MPEG entschlüsselt, Teil 2
So funktioniert MPEG
Beamtenstaat
Sie kennen bestimmt das folgende Horrorszenario: In einem Aktenberg voller Rechnungen, Klauseln und Gesetzen suchen Sie nach dem einen wichtigen Dokument. Wie schön wäre es im Büro oder Zuhause, wenn man die Akten einfach winzig klein machen könnte und erst bei Gebrauch wieder groß. Im Fotobereich hat sich die Datenreduzierung bereits durchgesetzt. Früher haben wir einen Film in den Fotoapparat eingelegt, ein Bild geschossen und den belichteten Film zum Fotoladen gebracht. Heute schießen wir oft Bilder mit Digitalkameras ohne Film. Dennoch werden die Bilder später entwickelt und uns als Ausdrucke überreicht. Wir sehen demnach die gleichen Bilder wie mit einer Filmrolle, aber statt dieser stecken heutzutage kleine Plastikkarten, die Speicherchips, in den Apparaten – wie ist das möglich?
Liebling, ich habe die Daten geschrumpft
Um viele Fotos auf einem Speicherchip zu bannen, bedarf es einer Datenreduktion. Die Kompression hierfür nennt sich JPEG. Aus 64 Bildpunkten (8 × 8 Blöcken) berechnet die Kompression eine Abwandlung der ursprünglichen Daten. Anstatt also jeden Bildpunkt mit Farbe und Position zu speichern, wird ein Muster erstellt. Nach diesem Muster werden die Daten platzsparend „gepackt“. Für Videos kommen die bekannten MPEG-Formate zum Einsatz, die sich dieses Vorgehen ebenfalls zunutze machen. Mittels der diskreten Kosinus-Transformation (DCT) werden die Daten umgewandelt und anschließend quantisiert.
Eine Filmrolle besitzt fast unendlich viele Farbinformationen sowie Bildpunkte. Dennoch sind in einem Bild mehrere Bildpunkte gleichfarbig. Durch DCT unterscheidet MPEG wichtige von unwichtigen Bildinhalten. So werden wie bei JPEG identische Pixel erkannt und nur einmal abgespeichert. Es findet demnach keine Reduktion der Daten statt, sondern nur eine bessere Platzverteilung, im technischen Sinne eine Komprimierung von Speicher. Falls die Kompression jedoch zu hoch gewählt wurde, können Sie die MPEG-Blöcke auf ihrem Fernseher sehen – das Blockrauschen.
MPEG kann Daten aber auch reduzieren. Hierbei werden Informationen unwiederbringlich gelöscht. Da unsere Fernseher eine festgelegte Anzahl von Bildpunkten besitzen, wird hier bereits die größte Datenmenge eingespart, denn je kleiner die Auflösung, desto weniger Bildpunkte und geringer die Informationen – das Bild wird qualitativ schlechter, aber der Speicherbedarf geringer. Um bei der Qualität nicht rigoros den Rotstift ansetzen zu müssen, arbeitet MPEG-4 nach einem interessanten Grundschema: Nur sich bewegende Objekte werden berechnet und allein deren Anfangs- und Endzustand als Bild abgespeichert. Dieses Verfahren ist mit einem Theaterstück vergleichbar. Auch hier ändert sich das Bühnenbild nicht, sondern nur die Positionen der Darsteller und die Requisiten.
