Einleitung
kap1: wahrnehmung
kap2: das digitale bild
kap3: die digitale aufnahme
kap4: das jpeg-verfahren
kap5: farbraumveränderung
kap6: dct
kap7: quantisierung
kap8: codierung
kap9: de-codierung
kap10: dateitypen
kap11: jpeg2000
resümee
quellen
autoren


Kapitel 1 >

Einleitung


Das Internet ist aus unserem heutigen modernen Leben nicht mehr wegzudenken: Ob man sich E-Mails schreibt oder im Chatroom miteinander plaudert, im Web seine Bahnfahrkarte, Bücher oder CDs kauft, ob man sich über das Kinoprogramm oder die Busfahrpläne informiert, per Internet seine Bankgeschäfte erledigt, Musik und Software sowie Updates und Gerätetreiber herunterlädt, Computerzubehör und Autos ersteigert, in Foren mit Leuten aus aller Welt über Fachliches diskutiert, für Hausaufgaben und wissenschaftliche Arbeiten recherchiert oder ob man sich und seine Firma auf einer eigenen Homepage darstellt - das World Wide Web ist ein fester Bestandteil unseres Lebens geworden.

Und schon längst ist es mehr als nur ein bloßes Netzwerk, es hat die Ebene einer serviceorientierten virtuellen Umgebung erreicht, die von Konzernen und Firmen als Möglichkeit der Selbstdarstellung genutzt wird und in der die verschiedenen Websites um die Gunst der Besucher kämpfen. Bunt, ansprechend, benutzerfreundlich und "in" müssen Homepages heute sein.

Umso wichtiger für die Welt des Internets ist im Laufe der letzten Jahre das Bild geworden. Bloßer Text auf Internetseiten ist langweilig, trocken und wirkt veraltet und unprofessionell. Schon längst ist das Bild mehr als nur Illustration. Es macht das möglich, was die Mittel des Internets sonst nicht hergeben: eine individuelle und ästhetische Gestaltung der Inhalte; das Bild ist Bestandteil des Layouts, es ist die Fassade nach außen. Hintergrund-Information zum "Bild als Fassade"

Dementsprechend sind Bilder in der Welt des Internets nicht mehr wegzudenken, da sie das Erscheinungsbild der Websites enorm bestimmen, sozusagen ihre Oberfläche sind, wie folgende Beispiele zeigen: Beim oberen Bild ist eine Website 1:1 abgebildet, beim unteren sind alle Bilder (d.h. alle als Bilder definierten Objekte der Homepage, z.B. auch bestimmter Text) weggelassen worden.




Viele Websites benutzen Bilder anstelle von Text, um ihr Erscheinungsbild plattformunabhängig und möglichst absolut zu gestalten - so auch www.jaguar.de.




Ohne Bilder, das heißt auch ohne als Bilder definierte Textobjekte, ist die Page nutzlos.

Jedoch benötigen Bilder im Gegensatz zu reinem Text wesentlich mehr Speicherplatz (dieser Sachverhalt dürfte allgemein bekannt sein; mathematisch wird er in dieser Arbeit u.a. im Kapitel 2 gezeigt). Da die Inhalte des Internets über Datenleitungen übertragen werden, deren Kapazität begrenzt ist, wird also ständig nach einer Möglichkeit gesucht, speicherintensive Objekte, also umfangreiche Datenmengen, zwecks eines schnelleren Transportes zu verkleinern.
Datenkompression gibt es nicht erst seit das Internet die Haushalte der Normalbürger erobert hat, ganz im Gegenteil: Seit Daten (jeder beliebigen Art) ausgetauscht werden, wird schon aus Bequemlichkeit nach Möglichkeiten gesucht, den Umfang des Auszutauschenden zu verkleinern (z.B. durch Abkürzungen beim Schriftwechsel), was mit der Weiterentwicklung der Telekommunikation natürlich zunehmend wichtiger geworden ist. Gerade im Internet begegnen wir heutzutage täglich ausgefeilten Methoden der Datenkomprimierung, ohne es zu merken.

Die bekannteste Art der Internet-Datenkompression transparent zu machen und darzustellen, ist Ziel dieser Arbeit.

Wir werden erläutern, wie man heute mit ausgearbeiteten mathematischen Methoden Bilddaten verkleinert und gleichzeitig den Verlust an Bildqualität möglichst gering hält. Wir betrachten, erklären und veranschaulichen die Arbeitsweise und die mathematischen Hintergründe des Grafikformats JPEG, des bekanntesten und am weitesten verbreiteten Bildformates im Internet. Zuvor werden wir dazu klären müssen, wie Bilder vom menschlichen Auge überhaupt "gesehen" werden, wie sie technisch in Daten umgewandelt werden und wie sogenannte "digitale Bilder" beschaffen sind und wie sie "funktionieren". Schließlich blicken wir in die nähere Zukunft und beleuchten die neuesten, jedoch noch nicht als Standard etablierten Techniken der Bildkomprimierung fürs Internet.

Wer nun anmerkt, einige Kapitel (z.B. Kapitel 1 über die menschliche Wahrnehmung) hätten mit Mathematik wenig zu tun, der möge beachten, dass man "Mathematik im Alltag" schwer anschaulich und für alle Leser (mit unterschiedlichen Vorkenntnissen) verständlich darstellen kann, ohne die umliegenden anderen Wissensgebiete zu betrachten, die mit der Mathematik in diesem Thema zusammenhängen. Jederzeit ermöglicht Ihnen jedoch die Link-Leiste am linken Bildrand ein Springen zu anderen Kapiteln, wenn sie auf schon Bekanntes treffen oder sich nicht für einen Exkurs interessieren...

Eine Zusammenfassung dieser Arbeit (ohne detaillierte Erläuterungen) können Sie hier lesen, um sich einen ersten Überblick zu verschaffen oder bereits Bekanntes zu wiederholen. Ansonsten führt Sie diese Arbeit Schritt für Schritt mit ausführlichen Erklärungen und Beispielen durch die Thematik.

Kapitel 1 >

Die JPEG-Kompression, Einleitung Sebastian Wickenburg, Aeneas Rooch, Johannes Groß 2002