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Kompressions­
verfahren
Kompressionsverfahren:




Kompressionsverfahren

„ Grund und Bedeutung

„ Abgrenzung

„ Erläuterung




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Kompressionsverfahren: Grund und Bedeutung




Grund und Bedeutung

All over: Verringerung der Dateigröße




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Kompressionsverfahren: Grund und Bedeutung




Grund und Bedeutung

All over: Verringerung der Dateigröße



Ein Kamerabil...
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Kompressionsverfahren: Abgrenzung




Abgrenzung

Methoden zur Kompression:
„ Verringerung des Datenaufkommens (Redundan...
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Kompressionsverfahren: Abgrenzung




Abgrenzung

Methoden zur Kompression:
„ Verringerung des Datenaufkommens (Redundan...
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Kompressionsverfahren: Abgrenzung




Abgrenzung

Methoden zur Kompression:
„ Verringerung des Datenaufkommens (Redundan...
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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Algorithmen in der Bildbearbeitung

„ Verlustfreie Algorithmen
        Huffmann-C...
Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustbehaftete
Komprimierung



                                     MG 53 – Mai 006
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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG




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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG

1. Farbraumumrechnung in YCbCr u...
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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG

1. Farbraumumrechnung in YCbCr un...
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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG

1. Farbraumumrechnung in YCbCr u...
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Farbraumumrechnung in YCbCr und Subsampling ::



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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG

. Einteilung und Kosinustransfor...
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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG

. Einteilung und Kosinustransfor...
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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG

. Einteilung und Kosinustransfor...
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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG

3. Lauflängenkodierung




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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG

3. Lauflängenkodierung
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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG

3. Lauflängenkodierung



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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG

3. Lauflängenkodierung



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Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG

3. Lauflängenkodierung



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Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG

. Umkodierung (Huffmann­Codierung...
Kompressionsverfahren: Erläuterung




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. Umkodierung (Huffmann­Codierung)
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Lauflängenkodierte Farbenfolge                           3x  ...
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Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung)




Lauflängenkodierte Farbenfolge                               ...
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Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung)




Lauflängenkodierte Farbenfolge                               ...
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Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung)



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Kodierung des Binärbaums


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Kodierung des Binärbaums


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Kodierung des Binärbaums


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Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung)



Kodierung des Binärbaums


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Kodierung des Binärbaums


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Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung)



Kodierung des Binärbaums


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Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung)



Kodierung des Binärbaums


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Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung)




Huffmann­  Lauflängen­
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Zusammenfassung JPEG­Kompression

1. Farbraumumrechnung in YCbCr und Subsampling
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Dekodierung von JPEG




                                     MG 53 – Mai 006
Kompressionsverfahren: Erläuterung




Dekodierung von JPEG

„ Alle Kompressionsvorgänge werden rückwärts ausgeführt




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Verlustfreie
Komprimierung



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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustfreie Komprimierung anhand von T IFF




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Verlustfreie Komprimierung anhand von T IFF

„ T IFF erlaubt verlustfreie Komprim...
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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustfreie Komprimierung anhand von T IFF

„ T IFF erlaubt verlustfreie Komprim...
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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustfreie Komprimierung mit LZW
        Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus




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Verlustfreie Komprimierung mit LZW
        Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus


„ Kompr...
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Verlustfreie Komprimierung mit LZW
        Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus


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Verlustfreie Komprimierung mit LZW
        Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus


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Verlustfreie Komprimierung mit LZW
        Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus


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Verlustfreie Komprimierung mit LZW
        kodierung von „Rokokokotten“




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Verlustfreie Komprimierung mit LZW
        dekodierung von „Rokokokotten“




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Verlustfreie Komprimierung mit LZW

„ die Arbeitsweise mit Buchstaben lässt sich
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Verlustfreie Komprimierung mit LZW

„ die Arbeitsweise mit Buchstaben lässt sich...
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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Verlustfreie Komprimierung mit ZIP




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Verlustfreie Komprimierung mit ZIP

„ ZIP unterstützt mehrere Algorithmen

„ bes...
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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Andere Verwendung von Verlustfreien
Komprimierungsalgorithmen




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Kompressionsverfahren: Erläuterung




Andere Verwendung von Verlustfreien
Komprimierungsalgorithmen

„ ZIP (Deflate) zu...
Bildkompressionsverfahren (JPEG, TIFF)
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Bildkompressionsverfahren (JPEG, TIFF)

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a technical speech about image compression algorithms, especially the steps needed for JPEG compressions

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Bildkompressionsverfahren (JPEG, TIFF)

