1. RGB vs. CMYK

• K = Key: die Schwarz-Druckplatte. C+M+Y gibt kein sattes Schwarz (eher braun) → zusätzlich schwarze Tinte.
• RGB und CMYK haben nicht denselben Farbraum → beim Umwandeln können sich Farben sichtbar verschieben.
• RGB: 3 Kanäle × 8 Bit (0–255) = 24 Bit → 256³ = 16'777'216 Farben.
• Schreibweisen: rgb(255,0,0) = #FF0000 (je 2 Hex-Ziffern pro Kanal, FF = 255).

2. Raster- vs. Vektorgrafik

3. Auflösung, Farbtiefe, Farbtabellen

Bildgrösse = Breite × Höhe (Pixel). Full HD 1920×1080 = 2'073'600 ≈ 2.07 MP · HD 1280×720 ≈ 0.92 MP · 4K 3840×2160 ≈ 8.29 MP

Pixeldichte: Pixel pro Zoll (1 Zoll = 2.54 cm). ppi = Bildschirm, dpi = Drucker. Monitor ~90 ppi, Smartphone >500 ppi, guter Druck 300 ppi. Browser ignorieren die ppi-Angabe meist.

Druckgrösse (cm) = Pixel ÷ ppi × 2.54

Beispiel 250 px: 72 ppi ≈ 8.8 cm · 150 ppi ≈ 4.2 cm · 300 ppi ≈ 2.1 cm. Pixelzahl bleibt gleich!

Farbtiefe = Bit pro Pixel → Anzahl Farben = 2^Bit

Farbtabelle (Palette, indizierte Farben): Die Datei speichert eine Tabelle mit allen verwendeten Farben. Jeder Pixel speichert nur einen Index (z. B. 8 Bit statt 24 Bit) → spart Speicher. Gut für Logos/Grafiken mit wenigen Farben, nicht für Fotos.

Unkomprimiert (Byte) = Breite × Höhe × Farbtiefe ÷ 8

BMP-Beispiel 10×10, 24 Bit: Header 14 + 40 = 54 Byte · Pixel 10×10×3 = 300 · Füllbytes: Zeile muss durch 4 teilbar sein (30 → 32) = 2×10 = 20 → 374 Byte. Header in Little Endian (76 01 00 00), Datei beginnt mit BM, Pixel in Reihenfolge Blau-Grün-Rot (Rot = 00 00 FF).

4. Grafikformate

Faustregel: Foto → JPG · Screenshot/Text → PNG · Logo transparent → PNG/SVG · Animation → GIF · skalierbares Logo → SVG

5. Komprimierung – Grundlagen

Definition: Datenkomprimierung ist das Verdichten bzw. Reduzieren digitaler Daten, damit sie weniger Speicher brauchen. Der Kompressionsalgorithmus komprimiert, die Dekompression macht es rückgängig.

+ weniger Speicher, schnellere Übertragung · − kostet Zeit, Rechenleistung und Arbeitsspeicher

Kompressionsrate = Original ÷ komprimiert (24 → 15 Bit = 1.6 : 1 → 37.5 % gespart)

JPG-Beispiel: 95 % → 60 kB · 50 % → 24 kB · 5 % → 10 kB. Bereits komprimierte Dateien (JPG, MP3, MP4) werden beim Zippen kaum kleiner.

ZIP vs. RAR/7Z: ZIP komprimiert jede Datei einzeln (schneller, bei Schaden oft einzelne Dateien rettbar). RAR/7Z als ein Block → nutzt Wiederholungen über Dateien hinweg (besser), Schaden trifft aber mehrere Dateien.

6. Huffman-Code

Idee: Häufige Zeichen → kurze Codes, seltene → lange Codes.

1. Häufigkeiten zählen
2. Immer die zwei kleinsten Knoten zu einem neuen Knoten (Summe) verbinden, bis nur die Wurzel bleibt
3. Links = 0, rechts = 1 → Code = Weg von der Wurzel zum Blatt

Beispiel ANANAS (A=3, N=2, S=1): N+S → 3, A+3 → 6 ⇒ A=0, N=10, S=11 → 0 10 0 10 0 11 = 9 Bit statt 12.

