diff --git a/slides/223015b/02-bild-audio-video.md b/slides/223015b/02-bild-audio-video.md
index 97d7d09..87e4532 100644
--- a/slides/223015b/02-bild-audio-video.md
+++ b/slides/223015b/02-bild-audio-video.md
@@ -5,7 +5,7 @@ paginate: true
backgroundColor: #fff
header: "Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege (223015b)"
footer: "Michael Czechowski – HdM Stuttgart – SoSe 2026"
-title: Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege
+title: Kompression
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+
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-# Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege
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-**223015b** · Modul "Technik 1" · 1. Semester
-Digital- und Medienwirtschaft
-Hochschule der Medien Stuttgart
-
-[https://librete.ch/hdm/223015b/](https://librete.ch/hdm/223015b/)
+# Kapitel 2
+## Kompression — Prinzipien und Pipelines
+Eine Stunde, eine Frage: *Wie machen wir Daten kleiner — und was darf dabei verloren gehen?*
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+Vorbereitung für Kapitel 3 (Inhalte: Bild/Audio/Video), wo wir die konkreten Pipelines durchgehen. Hier nur die zwei großen Prinzipien.
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+Anschluss an Kap 1: dort haben wir gesehen, wie groß unkomprimierte Audio-Daten werden (10 MB/Min für CD-Audio). Jetzt: wie kommt man auf 1 MB/Min und es klingt fast gleich?
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-
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-# Teil 2: Bild- & Videoformate
+# Daten sind unhandlich
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-# Warum verschiedene Dateiformate?
+# Foto-Größenschock
-**Ein Dateiformat definiert:**
-- Ob und wie Daten komprimiert werden
-- Welche Metadaten enthalten sind
-- Wie Daten *codiert* und *decodiert* werden (*Co·dec*)
+| Variante | Größe | Sichtbarer Unterschied? |
+|----------|------:|------------------------|
+| Original aus der iPhone-Kamera (HEIC) | 3,2 MB | — |
+| Foto via WhatsApp geteilt | 230 KB | kaum |
+| Instagram-Story (komprimiert) | 80 KB | minimal |
+| WhatsApp-Profilbild (klein) | 12 KB | sichtbar |
-| Ziel | Bild | Audio | Dokument |
-|------|------|-------|----------|
-| Kleine Dateien | JPEG | MP3 | — |
-| Perfekte Qualität | PNG, RAW | FLAC | PDF |
-| Animation/Video | GIF | — | — |
-| Skalierbarkeit | SVG | — | PDF |
+**Faktor: bis zu 270×.** *Wo geht die Information hin?*
---
@@ -167,789 +119,278 @@ Hochschule der Medien Stuttgart
-
+
---
-# Digitale Bilder
-## Raster- und Vektorgrafiken
+# Erster Weg: Verlustfrei (Lossless)
---
-# Was ist ein digitales Bild?
+# Prinzip: Redundanz raus
-Ein digitales Bild ist ein Raster aus Farbpunkten (Pixel).
-Jeder Pixel speichert einen RGB-Farbwert (3 Bytes).
+Der Datenstrom enthält oft **Wiederholungen** — gleiche Pixel, gleiche Buchstaben, gleiche Frequenz-Häppchen.
-**Beispiel: Full HD (1920×1080)**
-= 2.073.600 Pixel × 3 Bytes = **6,2 MB**
+Lossless-Kompression **erkennt** diese Redundanz und schreibt sie als **Verweis** kürzer.
+
+**Umkehrbar:** beim Dekomprimieren wird die exakte Original-Datei wiederhergestellt.
---
-
-
-
-
+# RLE — Run-Length-Encoding
-# Rastergrafiken
-
-**Aufbau:** Liste von Pixeln mit Farbwerten (2D-Array)
-
-**Speicherbedarf (unkomprimiert):**
-Breite × Höhe × Farbtiefe (in Bytes)
-
-**Beispiele:** JPEG, PNG, WebP
-
-| Bits (Farbtiefe) | Farben | Anwendung |
-|-----:|-------:|-----------|
-| 1 | 2 | Schwarz/Weiß (Fax) |
-| 8 | 256 | Graustufen, GIF |
-| 24 | 16,7 Mio. | True Color (Standard) |
-| 32 | 16,7 Mio. + Alpha | Transparenz |
-
-
-
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-
-# Rastergrafik – Vertiefung
-
-Ein Pixel ist die kleinste adressierbare Einheit. Bei 24-Bit-Farbtiefe speichert jeder Pixel drei 8-Bit-Werte (0–255) für Rot, Grün und Blau. Diese additive Farbmischung erzeugt 256³ = 16,7 Millionen mögliche Farbtöne.