  1. 1. Kompressions­ verfahren
  2. 2. Kompressionsverfahren: Kompressionsverfahren „ Grund und Bedeutung „ Abgrenzung „ Erläuterung MG 53 – Mai 006
  3. 3. 3 Kompressionsverfahren: Grund und Bedeutung Grund und Bedeutung All over: Verringerung der Dateigröße MG 53 – Mai 006
  4. 4. Kompressionsverfahren: Grund und Bedeutung Grund und Bedeutung All over: Verringerung der Dateigröße Ein Kamerabild mit 6 Megapixeln (3000 x 000 Pixel, RGB): 8­bit: 17, Megabyte „ „ 16­bit: 3,3 Megabyte unkomprimierte Datenmenge MG 53 – Mai 006
  5. 5. 5 Kompressionsverfahren: Abgrenzung Abgrenzung Methoden zur Kompression: „ Verringerung des Datenaufkommens (Redundanzreduktion) „ Verringerung der Dateninformation (Irrelevanzredutkion) MG 53 – Mai 006
  6. 6. 6 Kompressionsverfahren: Abgrenzung Abgrenzung Methoden zur Kompression: „ Verringerung des Datenaufkommens (Redundanzreduktion) Verlustfrei „ Verringerung der Dateninformation (Irrelevanzredutkion) Verlustbehaftet MG 53 – Mai 006
  7. 7. 7 Kompressionsverfahren: Abgrenzung Abgrenzung Methoden zur Kompression: „ Verringerung des Datenaufkommens (Redundanzreduktion) Verlustfrei TIFF, GIF, PNG, JPEG2000, alle Arten von Textkompression (z. B. ZIP) „ Verringerung der Dateninformation (Irrelevanzredutkion) Verlustbehaftet JPEG, MPEG-3, MPEG-4 MG 53 – Mai 006
  8. 8. 8 Kompressionsverfahren: Erläuterung Algorithmen in der Bildbearbeitung „ Verlustfreie Algorithmen Huffmann-Codierung, LZ77, ZIP, CCIT T, Lauflängenkodierung „ Verlustbehaftete Algorithmen T iefpassfilterung Subsampling, Quantisierung MG 53 – Mai 006
  9. 9. Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung MG 53 – Mai 006
  10. 10. 10 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG MG 53 – Mai 006
  11. 11. 11 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG 1. Farbraumumrechnung in YCbCr und Subsampling . Einteilung und Kosinustransformation von 8 x 8­Blöcken, Quantisierung 3. Lauflängenkodierung . Umkodierung (Huffmann­Codierung) MG 53 – Mai 006
  12. 12. 1 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG 1. Farbraumumrechnung in YCbCr und Subsampling . Einteilung und Kosinustransformation von 8 x 8­Blöcken, Quantisierung 3. Lauflängenkodierung . Umkodierung (Huffmann­Codierung) MG 53 – Mai 006
  13. 13. 13 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG 1. Farbraumumrechnung in YCbCr und Subsampling Eigenschaft des YCbCr-Farbmodells (basiert auf dem YUV-Farbraum): Ein RGB-Wert wird in Grundhelligkeit Y und zwei weitere Komponenten Cb und Cr aufgeteilt. Dabei definiert Y die Grundhelligkeit für den Grünanteil. Cb die Abweichung von Grau in Richtung Blau. Cr die Abweichung von Grau in Richtung Rot. MG 53 – Mai 006
  14. 14. 1 Farbraumumrechnung in YCbCr und Subsampling :: RGB Y (Grünanteil) Volle Auflösung Cb (abweichung zu Blau) Cr (abweichung zu Rot) Halbe Auflösung Halbe Auflösung MG 53 – Mai 006
  15. 15. 15 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG . Einteilung und Kosinustransformation von 8 x 8­Blöcken, Quantisierung MG 53 – Mai 006
  16. 16. 16 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG . Einteilung und Kosinustransformation von 8 x 8­Blöcken, Quantisierung MG 53 – Mai 006
  17. 17. 17 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG . Einteilung und Kosinustransformation von 8 x 8­Blöcken, Quantisierung Die DCT-Koeffizienten, die mit größeren Frequenzen tendenziell kleinere Werte annehmen, werden durch Quantisierungsfaktoren geteilt. Diese Faktoren werden mit höheren u- und v-Werten größer. Ergebnis: Viele der kleinen DCT-Koeffizienten (diejenigen mit hohen Frequenzen) werden so (nach dem Teilen und Runden) zu Null quantisiert. MG 53 – Mai 006
  18. 18. 18 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG 3. Lauflängenkodierung MG 53 – Mai 006
  19. 19. 1 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG 3. Lauflängenkodierung ...reduziert Bereiche gleicher Farben und gibt nur deren Häufigkeit an MG 53 – Mai 006
