MME VL 01 Digitale Codierung PDF

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MME VL 01 Digitale Codierung....

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DIGITALE MEDIEN 01 Digitale Codierung – Signale: durch physikalische Mittel gegebene Funktionen oder Zeichen zu Übermittlung von Daten – Analoge Signale: kontinuierliche Funktionen – Digitale Signale: diskrete Funktionen Digitalisierung = Sampling + Quantisierung Sampling (Abtasten): – Diskretisierung, Abtasten eines Signals in gleichgroßen Zeitabständen – Möchte man das Signal in einem Graphen darstellen, so wird die Beschriftung der x-Achse festgelegt – Häufigkeit des Abtastens: Abtastfrequenz (Sampling Rate) – Die Abtastrate muss mehr als doppelt so groß sein, wie die maximale Frequenz des abzutastenden Signals. – Um Schwingungen rekonstruieren zu können, werden mindestens zwei Abtastwerte in einer Schwingperiode benötigt.

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Quantisierung: Messen eines Funktionswertes an die Abtastrate angepasst es werden nicht unendlich viele Funktionswerte zugelassen Zuweisung des Signalwerts zu festen Signalwertstufen Anzahl der möglichen Werte bestimmt die Auflösung (Bit-Zahl der Quantisierung) Quantisierungsrauschen: Rundungsfehler

– Datenrate = Samplingrate * Auflösung – Redundanz: Maß für den Anteil einer Nachricht, der keine Information enthält – – – – – –

Codierung: Eindeutige Abbildung einer Sprache in eine andere Sprache Reduzierung des Datenvolumens (Kompression), Übertragungssicherheit (Datenkonsistenz), Schutz vor unbefugtem Zugriff und Manipulation (Kryptographie) Zugriffskontrolle: Kryptographie / Steganographie Zertifizierung / Validierung: Steganographie Veränderung des Überträgers über einen Kanal: Modulation

Kompression: – Vorteile bei Datenaufbewahrung und Datentransport, – gleichzeitige Übertragung großer Datenmengen, – schnelles Laden einzelner Dateneinheiten Abwägung: Qualität vs Datenkompression: Redundanzreduktion: verlustfrei → RLE, LZW, Huffman – geringerer Speicherbedarf, erfordert weniger Übertragungskapazität, – mehrfach vorkommende Informationen werden weggelassen, – Bsp: 47057 Duisburg = 47057 aber 47057 nicht = Duisburg Irrelevanzreduktion: verlustbehaftet → JPEG, MPEG, MP3 – Verzicht auf nicht/kaum erkennbare Informationsanteile, Musik/Bilddetails – Daten die für die weitere Verarbeitung nicht nötig sind (Nachkommastellen) – Daten sind danach nicht mehr komplett rekonstruierbar

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RLE: Run-Length-Encoding / Lauflängenkodierung AAAABBCCCADDDDD = 4A2B3CA5D, CACACA nicht sinnvoll 0000 111 00 1111 = 4 3 2 4 besonders gut geeignet zur Kompression langer Folgen gleicher Zeichen, zB Schwarzweißbilder kann bei eng gemusterten Bildern zu Datenvergrößerung führen

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Huffman: verlustfreie Codierung mit variabler Lauflänge, eignet sich besonders gut für Textdaten Idee: Häufige Zeichen kürzer codieren als seltene Zeichen nur geeignet, wenn Häufigkeiten der Zeichen bekannt und konstant sind

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LZW: Wörterbuch-basiert, passt sich dynamisch an Eigenschaften der Zeichenkette an Idee: Zerlegt Eingangs-Zeichenstrom nicht in Einzelzeichen, sondern Teilketten, Teilketten werden in Tabellen gespeichert, Ausgangs-Nachricht besteht aus Indizes der Tabelle, das Wörterbuch muss nicht mit übertragen werden, da es sich beim Decodieren neu aufbaut

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Von-Neumann-Architektur: Basis für physikalische Geräte, Struktur unabhängig von zu bearbeitendem Problem Programmbefehle und Daten befinden sich im gleichen Speicher Rechenwerk (ALU): führt Rechenoperationen aus, wertet logische Verknüpfungen aus Steuerwerk: Kern des Prozessors, interpretiert Anweisungen und steuert Befehlsabfolge Prozessor: enthält Rechenwerk und Steuerwerk, führt Programme aus, steuert externe Geräte Arbeitsspeicher: hält Programme und Daten bereit, diese werden dann vom Steuerwerk verarbeitet I/O-Unit: steuert Eingabe-/Ausgabewerk...