-
-**Speicherberechnung:** `Breite × Höhe × Bytes pro Pixel`
-
-| Auflösung | Farbtiefe | Berechnung | Größe |
-|-----------|-----------|------------|-------|
-| 1920×1080 | 24 Bit (3 B) | 2.073.600 × 3 | 6,2 MB |
-| 4K (3840×2160) | 24 Bit | 8.294.400 × 3 | 24,9 MB |
-| 4K | 32 Bit (4 B) | 8.294.400 × 4 | 33,2 MB |
-
-Der Alpha-Kanal (32 Bit) speichert Transparenz als Wert von 0 (unsichtbar) bis 255 (vollständig sichtbar). PNG nutzt dies für weiche Kanten; JPEG unterstützt keinen Alpha-Kanal.
-
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-
-# Das Problem der Skalierung
-
-**Vergrößern:**
-Fehlende Pixel müssen erfunden werden (Interpolation)
-
-**Verkleinern:**
-Pixel müssen zusammengefasst werden
-
-**Interpolationsverfahren:**
-- Nearest Neighbor: Schnell, pixelig
-- Bilinear: Glättet, Standardverfahren
-- Bicubic: Hohe Qualität, rechenintensiv
-- Lanczos: Beste Qualität, mathematisch komplex
-
-
-
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-
-
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-
-
-# Vektorgrafiken
-
-**Speicherung als geometrische Primitive:**
-- Pfade (Bézierkurven mit Kontrollpunkten)
-- Grundformen (Rechteck, Ellipse, Polygon)
-- Text (Glyphen als Outlines)
-
-**SVG-Beispiel:**
-```xml
-
-```
-
-SVG beschreibt WAS gezeichnet werden soll, nicht WIE jeder Pixel aussieht.
-
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-# Vektorgrafik – Vertiefung
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-Vektorgrafiken speichern keine Pixel, sondern mathematische Beschreibungen: Koordinaten, Kurvenparameter (Bézier-Kontrollpunkte), Füllfarben, Strichstärken. Der Renderer berechnet die Pixel erst bei der Ausgabe – daher beliebig skalierbar.
-
-**Bézier-Kurven** (Pierre Bézier, 1962, für Renault-Karosserien entwickelt):
-- Definiert durch Ankerpunkte und Kontrollpunkte
-- Kubische Bézier: 2 Anker + 2 Kontrollpunkte
-- Mathematisch exakt reproduzierbar
-
-| Aspekt | Raster | Vektor |
-|--------|--------|--------|
-| Skalierung 10× | Pixel sichtbar | Perfekt scharf |
-| Foto-Realismus | Gut geeignet | Unpraktikabel |
-| Dateigröße Logo | Wächst mit Auflösung | Konstant (~5 KB) |
-| Editierbarkeit | Destruktiv | Nicht-destruktiv |
-
-**Rasterisierung:** GPU wandelt Vektordaten in Pixel um. Geschieht bei jeder Darstellung neu – deshalb ist ein 4K-Monitor schärfer als ein 1080p-Monitor bei gleichem SVG.
-
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-
-# Raster- und Vektorgrafiken
-
-| | Raster | Vektor |
-|---|---|---|
-| **Optimal für** | Fotos, komplexe Bilder | Logos, Icons, Illustrationen |
-| **Skalierung** | Qualitätsverlust | Verlustfrei |
-| **Dateigröße** | Abhängig von Auflösung | Abhängig von Komplexität |
-| **Formate** | JPEG, PNG, WebP | SVG, PDF, AI |
-| **Bearbeitung** | Pixel-basiert | Objekt-basiert |
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-# Menschliche Wahrnehmung
-## Psychovisuelle Kompression
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-# Die Schwächen des Auges
-
-**Menschen sehen:**
-* Helligkeit besser als Farbe
-* Große Flächen besser als feine Details
-* Niedrige Frequenzen besser als hohe
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-**JPEG nutzt das aus:**
-* Farbauflösung reduzieren (Helligkeit behalten)
-* Glatte Flächen effizient speichern
-* Hohe Frequenzen (feine Details) verwerfen
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-# Psychovisuelle Wahrnehmung – Vertiefung
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-Die Netzhaut enthält ~120 Mio. Stäbchen (Helligkeitswahrnehmung) aber nur ~6 Mio. Zapfen (Farbwahrnehmung). Dieses 20:1-Verhältnis erklärt, warum JPEG Farbinformationen stärker reduzieren kann als Helligkeitsinformationen.
