Datenreduktion

[richi44]

Dass MP3 bisweilen nicht ganz dem Originalklang entspricht, ist eigentlich unbestritten. Schliesslich werden etwa 90% der Daten „vernichtet“. Eine bescheidene Datenreduktion muss aber keine Nachteile mit sich bringen und es ist ein Unterschied, ob die Datenreduktion Daten nur reduziert, oder sie vernichtet.

Wir alle kennen eine Datenreduktion, die ohne Datenvernichtung auskommt. Und wir kennen eine Datenreduktion, welche zwar eigentlich Daten vernichtet, dies aber reproduzierbar, sodass es möglich ist, den Originalzustand wieder herzustellen. Diese beiden „Verfahren“ haben mit der Schrift zu tun.
Nehmen wir erst mal den zweiten Fall. Bei der Stenografie werden die Vokale nicht durch Zeichen dargestellt, sondern durch die unterschiedliche Lage (Abstand, vertikale Lage) der Konsonanten-Zeichen. Weiter gibt es da Abkürzungen, die allgemein bekannt sind.Und Abkürzungen verwenden wir ja auch im täglichen Leben. Solange sie gebräuchlich sind und unverwechselbar, solange sind sie den ausgeschriebenen Wörtern gleichwertig.

Interessanter ist aber die erste Gruppe der Datenreduktion.
Bekannt ist die Darstellung von Zeichen durch Punkte und Striche, also die Morseschrift. Jetzt könnte man hergehen und alle Zeichen, inklusive Satzzeichen und Umlauten usw. einfach von 1 bis x durchzählen und ihnen entsprechende Punkt-und Strichzeichen verpassen. A wäre dann ein Punkt, B ein Strich C zwei Punkte usw.

Das Morse-Alphabet geht da einen etwas anderen Weg. Morse hat die Buchstaben nicht fortlaufend nummeriert, sondern sie nach ihrer Häufigkeit gewichtet. Dadurch werden für einen durchschnittlichen Text letztlich weniger Punkte und Striche benötigt, da die häufigen Zeichen mit wenigen Punkten und Strichen, die seltenen dafür mit vielen Punkten und Strichen dargestellt werden. Und diese Idee findet bisweilen auch bei anderen Datenreduktionen Verwendung. Voraussetzung ist zuerst natürlich ein digitales Signal, denn analog lässt sich sowas nicht umsetzen. Nun wird man feststellen, dass bei einer Bildübertragung z.B. sehr viele Stellen mittlerer Helligkeit gibt und dass da bestimmte Farben vorherrschen. Also verwendet man nicht unmittelbar diese Bitfolge, sondern setzt sie um in ein kurzes Bit-Wort. Und man zerlegt das Bild in kleine „Klötzchen“ und betrachtet in jedem Klötzchen dessen Inhalt und vor allem dessen Veränderung zum vorgehenden Klötzchen.

Die Verwendung des „Morse-Prinzips“ ist eine Datenreduktion, bei welcher keinerlei Inhalt verloren geht. Das Klötzchenprinzip lässt aber zeitlich befristet Daten verlieren. Wenn man aber, gerade bei der Bildübertragung, davon ausgeht, dass das Auge eine gewisse Trägheit hat, so kann man basierend auf diesem Umstand und dem Klötzchentrick innerhalb kurzer Zeit ein hochauflösendes Bild übertragen, das einzig beim Bildaufbau nicht in Echtzeit die Qualität erreicht, sondern erst nach kurzer Verzögerung. Und man kann noch den Trick anwenden, zuerst im Bildzentrum den Bildaufbau zu beschleunigen und die Randregionen erst später zu komplettieren. Dies, weil wir ja einen recht engen Bereich des schärfsten Sehens haben und die Bildränder nicht scharf dargestellt werden.

Um im Audiobereich eine Datenreduktion (mit Verlust) einzusetzen, muss genau wie im optischen Bereich erst untersucht werden, wo die durchschnittlichen menschlichen Hörgrenzen sind und ab welcher akustischen Vereinfachung keine Unterschiede mehr (von keiner der Testpersonen) festsgestellt wurden.

Jetzt gibt es im Audiobereich verschiedene Verfahren. Beim einen werden z.B. 64 einzelne Audiospuren übertragen, die keinerlei Gemeinsamkeit haben. Gemeinsam ist für diese die Tatsache, dass es digitale Signale sind, welche in einer festgelegten zeitlichen Reihenfolge synchron (also alle mit der selben Ausleserate) über eine Leitung übertragen werden. Die einzige Datenreduktion bezieht sich hier darauf, dass keine Adressen übertragen werden müssen, sondern nur der Start des ganzen Datenstroms und jeweils der Start eines einzelnen Datenwortes. Aus einer Liste, welches Datenwort zu welcher Adresse gehört, kann dann Herkunft und Verwendung (durch abzählen) bestimmt werden.
Es gibt aber auch Verfahren, bei welchen verwandte Daten (die Kanäle eines Surround-Films) mit Datenreduktion übertragen werden. Hierbei kann man davon ausgehen, dass dann, wenn ein akustisches Ereignis mit einer bestimmten Lautstärke stattfindet, andere mit einem Pegel mindestens 60dB tiefer, nicht gehört werden und folglich nicht an der Übertragung beteiligt sein müssen. Und nur schon die Tatsache, dass ein Dolby Prologic-II-Film kaum von einer echten 5.1 Wiedergabe unterschieden werden kann (also eine reine 2-Kanal-Wiedergabe mit Kanalaufsplittung) lässt doch den Schluss zu, dass da sehr viel „Luft“ für Datenreduktion vorhanden ist. So wie das Auge eine gewisse Trägheit hat, hat man dies auch beim Ohr festgestellt. Eine abwechselnde Wiedergabe über die verschiedenen Kanäle ist von einer gleichzeitigen Wiedergabe kaum zu unterscheiden. Auf diese Weise können also noch ohne die MP3-artige Datenreduktion mehrkanalige Wiedergaben auf zwei Kanäle reduziert werden, was also auch schon einer Reduktion von 60% entspricht. Und wenn dies alles auf der digitalen Ebene geschieht, kann die Kanalzuordnung schneller erfolgen und es können bei Bedarf zwei beliebige Kanäle angesprochen werden, sodass die Grundlage von Dolby Prologic (eine Wiedergabe über den Center und gleichzeitig über die Rücklautsprecher ist nicht möglich) nicht mehr zutrifft.

Und generell ist die Datenreduktion in Bild und Ton weiter verbreitet als allgemein bekannt. Wird im Fernsehen von einem beliebigen Ort der Welt eine Übertragung gestartet, so geschieht dies via Satellit. Und bei dieser Übertragung ist immer eine Datenreduktion im Tonbereich vorhanden. Wenn also irgend eine „grosse Unterhaltungskiste“ aus einer Stadthalle steigt, so sind Bild und Ton nicht unverdichtet.
Genau so werden einzelne Radiosender bisweilen über Telefonleitungen (zumindest als Notleitung) angesteuert und dies mit recht hoher Datenreduktion. Und ob eine CD (fragwürdiger Herkunft) nicht ab einem datenreduzierten Träger wie Minidisc (oder professionelle Videogeräten) stammen, lässt sich nicht mehr zweifelsfrei nachweisen...