Reduktion der Datengröße Was ist Datenkompression (Datenkomprimierung)?

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Datenkompression bezeichnet den Vorgang der Reduktion der Größe digitaler Daten mithilfe von Algorithmen. Die Daten benötigen dadurch beispielsweise weniger Speicherplatz auf einer Festplatte oder lassen sich schneller über ein Netzwerk übertragen. Grundsätzlich kann zwischen verlustfreien und verlustbehafteten Datenkomprimierungsverfahren unterschieden werden.

Die Datenkompression, auch als Datenkomprimierung bezeichnet, zählt wie die Datendeduplizierung zu den Datenreduktionsverfahren. Unter Datenkompression versteht man den Vorgang der Reduktion der Größe digitaler Daten. Diese Reduktion findet mithilfe verschiedener Methoden und Komprimierungsalgorithmen statt.

Ziel der Datenkompression ist es, dass die Daten beispielsweise auf einem Speichermedium wie einer Festplatte weniger Speicherplatz benötigen oder dass sie sich schneller über ein Netzwerk übertragen lassen und weniger Bandbreite benötigen. Die Datenkomprimierung wird aber auch eingesetzt, um die Leistung und Effizienz von Anwendungen, zum Beispiel durch I/O-Reduktion oder bessere Cache- und Übertragungsperformance, zu verbessern.

Zur Reduktion der Daten werden typischerweise Redundanzen wie Wiederholungen oder irrelevante Informationen, zum Beispiel für den Menschen nicht wahrnehmbare Details, entfernt. Die Umkehrung der Datenkompression ist die Datendekompression oder die Datendekomprimierung. Sowohl die Komprimierung als auch die Dekomprimierung erfordern Rechenleistung und Rechenzeit. Durch den Einsatz komplexerer Algorithmen und mehr Rechenzeit lassen sich in der Regel höhere Kompressionsraten erreichen. Bei der Auswahl geeigneter Methoden und Algorithmen zur Datenkompression findet daher eine Abwägung zwischen Kompressionsrate, Komplexität und Ressourcenbedarf statt.

Unterscheidung zwischen verlustfreier und verlustbehafteter Datenkompression

Grundsätzlich wird zwischen der verlustfreien und der verlustbehafteten Datenkompression unterschieden. Bei der verlustfreien Kompression lassen sich aus den komprimierten Daten durch Dekompression die Originaldaten exakt wiederherstellen.

Eine typische Technik der verlustfreien Datenkomprimierung ist die Huffman-Kodierung. Bei dieser Art der Kodierung werden den öfters vorkommenden Symbolen kürzere Codes und den weniger oft vorkommenden Symbolen längere Codes zugewiesen. Auch wörterbuchbasierte Ansätze, die über die Form kurzer Verweise (Codes) auf ein zentrales Wörterbuch sich wiederholende Sequenzen durch kürzere Darstellungen ersetzen, kommen zum Einsatz.

Bei der verlustbehafteten Kompression ist durch Dekompression keine vollständige Wiederherstellung der Originaldaten möglich. Ein Teil der Informationen geht durch die verlustbehaftete Datenkompression verloren. Die dekomprimierten Daten erreichen nicht wieder das gleiche Qualitätsniveau wie die Originaldaten. In der Regel handelt es sich aber bei den verloren gegangenen Informationen um „unwichtige“ oder für die menschliche Wahrnehmung irrelevante Informationen. Verlustbehaftete Verfahren werden häufig für die Bild- oder Video- und Audiodatenkompression eingesetzt. Typische Techniken der verlustbehafteten Datenkomprimierung sind die Transformationskodierung, Quantisierung oder Wahrnehmungscodierung.

Beispiele für verlustfreie und verlustbehaftete Formate der Datenkomprimierung

Zu den verlustfreien Formaten der Datenkomprimierung zählen zum Beispiel:

• ZIP-Archivformat,

• PNG-Bildformat,

• FLAC-Audioformat.

Verlustbehaftete Formate der Datenkomprimierung sind beispielsweise:

• JPEG-Bildformat,

• MP3- und AAC-Audioformate,

• Videoformate wie H.264 (MPEG-4 Part 10 / AVC) und H.265 (HEVC).

Verdichtete Daten

Was sind Datenkompressionsverfahren?

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