-
-**Räumliche Frequenz** beschreibt, wie schnell sich die Helligkeit über eine Bildfläche ändert:
-- **Niedrig:** Himmel, Wand – große einheitliche Flächen
-- **Hoch:** Haare, Texturen, Schrift – schnelle Wechsel
-
-Das Auge ist ein Tiefpassfilter: Hohe Frequenzen (feine Details) werden schwächer wahrgenommen. JPEG verwirft daher zuerst die hohen Frequenzen – der Qualitätsverlust bleibt meist unsichtbar.
-
-| Biologisches Limit | Ausnutzung in JPEG |
-|-------------------|-------------------|
-| Farbauflösung ~20× geringer | Chroma Subsampling (4:2:0) |
-| Hohe Frequenzen unscharf | DCT + Quantisierung |
-| Kontrast-Maskierung | Artefakte in Texturen versteckt |
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-
-# Grenzen der Kompression: JPEG-Artefakte
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-**Bei starker Kompression sichtbar:**
-
-* **Posterization:**
- Farbverläufe werden stufig
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-* **Blocking:**
- 8×8-Blöcke werden sichtbar
-
-* **Ringing:**
- "Geister" an scharfen Kanten
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-
-# JPEG-Qualität in der Praxis
-
-| Quality | Typische Größe (12 MP) | Artefakte |
-|--------:|----------------------:|-----------|
-| 100 | 2–3 MB | Minimal |
-| 85–90 | 200–400 KB | Kaum sichtbar |
-| 60 | ~100 KB | Bei genauem Hinsehen |
-| 30 | ~50 KB | Deutlich sichtbar |
-
-**Sweet Spot: 85–90**
-~10× Kompression, für Menschen kaum unterscheidbar
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-# JPEG-Kompression
-## Sechs Schritte im Detail
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-# JPEG Schritt 1: Farbraumkonversion
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-**RGB → Y'CbCr**
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-- **Y** = Helligkeit (Luminanz)
-- **Cb** = Blau-Gelb-Anteil (Chrominanz)
-- **Cr** = Rot-Grün-Anteil (Chrominanz)
-
-**Warum?**
-Y (Helligkeit) behält volle Auflösung
-Cb/Cr (Farbe) kann reduziert werden
-
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-# Farbraumkonversion – Vertiefung
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-RGB→YCbCr nutzt die Biologie des menschlichen Auges: 120 Mio. Stäbchen (Helligkeit) vs. nur 6 Mio. Zapfen (Farbe) – ein 20:1-Verhältnis. Die Transformation erfolgt über eine lineare Matrix:
+**Eine Bilderzeile in Schwarz/Weiß:**
```
-Y = 0.299·R + 0.587·G + 0.114·B
-Cb = −0.169·R − 0.331·G + 0.500·B + 128
-Cr = 0.500·R − 0.419·G − 0.081·B + 128
+Original: AAAAA BBB CCCCCCCC AAAAAA
+ (5×A, 3×B, 8×C, 6×A)
+
+Kodiert: 5A 3B 8C 6A
```
-Die Gewichtung (G dominiert mit 59%) entspricht der spektralen Empfindlichkeit des Auges bei Tageslicht. Y enthält alle Schärfeinformation; Cb/Cr können reduziert werden.
+**22 Zeichen → 8 Zeichen.** Faktor: 2,75×.
-**Chroma Subsampling – Notation J:a:b** (bezogen auf 4×2 Pixel):
-
-| Schema | Farbdaten | Einsatz |
-|--------|-----------|---------|
-| 4:4:4 | 100% | Postproduktion, Grafik |
-| 4:2:2 | 50% | Broadcast, Pro-Video |
-| 4:2:0 | 25% | JPEG, H.264, Streaming |
-
-Bei 4:2:0 teilen sich 4 Pixel einen Farbwert, behalten aber individuelle Helligkeit → 50% Dateneinsparung bei kaum sichtbarem Unterschied.