Präfixfrei (Fano-Bedingung): Kein Code darf der Anfang eines anderen sein! I=1 und S=10 geht nicht. Deshalb eindeutig dekodierbar. Baum/Codetabelle muss mitgeschickt werden.

7. RLE – Lauflängenkodierung

Idee: Folgen gleicher Zeichen durch Anzahl (+ Zeichen) ersetzen.

Text: AAAAABBBBBBBCDDDEE → 5A 7B 1C 3D 2E

Bits: 1111 1110 0000 1000 0001 1111 (24 Bit) → Läufe 7 5 1 6 5 → je 3 Bit: 111 101 001 110 101 = 15 Bit.

• Nur Längen werden gespeichert, weil 0/1 sich abwechseln. Man muss wissen, mit welchem Bit es beginnt.
• Mit 3 Bit max. 7. Längerer Lauf → mit 0 dazwischen teilen: 8× „1“ → 7, 0, 1.
• Gut für S/W-Bilder, Fax, einfarbige Flächen. Schlecht bei vielen kurzen Läufen – kann sogar grösser werden (ABCD → 1A1B1C1D).

8. Lempel-Ziv (LZ78 / LZW)

Idee: Während dem Komprimieren ein Wörterbuch bekannter Zeichenketten aufbauen; Wiederholungen durch Nummer ersetzen.

Regel: Längste schon bekannte Kette nehmen → Nummer + nächstes Zeichen ausgeben → verlängerte Kette als neuen Eintrag speichern (Nummern ab 1).

ANANANAS → AN1N3AS. Das Wörterbuch wird nicht gespeichert – der Empfänger baut es gleich wieder auf. LZW: Wörterbuch startet schon mit allen Einzelzeichen (ASCII) → in GIF. LZ steckt auch in ZIP, 7-Zip, PNG.

9. Burrows-Wheeler-Transformation (BWT)

Sinn und Zweck: BWT komprimiert selbst nicht. Sie sortiert die Zeichen so um, dass gleiche Zeichen nebeneinander stehen → danach wirken RLE und Huffman viel besser. Umkehrbar = verlustfrei. Beispiel: bzip2 = BWT + RLE + Huffman.

1. Alle Rotationen bilden
2. Alphabetisch sortieren
3. Letzte Spalte lesen + Zeilennummer des Originals (ab 0)

→ SNNAAA0. Zurück: Spalte sortieren, Spalte vorne anfügen, sortieren, wiederholen … Zeile mit Index = Original.

10. JPG, GIF, PNG – Kompression anwenden

• JPG: RGB → YCbCr, Farbunterabtastung (Auge sieht Helligkeit schärfer als Farbe), 8×8-Blöcke → DCT → Quantisierung (hier entsteht der Verlust; Qualitätsregler 0–100 %) → RLE + Huffman. Artefakte: Blöcke, Ringe an Kanten. Jedes Neuspeichern verschlechtert.
• GIF: LZW ist verlustfrei, aber die Reduktion auf max. 256 Farben ist der „Verlust“. Optionen: weniger Farben (32/16) = kleiner, Dithering, Transparenz, Interlacing.
• PNG: Deflate (LZ77 + Huffman) + Zeilenfilter. Kompressionsstufe 0–9 ändert nur Zeit/Grösse, nie die Qualität. PNG-8 (Palette) ist kleiner als PNG-24.

11. Komprimieren unter Windows & Linux

Windows: Rechtsklick → Senden an → ZIP-komprimierter Ordner (Win 10) bzw. Komprimieren in → ZIP-Datei (Win 11). Entpacken: Alle extrahieren.

Compress-Archive -Path C:\Daten\Ordner -DestinationPath archiv.zip
Expand-Archive -Path archiv.zip -DestinationPath C:\Ziel

Linux: tar bündelt nur, gzip/bzip2/xz komprimieren. gzip kann nur einzelne Dateien!

tar -czvf projekt.tar.gz projekt/   # c=create z=gzip v=verbose f=file
tar -xzvf projekt.tar.gz            # x=extract
tar -cjvf projekt.tar.bz2 projekt/  # j=bzip2 (BWT!)
gzip datei.txt   /  gunzip datei.txt.gz
zip -r archiv.zip ordner/  /  unzip archiv.zip