Komprimieren

Komprimieren bezeichnet in der Informatik den Prozess, die Größe von Daten oder Signalen durch effizientere Codierung zu reduzieren. Ziel ist es, dieselbe Information mit weniger Bitmengen abzubilden, oft um Speicherplatz zu sparen oder Übertragungsbandbreite zu verringern.

Man unterscheidet grob zwischen verlustfreier und verlustbehafteter Kompression. VerlPS: Verluste mindern die exakte Wiedergabe der Originaldaten nicht, sodass die ursprüngliche Information vollständig rekonstruiert werden kann. Verlustbehaftete Kompression entfernt oder verfälscht unwichtige oder schwer wahrnehmbare Teile der Daten, wodurch deutlich größere Reduktionen möglich sind, allerdings mit Qualitätsverlusten. Typische Einsatzgebiete unterscheiden sich entsprechend: verlustfreie Verfahren werden bevorzugt bei Textdateien, Programmen oder Archivdaten, verlustbehaftete Verfahren bei Bildern, Audio und Video.

Zu den verlustfreien Verfahren gehören LZ77/LZ78, LZW, Deflate (eine Kombination aus LZ77 und Huffman-Codierung) sowie Huffman- und arithmetische Codierung. Verlustbehaftete Methoden basieren oft auf Transformkodierung und Quantisierung, Psychoakustik oder Blickpunkten der Wahrnehmung, wie sie in JPEG (Bild), MP3/MPEG (Audio) oder H.264/H.265 (Video) verwendet werden. Die Wahl hängt ab von gewünschter Kompressionsrate, Geschwindigkeit und erforderlicher Wiedergabequalität.

Anwendung finden Kompressionsverfahren in Dateispeicherung, Archivierung, Dateitransfer, Streaming und Medienverarbeitung. Daten, die bereits randomisiert, verschlüsselt oder stark komprimiert sind, lassen sich kaum weiter reduzieren. Theoretisch beruht Kompression auf Informationsmessung (Entropie) nach der Informationstheorie von Shannon; es gibt fundamentale Grenzen, die durch Rate-Distortion-Theorie beschrieben werden.