-
----
-
-# JPEG Schritt 2: Chroma Subsampling
-
-**Notation `J:a:b`** (bezogen auf 4×2 Pixel-Block):
-- **J** = Referenzbreite (immer 4)
-- **a** = Farbsamples in Zeile 1
-- **b** = Farbsamples in Zeile 2
-
-| Schema | Bedeutung | Farbdaten |
-|--------|-----------|-----------|
-| 4:4:4 | Volle Farbauflösung | 100% |
-| 4:2:2 | Halbe horizontale Auflösung | 50% |
-| 4:2:0 | Viertel Auflösung (2×2 teilt Farbe) | 25% |
-
-**4:2:0 ist JPEG-Standard**
+Verlustfrei, weil ich aus `5A 3B 8C 6A` exakt `AAAAABBBCCCCCCCCAAAAAA` zurückbekomme.
---
-
-
+# Wo wird Lossless verwendet?
-
+| Anwendung | Format | Warum verlustfrei? |
+|-----------|--------|---------------------|
+| Code-Repository, Backup | **ZIP**, **gzip**, **tar.gz** | Jedes Bit muss exakt zurück. |
+| Foto-Archiv (RAW) | **PNG**, **TIFF**, **RAW** | Nachbearbeitung soll alle Detail haben. |
+| Studio-Master-Track | **FLAC**, **WAV** | Für Mastering muss Originalqualität da sein. |
+| Logo-Grafiken | **PNG**, **SVG** | Scharfe Kanten brauchen Pixelgenauigkeit. |
+
+**Faustregel:** Werkzeug → Lossless.
---
-# JPEG Schritt 3: Block-Aufteilung
+
-**Das Bild wird in 8×8-Pixel-Blöcke zerlegt**
+# Original vs. Fälschung
-Jeder Block wird unabhängig verarbeitet.
-Bei 1920×1080: 240 × 135 = **32.400 Blöcke**
+Eine **echte Louis-Vuitton-Tasche** und ein perfekter Fake — auf einem Foto unterscheidbar?
-**Level Shift:**
-Pixelwerte um −128 verschieben
-- Vorher: 0 bis 255
-- Nachher: −128 bis +127
+Eine **lossless-komprimierte Datei** vs. das Original — bit-genau identisch.
-**Warum?**
-DCT arbeitet besser mit Werten um Null
+**Bei Lossless gibt es keine Fälschung.** Die Kopie ist mathematisch das Original.
+Diese Analogie hat letztes Mal Verwirrung gestiftet (Original-Bag vs Fake). Der Punkt ist:
----
+Bei echten Gegenständen (Tasche, Gemälde, Vinyl-Schallplatte) gibt es ein „echtes Original". Eine Fälschung sieht nur ähnlich aus, ist aber nicht das Original.
-# JPEG Schritt 4: DCT (Discrete Cosine Transform)
+Bei digitalen Daten ist eine lossless-Kopie *exakt* gleich. Es gibt keinen Begriff von „Original" und „Kopie" — beide sind nur Folgen von Byte, und wenn diese Folgen Byte-für-Byte gleich sind, sind sie ununterscheidbar.
-**Jeder 8×8-Block wird transformiert:**
-64 Pixelwerte → 64 Frequenzkoeffizienten
-
-**Die 64 Koeffizienten:**
-
-| Position | Name | Bedeutung |
-|----------|------|-----------|
-| (0,0) | DC | Durchschnittshelligkeit |
-| Rest | AC | Helligkeitsänderungen |
-
-**Energy Compaction:**
-90% der Information in den ersten 10–15 Koeffizienten
-DCT selbst ist **verlustfrei** und reversibel!