  20. 20. 0 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG 3. Lauflängenkodierung Auffeinander folgende Bildpunkte MG 53 – Mai 006
  21. 21. 1 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG 3. Lauflängenkodierung Auffeinander folgende Bildpunkte Absolut eindeutige Farben (gleiche Farben) MG 53 – Mai 006
  22. 22. Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG 3. Lauflängenkodierung Auffeinander folgende Bildpunkte Absolut eindeutige Farben (gleiche Farben) 3x 5x 3x Lauflängenkodierung MG 53 – Mai 006
  23. 23. 3 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG . Umkodierung (Huffmann­Codierung) MG 53 – Mai 006
  24. 24. Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG . Umkodierung (Huffmann­Codierung) Häufig vorkommende Farben erhalten kurze, selten vorkommende Farben lange Codes zugeordnet. MG 53 – Mai 006
  25. 25. 5 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) Lauflängenkodierte Farbenfolge 3x 5x 3x MG 53 – Mai 006
  26. 26. 6 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) Lauflängenkodierte Farbenfolge 3x 5x 3x 3 1 1 1 1 Häufigkeit der Farben Kodierungen 3x 5x MG 53 – Mai 006
  27. 27. 7 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) Lauflängenkodierte Farbenfolge 3x 5x 3x 3 1 1 1 1 Häufigkeit der Farben Kodierungen 3x 5x 3 1 1 1. Schritt zum Binärbaum 3x 5x MG 53 – Mai 006
  28. 28. 8 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) 3 . Schritt zum Binärbaum 3x 5x MG 53 – Mai 006
  29. 29. Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) 3 . Schritt zum Binärbaum 3x 5x 3 3. Schritt zum Binärbaum 3x 5x MG 53 – Mai 006
  30. 30. 30 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) 5 3. Schritt zum Binärbaum 3x 5x MG 53 – Mai 006
  31. 31. 31 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) 5 3. Schritt zum Binärbaum 3x 5x Der Huffman­Codierte Binärbaum 3x 5x MG 53 – Mai 006
  32. 32. 3 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) Kodierung des Binärbaums 0 1 0 1 0 1 3x 0 1 0 1 5x MG 53 – Mai 006
  33. 33. 33 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) Kodierung des Binärbaums 0 1 0 1 0 1 3x 0 1 0 1 5x 3x 5x 3x MG 53 – Mai 006
  34. 34. 3 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) Kodierung des Binärbaums 0 1 0 1 0 1 3x 0 1 0 1 5x 3x 5x 3x 00 MG 53 – Mai 006
  35. 35. 35 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) Kodierung des Binärbaums 0 1 0 1 0 1 3x 0 1 0 1 5x 3x 5x 3x 00 101 MG 53 – Mai 006
  36. 36. 36 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) Kodierung des Binärbaums 0 1 0 1 0 1 3x 0 1 0 1 5x 3x 5x 3x 00 101 00 MG 53 – Mai 006
  37. 37. 37 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) Kodierung des Binärbaums 0 1 0 1 0 1 3x 0 1 0 1 5x 3x 5x 3x 00 101 00 01 MG 53 – Mai 006
  38. 38. 38 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) Kodierung des Binärbaums 0 1 0 1 0 1 3x 0 1 0 1 5x 3x 5x 3x 00 101 00 01 100 110 111 00 01 MG 53 – Mai 006
  39. 39. 3 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman­Codierung) Huffmann­ Lauflängen­ 3x 5x 3x Codierte Pixelfolge Original Pixelfolge im Bild Binärfolge 00 101 00 01 100 110 111 00 01 Das „Wörterbuch“ zum kodieren und dekodieren: Der Binärbaum 0 1 0 1 0 1 3x 0 1 0 1 5x MG 53 – Mai 006
  40. 40. 0 Kompressionsverfahren: Erläuterung Zusammenfassung JPEG­Kompression 1. Farbraumumrechnung in YCbCr und Subsampling . Einteilung und Kosinustransformation von 8 x 8­Blöcken, Quantisierung 27 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman-Codierung) 3. Lauflängenkodierung Lauflängenkodierte Farbenfolge 3x 5x 3x 40 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman-Codierung) Kodierung des Binärbaums . Umkodierung (Huffmann­Codierung) 0 1 0 1 0 1 3x 0 1 0 1 5x MG 53 – Mai 006 3x 5x 3x 00 101 00 01 100 110 111 00 01
