Motivation und Einleitung

Multimediale Anwendungen zeichnen sich unter anderem durch einen hohen Aufwand im graphischen und akustischen Bereich aus. Neben Text kommen Bilder, Graphiken, Animationen, Videos, Sprache und Musik zum Einsatz. Diese Medien haben unterschiedlich hohe Anforderungen an Speicher- und Rechenkapazität. Die nachfolgende Aufzählung zeigt den Speicherbedarf verschiedener Medien, wenn man von einer Auflösung von 640480 Pixel ausgeht. Dabei seien folgende Größen zu Grunde gelegt:

1 Kbit = 1.000 Bit,1 Kbit = 1.024 Bit, 1 Mbit = 10241024 Bit.

• Text: Ein Zeichen entspricht einem 88 Pixelmuster (kodiert über die ASCII-Tabelle sind das 2 Bytes). Speicher je Bildschirmseite
• Vektorbild: Ein typisches Bild besteht ca aus 500 Geraden, die jeweils durch ihren Start- und Endpunkt sowie ein 8 Bit Attribut beschrieben werden. Dabei benötigt die x-Koordinate 10 und die y-Koordinate 9 Bit.

• Pixelbild: Ein Bild wird z.B. mit 256 Farben dargestellt (d.h. 1 Byte pro Pixel).
  
• Sprache: Sprache in Telefonqualität wird mit 8 kHz abgetastet und mit 8 Bit quantisiert ( Datenstrom von 64 Kbits/s). Das ergibt einen Speicherplatz pro Sekunde von:
• Stereo-Audio: Ein Stereo-Audiosignal in CD-Qualität wird mit 44,1 kHz abgetastet und mit 16 Bit quantisiert. Es ergibt sich eine Datenrate von:
  

  und somit ein Speicherverbrauch pro Sekunde von insgesamt:
  

• Videosequenz: Eine Videofilm besteht aus 25 Vollbildern je Sekunde. Die Luminanz und Chrominanz jedes Pixels seien zusammen in 3 Bytes kodiert. Die Luminanz wird mit 13,5 MHz und die Chrominanz wird als R-Y und B-Y mit 6,75 MHz abgetastet. Eine 8 Bit gleichförmige Kodierung ergibt:
  

  Datenrate:
  

  Damit ergibt sich der Speicherbedarf pro Sekunde zu:
  

Die steigenden Anforderungen multimedialer Anwendungen an ein System in Bezug auf den benötigten Speicherplatz und den Datendurchsatz wird deutlich, wenn Einzelbilder und insbesondere kontinuierliche Medien im Rechner verarbeitet werden. Im Bereich der sich weltweit erstreckenden Rechnernetze sind schnelle Datenübertragungsmedien auch in naher Zukunft nicht mit kostengünstigem Aufwand zu realisieren [Ste93b].

Daher werden Datenkompressions- und Dekompressionsverfahren benötigt, die den Erwartungen an Qualität und Verarbeitungsgeschwindigkeit gerecht werden.