-
-
-
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-
-# JPEG Schritt 5: Quantisierung
-
-**Hier passiert der Datenverlust!**
-
-Die DCT hat sortiert – jetzt wird aufgeräumt:
-- Wichtige Werte (niedrige Frequenz) → präzise behalten
-- Unwichtige Werte (hohe Frequenz) → vergröbern oder Null setzen
-
-**Ergebnis:**
-Von 64 Werten pro Block bleiben oft nur 5–15 übrig
-Rest wird zu Nullen → extrem gut komprimierbar
-
-**Quality-Einstellung:**
-Hoch = mehr Werte behalten = größere Datei
-Niedrig = mehr Nullen = kleinere Datei, mehr Artefakte
-
-
-
----
-
-
-
-
-
-
-
-
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-
-# JPEG Schritt 5b: Zigzag & RLE
-
-**Nach Quantisierung:** Viele Nullen (v.a. bei hohen Frequenzen)
-
-**Zigzag-Scan:** Matrix diagonal durchlaufen
-→ Nullen sammeln sich am Ende
-
-```
-┌────────────────┐
-│ 1 2 6 7 ... │ Niedrig → Hoch
-│ 3 5 8 ... │ (diagonal)
-│ 4 9 ... │
-└────────────────┘
-```
-
-**RLE (Run-Length Encoding):**
-`0 0 0 0 0 0 0 0` → `(8, 0)` = "acht Nullen"
-
-
-
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-
-
-
-
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-
-# JPEG Schritt 6: Huffman-Coding
-
-**Verlustfreie Kompression der Restwerte**
-
-**Idee:** Variable Bitlänge statt fester 8 Bit
-Häufige Werte → kurze Codes
-
-| Zeichen | Häufigkeit | Code |
-|---------|------------|------|
-| e | 40% | `0` (1 Bit) |
-| a | 25% | `10` (2 Bit) |
-| i | 20% | `110` (3 Bit) |
-| o | 10% | `1110` (4 Bit) |
-| u | 5% | `1111` (4 Bit) |
-
-
-
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-
-
-
-
-
-# Huffman-Coding – Vertiefung
-
-David Huffman entwickelte 1952 als Student am MIT einen optimalen Algorithmus für präfixfreie Codes – ursprünglich als Hausaufgabe, die zur Veröffentlichung führte.
-
-**Algorithmus (Bottom-Up-Baumkonstruktion):**
-1. Alle Symbole nach Häufigkeit sortieren
-2. Die zwei seltensten Symbole zu einem Knoten kombinieren
-3. Wiederholen bis nur noch die Wurzel übrig ist
-4. Codes ablesen: links = 0, rechts = 1
-
-**Präfixfreiheit:** Kein Code ist Anfang eines anderen → sofort dekodierbar ohne Trennzeichen.
-
-| Eigenschaft | Huffman | Arithmetisch |
-|-------------|---------|--------------|
-| Einheit | Ganze Bits | Fraktionale Bits |
-| Optimalität | Optimal für ganze Bits | Näher an Entropie |
-| Geschwindigkeit | Schneller | Langsamer |
-| JPEG-Einsatz | Standard (Baseline) | Optional (selten) |
-
-JPEG verwendet zwei Huffman-Tabellen: eine für DC-Koeffizienten (Durchschnittswerte), eine für AC-Koeffizienten (Frequenzen). Die Tabellen sind im JPEG-Header gespeichert.
-
----
-
-
-
-
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-
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-# Andere Bildformate
-## PNG, GIF, WebP, AVIF
-
-15:33 Uhr weiter
+# Zweiter Weg: Verlustbehaftet (Lossy)
---
-# PNG: Verlustfrei mit Transparenz
+# Prinzip: Irrelevanz raus
-**PNG = Portable Network Graphics (1996)**
+Was der Mensch **nicht wahrnehmen** kann, muss man **nicht speichern**.
-**Entstehung:** GIF-Patent-Streit → Community entwickelt Alternative
+**Lossy-Kompression** wirft genau diese Information weg.
-**Features:**
-- Verlustfrei (Lossless)
-- Alpha-Transparenz (8-Bit, 256 Stufen)
-- Millionen Farben (24/48 Bit)
-- Patent-frei
-
-**Ideal für:** Grafiken, Screenshots, Text, Logos
+**Nicht umkehrbar.** Was weg ist, kommt nie zurück. Aus einem MP3 wird nie wieder ein FLAC.
---
-# GIF: Der Meme-Veteran
+# Was nimmt der Mensch nicht wahr?
-**GIF = Graphics Interchange Format (1987)**
+**Ohr (Audio):**
+- Töne unter ~20 Hz oder über ~20 kHz
+- Leise Töne in der Nähe lauter Töne (Maskierung)
+- Räumlich-zeitliche Maskierung (z.B. ~200 ms nach lautem Knall)
-**Features:**
-- 256 Farben (8-Bit Palette)
-- Verlustfrei (innerhalb der Palette)
-- Animationen
+**Auge (Bild):**
+- Feine Farb-Detail (Chrominanz) abseits scharfer Helligkeitskanten
+- Kleinste Helligkeits-Differenzen (~1 Stufe in 256 ist unsichtbar)
+- Sehr feine Strukturen jenseits der Sehauflösung
-**Das Patent-Drama (1994):**
-Unisys fordert Lizenzgebühren für LZW-Kompression
-→ "Burn All GIFs!"-Kampagne
-→ PNG als Alternative
-
-**Heute:** Kulturell unsterblich (Memes, Reaktionen)
+Lossy-Algorithmen modellieren diese Wahrnehmungs-Grenzen — und werfen alles davor weg.