  41. 41. 1 Kompressionsverfahren: Erläuterung Dekodierung von JPEG MG 53 – Mai 006
  42. 42. Kompressionsverfahren: Erläuterung Dekodierung von JPEG „ Alle Kompressionsvorgänge werden rückwärts ausgeführt MG 53 – Mai 006
  43. 43. 3 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung MG 53 – Mai 006
  44. 44. Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung anhand von T IFF MG 53 – Mai 006
  45. 45. 5 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung anhand von T IFF „ T IFF erlaubt verlustfreie Komprimierung mit LZW, ZIP oder der Lauflängenkodierung „ T IFF erlaubt auch verlustbehaftete Komprimierung mittels JPEG MG 53 – Mai 006
  46. 46. 6 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung anhand von T IFF „ T IFF erlaubt verlustfreie Komprimierung mit LZW, ZIP oder der Lauflängenkodierung „ T IFF erlaubt auch verlustbehaftete Komprimierung mittels JPEG MG 53 – Mai 006
  47. 47. 7 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus MG 53 – Mai 006
  48. 48. 8 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus „ Kompression mittels Wörterbuch MG 53 – Mai 006
  49. 49. Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus „ Kompression mittels Wörterbuch „ Zerlegung des Datenstroms in Zeichenketten MG 53 – Mai 006
  50. 50. 50 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus „ Kompression mittels Wörterbuch „ Zerlegung des Datenstroms in Zeichenketten „ Prüfen ob jene Zeichenkette bereits im Wörterbuch enthalten ist MG 53 – Mai 006
  51. 51. 51 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus „ Kompression mittels Wörterbuch „ Zerlegung des Datenstroms in Zeichenketten „ Prüfen ob jene Zeichenkette bereits im Wörterbuch enthalten ist „ Einfügen ins Wörterbuch oder Verweis auf einen vorhanden Eintrag MG 53 – Mai 006
  52. 52. 5 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW kodierung von „Rokokokotten“ das Ausgangswörterbuch enthält für jedes Zeichen einen Eintrag. R = #1 o = #2 k = #3 t = #4 e = #5 n = #6 MG 53 – Mai 006
  53. 53. 53 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW dekodierung von „Rokokokotten“ das Ausgangswörterbuch enthält für jedes Zeichen einen Eintrag. R = #1 o = #2 k = #3 t = #4 e = #5 n = #6 MG 53 – Mai 006
  54. 54. 5 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW „ die Arbeitsweise mit Buchstaben lässt sich auch auf Farben übertragen. MG 53 – Mai 006
  55. 55. 55 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW „ die Arbeitsweise mit Buchstaben lässt sich auch auf Farben übertragen. „ dabei besitzt jede Farbe ein Wörterbucheintrag. Im Datenstrom folgende Kombinationen werden dem Wörterbuch hinzugefügt. #1 = # = #3 = # = MG 53 – Mai 006
  56. 56. 56 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung mit ZIP MG 53 – Mai 006
  57. 57. 57 Kompressionsverfahren: Erläuterung Verlustfreie Komprimierung mit ZIP „ ZIP unterstützt mehrere Algorithmen „ beste Ergebnisse mit Deflate Deflate kombiniert die Arbeitsweise von LZ77 (Vorgänger von LZW) und der Huffmann-Kodierung. LZ77 komprimiert dabei Farben, die mehrmals vorkommen, die Umkodierung nach Huffmann weist häufigen Wörterbuchreferenzen kurze Codes, seltenen Referenzen hohe Codes zu. MG 53 – Mai 006
  58. 58. 58 Kompressionsverfahren: Erläuterung Andere Verwendung von Verlustfreien Komprimierungsalgorithmen MG 53 – Mai 006
  59. 59. 5 Kompressionsverfahren: Erläuterung Andere Verwendung von Verlustfreien Komprimierungsalgorithmen „ ZIP (Deflate) zur Komprimierung von Bildern und Text verwendung in PDF, PNG, ZIP „ CCIT T: Komprimierung von Binärbildern (Schwarz­/Weiß­Bilder) CCIT T Group 4: Ähnlich wie Lauflängenkodierung, Komprimierung erfolgt anhand von festgelegten Tabellen (ø Häufung von schwarzen und weißen Pixeln). Tabellen sind statistische Erhebungen über Faxdaten. „ LZW ausserdem in GIF MG 53 – Mai 006

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