Daten-Komprimierung

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 Lokalisieren und Entfernen statistischer Redundanzen. Durch diese Technik werden keine Informationen entfernt. Die verlustfreie Komprimierung hat häufig ein geringeres Komprimierungsverhältnis mit dem Vorteil, dass keine Daten in der Datei verloren gehen. Dies ist oft wehr wichtig, wenn die uneingeschränkte Qualität beibehalten werden muss, wie bei Datenbankinformationen oder professionellen Mediendateien. Formate wie FLAC und PNG bieten verlustfreie Komprimierungsoptionen.
• Verlustbehaftete Komprimierung: Verringert die Größe, indem unnötige Informationen gelöscht und die Komplexität vorhandener Informationen verringert wird. Durch verlustbehaftete Komprimierung kann ein viel höheres Komprimierungsverhältnis erzielt werden, allerdings um den Preis einer möglichen Verschlechterung der Datenqualität. JPEG bietet verlustbehaftete Komprimierungsoptionen 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 als Audiocodecs implementiert 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. In der Regel gibt es für jeden Bestandteil eines Videos separate Codecs, die dann als einzelner Komprimierung-Codec zusammengeführt werden. Aufgrund der hohen Datenrate, die für nicht komprimierte Videos erforderlich ist, werden die meisten Videodateien mit verlustbehafteter Komprimierung komprimiert. Die am häufigsten auftretende Form der (verlustbehafteten) Videokomprimierung ist MPEG.

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.