+
+---
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+---
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+
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+---
+
+# Wo wird Lossy verwendet?
+
+| Anwendung | Format | Reduktion |
+|-----------|--------|-----------|
+| Musikstream (Spotify) | **MP3**, **AAC**, **OGG** | 10× |
+| Foto im Netz (Instagram) | **JPEG**, **WebP** | 10–30× |
+| Video (YouTube, Netflix) | **H.264**, **H.265**, **AV1** | 100–200× |
+| Sprachanruf (WhatsApp Call) | **OPUS**, **AMR** | 50× |
+
+**Faustregel:** Konsum → Lossy.
+
+
---
-
-
-
-# WebP & AVIF: Moderne Alternativen
+# Vergleich: Lossless vs. Lossy
-**WebP (Google, 2010):**
-- Lossy und Lossless
-- Transparenz und Animationen
-- 25–35% kleiner als JPEG
-
-**AVIF (2019):**
-- Basiert auf AV1-Video-Codec
-- 50% kleiner als JPEG
-- HDR-Unterstützung, patent-frei
-
-**Browser-Support 2025:** WebP universell, AVIF wächst
+| Eigenschaft | Verlustfrei (Lossless) | Verlustbehaftet (Lossy) |
+|-------------|------------------------|--------------------------|
+| Was passiert? | Redundanz raus | Irrelevanz raus |
+| Umkehrbar? | Ja, bit-genau | Nein, nie wieder |
+| Trick | Wiederholungen kürzer kodieren | Wahrnehmung modellieren |
+| Typischer Faktor | 2× – 5× | 10× – 100× |
+| Anwendung | Archiv, Werkzeug, Code | Stream, Anzeige, Konsum |
+| Beispiele | ZIP · PNG · FLAC · RAW | MP3 · JPEG · H.264 · WebP |
+Klausurfähig: gegeben ein Anwendungsfall — soll Lossless oder Lossy verwendet werden? Mit Begründung.
----
-
-
-
-
-
-# WebP & AVIF – Vertiefung
-
-**WebP** entstand 2010 aus Googles VP8-Videocodec (On2 Technologies, für $133M gekauft). Statt I-Frames für Video werden sie als Einzelbilder verwendet. WebP nutzt Intra-Frame-Prediction, die benachbarte Blöcke zur Vorhersage verwendet – effizienter als JPEGs blockweise DCT.
-
-**AVIF** basiert auf dem AV1-Videocodec, entwickelt 2015–2018 von der Alliance for Open Media (Google, Apple, Netflix, Amazon, Microsoft, Mozilla). Nach dem Patent-Chaos von H.265/HEVC vereinten sich die Konkurrenten für einen lizenzfreien Standard.
-
-| Aspekt | WebP | AVIF |
-|--------|------|------|
-| Basis-Codec | VP8/VP9 | AV1 |
-| Kompression vs. JPEG | 25–35% besser | 50% besser |
-| HDR/Wide Gamut | Nein | Ja (10/12 Bit) |
-| Encoding-Geschwindigkeit | Schnell | Sehr langsam |
-| Browser-Support 2025 | 97%+ | 93%+ |
-
-**Warum JPEG dominiert:** Kameras, Bildbearbeitungssoftware und Content-Management-Systeme sind auf JPEG optimiert. Der Wechsel erfordert Infrastruktur-Updates über die gesamte Pipeline.
