Ihre Anforderungen auswählen.
Natürlich sind die Algorithmen, die entscheiden, welche Daten bei verlustbehafteten Methoden weggeworfen werden und wie redundante Daten am besten in verlustfreier Komprimierung gespeichert werden, viel komplizierter, als wir hier erklärt haben. Bei Interesse gibt es zu diesem Thema noch viel mehr zu entdecken.
Sie haben die verlustfreie Komprimierung ausprobiert und möchten etwas an einen Freund senden? Probieren Sie diese schnellen Möglichkeiten aus, um große Dateien online zu übertragen. Und wenn du Hilfe brauchst Komprimieren großer Audiodateien , hier sind einige einfache und effektive Möglichkeiten.
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Ben ist stellvertretender Redakteur und Onboarding Manager bei MakeUseOf. Er hat seinen IT-Job 2016 aufgegeben, um Vollzeit zu schreiben, und hat es nie bereut. Seit über sieben Jahren berichtet er als professioneller Autor über technische Tutorials, Videospielempfehlungen und mehr.
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