Daten-Komprimierung

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Was ist Datenkomprimierung?

Bei der Datenkomprimierung werden Daten codiert, umstrukturiert oder auf andere Weise geändert, um ihre Größe zu verringern. Grundsätzlich geht es darum, Informationen mit weniger Bits als der ursprünglichen Darstellung neu zu codieren.

Die Komprimierung erfolgt durch ein Programm, das mithilfe von Funktionen oder einem Algorithmus ermittelt, wie die Größe von Daten reduziert werden kann. So kann ein Algorithmus etwa eine Bitfolge durch eine kürzere Bitfolge darstellen, indem zum Konvertieren der einen Bitfolge in die andere ein „Referenzwörterbuch“ verwendet wird. Es gibt auch die Möglichkeit, dass eine Formel einen Verweis oder Zeiger auf einen Datenstring einfügt, den das Programm bereits gesehen hat. Ein gutes Beispiel dafür ist die Bildkomprimierung. Wenn im gesamten Bild eine Farbsequenz wie „Blau, Rot, Rot, Blau“ vorkommt, kann die Formel diesen Datenstring in ein einzelnes Bit umwandeln, wobei die zugrunde liegenden Informationen beibehalten werden.

Bei der Textkomprimierung werden normalerweise alle unnötigen Zeichen entfernt und stattdessen ein einzelnes Zeichen als Referenz für einen String mit wiederholten Zeichen eingefügt. Anschließend wird eine kürzere Bitfolge durch eine häufigere Bitfolge ersetzt. Mit geeigneten Techniken lässt sich die Größe einer Textdatei – und damit ihre Gesamtgröße – durch das Komprimieren von Daten effektiv um 50 % oder mehr reduzieren.

Bei der Datenübertragung kann die Komprimierung für den Inhalt oder die gesamte Übertragung ausgeführt werden. Werden Informationen online gesendet oder empfangen, können größere Dateien einzeln, mit anderen oder als Teil einer Archivdatei in einem der vielen komprimierten Formate wie ZIP, RAR, 7z oder MP3 übertragen werden.

Verlustbehaftete ggü. verlustfreier Komprimierung

Die Komprimierung wird meistens in „verlustbehaftet“ und „verlustfrei“ unterteilt. Um sich für die passende Methode zu entscheiden, sollte man deren jeweilige Stärken und Schwächen kennen:

Verlustfreie Komprimierung: Entfernt Bits durch Finden und Entfernen statistischer Redundanzen. Genau genommen werden durch diese Technik keine Informationen entfernt. Bei der verlustfreien Komprimierung ist das Komprimierungsverhältnis häufig geringer. Dies hat aber den Vorteil dass keine Daten in der Datei verloren gehen. Dieser Aspekt ist dann wichtig, wenn uneingeschränkte Qualität gefordert ist wie bei Datenbankinformationen oder professionellen Mediendateien. Formate wie FLAC und PNG bieten eine verlustfreie Komprimierung.
Verlustbehaftete Komprimierung: Verringert die Größe, indem unnötige Informationen gelöscht und die Komplexität vorhandener Informationen verringert werden. Durch verlustbehaftete Komprimierung kann ein viel höheres Komprimierungsverhältnis erzielt werden, was allerdings auf Kosten der Datenqualität gehen kann. JPEG ist ein Format mit verlustbehafteter Komprimierung und MP3 basiert auf verlustbehafteter Komprimierung.

Einsatz von Datenkomprimierung

Die meisten Unternehmen setzen heute in großem Umfang auf Datenkomprimierung, denn wo die funktionale Qualität von Daten zunimmt, müssen Probleme hinsichtlich Speicherkapazität gelöst werden. Und Datenkomprimierung ist hier eines der wichtigsten Werkzeuge. Es gibt eine Reihe von Dateitypen, die häufig komprimiert werden:

Komprimierung von Audiodateien: Die Komprimierung von Audiodateien wird mit Audiocodecs umgesetzt und ist notwendig, damit Bandbreite und Speichergrenzen nicht überschritten werden. Die Audiokomprimierung kann entweder verlustbehaftet oder verlustfrei sein. MP3 ist hier der wohl bekannteste verlustbehaftete Codec. FLAC ist ein verlustfreies Codierungsformat.
Videokomprimierung: Videos kombinieren Bild- und Audiokomprimierung. Normalerweise gibt es für jeden Bestandteil eines Videos einzelne Codecs, die dann zu einem Komprimierungscodec zusammengefasst werden. Da bei nicht komprimierten Videodateien hohe Datenraten anfallen, werden die meisten verlustbehaftet komprimiert. Am häufigsten kommt dabei das (verlustbehaftete) Komprimierungsformat MPEG zum Einsatz.

Warum Datenkomprimierung für Sie wichtig ist

Der wohl größte Vorteil der Komprimierung ist jener der Reduzierung, und zwar von Speicherhardware, Datenübertragungszeit und Kommunikationsbandbreite. Hierdurch können erhebliche Kosten eingespart werden. Komprimierte Dateien benötigen viel weniger Speicherkapazität als nicht komprimierte Dateien. So lassen sich die Speicherkosten immens reduzieren. Außerdem braucht eine komprimierte Datei weniger Zeit für die Übertragung und verbraucht weniger Netzwerkbandbreite. Auch das kann zu Einsparungen beitragen und steigert darüber hinaus die Produktivität.

Der wesentliche Nachteil bei der Datenkomprimierung sind die erhöhten Rechenressourcen, die zum Komprimieren von Daten anfallen. Aus diesem Grund setzen Anbieter von Komprimierungslösungen bevorzugt auf die Optimierung von Geschwindigkeit und Ressourceneffizienz, damit umfangreiche Komprimierungsaufgaben nicht so sehr zu Buche schlagen.

Warum Datenkomprimierung für Sie wichtig ist