-
----
-
-# Formatwahl in der Praxis
-
-| Anwendung | Format |
-|-----------|--------|
-| Fotos fürs Web | JPEG (85), WebP |
-| Screenshots | PNG |
-| Logos, Icons | SVG, PNG |
-| Animationen | GIF, WebP, APNG |
-| Archivierung | TIFF, PNG, RAW |
-| Social Media | Was die Plattform erlaubt |
-
-
---
@@ -957,202 +398,120 @@ KLAUSURRELEVANT:
-
+
---
-# Warum Instagram eure Fotos "ruiniert"
+# Kompressionsraten in der Praxis
-**Die Upload-Pipeline:**
-1. Euer Foto: 12 MP, 8 MB
-2. Instagram skaliert: max. 1080px Breite
-3. Re-Kompression: JPEG Quality ~75
-4. Ergebnis: 200–400 KB
+| Inhalt | Roh | Komprimiert | Faktor |
+|--------|----:|------------:|-------:|
+| Foto (12 MP) | 36 MB RAW | 3,5 MB JPEG | ~10× |
+| Audio (30 s Stereo) | 5,3 MB WAV | 480 KB MP3 | ~11× |
+| Video (1 Min 4K) | 24 GB roh | 200 MB H.264 | ~120× |
+| Code-Repo (Java) | 15 MB Quellcode | 1,5 MB ZIP | ~10× |
+| Foto (Logo PNG) | 800 KB unkomp. | 80 KB PNG | ~10× |
-**Warum?**
-- Speicherkosten (Milliarden Fotos)
-- Ladezeiten (Mobile-First)
-- Bandbreite (günstiger für alle)
+Lossy bringt mehr — *aber Werkzeug muss roh bleiben.*
---
-
+# Entscheidungsmatrix — wann nehme ich was?
-# Video
-## Bilder + Zeit + Audio
+| Szenario | Empfehlung | Begründung |
+|----------|------------|------------|
+| Foto-Archiv (DSLR) | **RAW** (lossless) | Nachbearbeitung muss alle Detail haben |
+| Foto im Web/Insta | **JPEG / WebP** (lossy) | Konsum, Bandbreite zählt |
+| Studio-Master | **FLAC / WAV** (lossless) | Master soll bit-genau bleiben |
+| Spotify-Track | **AAC / MP3** (lossy) | Konsum, Smartphone-Lautsprecher |
+| Code-Backup | **ZIP / tar.gz** (lossless) | Code muss exakt zurück |
+| Lecture-Video | **H.264** (lossy) | Konsum, Streaming |
+| Logo | **PNG / SVG** (lossless) | Scharfe Kanten brauchen Pixelgenauigkeit |
---
-# Das Größenproblem bei Video
+
-**4K-Video (3840×2160), unkomprimiert:**
+# Selbstlernen — ZIP-Test mit drei Dateitypen
-3840 × 2160 × 3 Bytes = **24,8 MB pro Frame**
+Drei Dateien gleicher Originalgröße (~1 MB) zippen:
-× 30 fps = **744 MB/Sekunde**
+1. **Textdatei mit wiederholten Mustern** (z.B. ein Buch als TXT)
+2. **Unkomprimiertes Bitmap (BMP)** desselben Fotos
+3. **JPEG** desselben Fotos
-× 60 Sekunden = **44,6 GB pro Minute**
+**Vergleich:** Wie groß ist die ZIP-Datei in jedem Fall?
-**Ein 2-Stunden-Film: über 5 Terabyte**
+**Erwartung:** Textdatei wird klein (Wiederholungen), BMP wird klein (Farbflächen), JPEG bleibt fast gleich (schon komprimiert, keine Redundanz mehr).
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+# Warum ZIP auf JPEG nicht mehr komprimiert
-# Container und Codec
+**JPEG ist bereits maximal lossless-komprimiert.**
-**Container = Dateiformat (z.B. MP4)**
-Die "Box", die verschiedene Streams zusammenpackt:
-- Video-Stream
-- Audio-Stream(s)
-- Untertitel
-- Metadaten
+Die JPEG-Pipeline endet mit **Huffman-Coding** — derselbe Trick wie in ZIP.
-**Codec = Kompressionsalgorithmus (z.B. H.264)**
-Bestimmt, WIE komprimiert wird
+Was ZIP machen würde (Wiederholungen finden, Häufigkeiten kürzer kodieren), hat JPEG schon getan.
+
+**Resultat:** ZIP einer JPEG-Datei ist nur ~1 % kleiner. *Manchmal sogar größer* (durch ZIP-Header-Overhead).
+Pädagogisches Ziel: Studis verstehen, warum „Doppel-Kompression" nichts bringt.
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+Konkret:
+- JPEG-Pipeline = lossy + Huffman (lossless)
+- MP3-Pipeline = lossy + Huffman (lossless)
+- H.264-Pipeline = lossy + CABAC/Huffman (lossless)
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+In allen Fällen endet die Pipeline mit einem optimal-lossless-Schritt. Ein zusätzliches ZIP findet keine Wiederholungen mehr.
