Bildkompression

Die Bildkompression zielt darauf ab, den Informationsumfang einer Grafik oder eines Fotos unter Beibehaltung des Informationsinhaltes zu reduzieren. Bei der Bildkompression gibt es die verlustbehaftete Kompression, die sich die eingeschränkte menschliche Wahrnehmungsfähigkeit zunutze macht, und die verlustfreie Kompression, bei der der Informationsinhalt in allen Details reproduziert werden kann.


Die verlustfreie Bildkompression wird in professionellen Anwendungen eingesetzt, wo farbliche Abstufungen reproduziert und die völlige Wertegleichheit garantiert werden muss.

Verlustfreie Bildkompression

Ein einfaches Verfahren für die verlustfreie Bildkompression basiert auf der Speicherung der Differenzen zwischen zwei Pixeln. Ausgehend von dem RGB-Farbmodell wird jede der drei Primärfarben einzeln behandelt und der Differenzbetrag zwischen zwei benachbarten Farbpunkten gespeichert.

Differenzwerte 
   von benachbarten Farbpixeln

Differenzwerte von benachbarten Farbpixeln

Verlustfreie Verfahren für die Bildkompression sind u.a. Motion JPEG, PKZIP und Verfahren, die den LZW-Algorithmus benutzen.

Verlustbehaftete Bildkompression

Die verlustbehaftete Bildkompression setzt auf Quantisierungsverfahren, bei denen im einfachsten Fall, das quantisierte Signal mit geringerer Auflösung gespeichert wird. Das einfachste Verfahren ist dass der Skalarquantisierung (SQ), was nichts anderes bedeutet, als die Rundung der Einzelwerte. Dies geschieht in dem man beispielsweise Abtastwerte, die eine Sampletiefe von 16 Bit haben, nur mit 10 Bit speichert.

Bildkompressionsverfahren nutzen die menschliche Wahrnehmung mit ihren Einschränkungen. So ist die Wahrnehmung von geringen Helligkeitsabweichungen in einheitlichen Flächen relativ groß, dafür aber bei kleinen Details gering. Basierend auf diesen Erkenntnissen werden Bilder und Bildausschnitte entsprechend umgewandelt. Einige Werte enthalten nur die Details, andere die großen Flächen. Beide Werte können dann mit geringerer Auflösung codiert werden. Bei Farbbildern werden die Helligkeits- und Farbinformationen getrennt komprimiert. Dabei werden die Farben, die das Auge geringer auflöst als die Helligkeit, mit einer niedrigeren Sampletiefe im Farb-Subsampling abgetastet.

Modell für die fraktale Bildkompression

Modell für die fraktale Bildkompression

Die bekannteste verlustbehaftete Kompression für Grafiken und Fotos ist JPEG. Neben der verlustbehafteten und verlustfreien Bildkompressionen gibt es noch die fraktale Bildkompression. Diese basiert auf iterativen Funktionssystemen (IFS). Das besagt, dass man durch die Wiederholung bestimmter Transformationen ein fest definiertes Zielbild erhält. Das Beispiel mit dem Sierpinski-Dreieck verdeutlicht die fraktale Bildkompression, bei dem Dreiecke durch immer kleinere, in der Achse gedrehte Dreiecke ersetzt werden.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Bildkompression
Englisch: image compression
Veröffentlicht: 15.01.2013
Wörter: 349
Tags: #Grafikkompression
Links: Auflösung, Bild, Bit (binary digit), Farbe, Farb-Subsampling