-# Container vs. Codec – Vertiefung
+Folgerung: für gemischte Backups ist ZIP trotzdem nützlich — schon-komprimierte Dateien bleiben gleich, unkomprimierte werden kleiner. „Du verlierst nichts."
-**Container** (Multiplexer-Format) organisiert mehrere Datenströme mit Timing-Informationen. Er enthält keine Kompressionslogik, sondern synchronisiert Video, Audio, Untertitel und Metadaten.
-
-**Codec** (Coder-Decoder) definiert den Kompressionsalgorithmus. Derselbe Container kann verschiedene Codecs enthalten – die Dateiendung verrät den Codec nicht.
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-| Container | Entwicklung | Typische Codecs | Besonderheit |
-|-----------|------------|-----------------|--------------|
-| MP4 | ISO/MPEG | H.264, H.265, AAC | Web-Standard, DRM-fähig |
-| MKV | Matroska | Alle | Beliebig viele Streams, Kapitel |
-| WebM | Google | VP9, AV1, Opus | HTML5-optimiert, lizenzfrei |
-| MOV | Apple | ProRes, H.264 | Professionelle Produktion |
-
-**Metadaten im Container:**
-- Timecodes für Frame-genaue Synchronisation
-- Kapitelmarken, Thumbnails
-- Sprach-Tags für Audio/Untertitel
-- HDR-Metadaten (MaxCLL, MaxFALL)
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-**Praktisches Problem:** Eine `.mp4`-Datei mit AV1-Codec spielt auf älteren Geräten nicht ab, obwohl sie MP4 „unterstützen" – der Hardware-Decoder fehlt für AV1.
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-# Gängige Container
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-| Container | Verwendung |
-|-----------|------------|
-| **MP4** (.mp4) | Web, Streaming, universell |
-| **MKV** (.mkv) | Archiv, viele Streams, offen |
-| **MOV** (.mov) | Apple-Ökosystem |
-| **WebM** (.webm) | Web, nur VP9/AV1 + Opus |
-| **AVI** (.avi) | Legacy, veraltet |
-
-
-
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-
-# Video-Codecs im Überblick
-
-| Codec | Jahr | Status |
-|-------|------|--------|
-| **H.264/AVC** | 2003 | Universal, überall |
-| **H.265/HEVC** | 2013 | Effizienter, Patent-Chaos |
-| **VP9** | 2013 | YouTube, patent-frei |
-| **AV1** | 2018 | Zukunft, patent-frei |
-
-
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-# Container + Codec = Video
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-```
-┌─────────────────────────────┐
-│ Container (z.B. MP4) │
-│ ┌────────────────────────┐ │
-│ │ Video-Stream (H.264) │ │
-│ ├────────────────────────┤ │
-│ │ Audio-Stream (AAC) │ │
-│ ├────────────────────────┤ │
-│ │ Untertitel (SRT) │ │
-│ ├────────────────────────┤ │
-│ │ Metadaten │ │
-│ └────────────────────────┘ │
-└─────────────────────────────┘
-```
-
-
-
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-
-
-
-# Video-Kompression
-## Raum und Zeit nutzen
-
-
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@@ -1160,394 +519,32 @@ KLAUSURRELEVANT:
-
+
-
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-
-# Drei Kompressionsprinzipien
-
-**1. Spatial Compression (Intra-Frame)**
-Jedes Bild einzeln komprimieren (wie JPEG)
-
-**2. Temporal Compression (Inter-Frame)**
-Nur Änderungen zwischen Bildern speichern
-
-**3. Motion Compensation**
-Bewegung beschreiben statt Pixel kopieren
-
-
-
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-
-# Spatial Compression (Intra-Frame)
-
-**Jedes Bild einzeln komprimieren – wie JPEG**
-
-Analysiert Redundanz *innerhalb* eines Frames:
-- DCT (Frequenzanalyse)
-- Quantisierung
-- Entropie-Coding
-
-**→ I-Frame (Keyframe)**
-Vollständiges Bild, unabhängig dekodierbar
-
-
-
----
-
-# Temporal Compression (Inter-Frame)
-
-**Nur Änderungen zwischen Bildern speichern**
-
-| Frame-Typ | Referenziert | Typische Größe |
-|-----------|--------------|----------------|
-| **I-Frame** | Nichts (Keyframe) | 100% |
-| **P-Frame** | Vorherige Frames | ~30% |
-| **B-Frame** | Vorherige + zukünftige | ~15% |
-
-**GOP (Group of Pictures):**
-I - B - B - P - B - B - P - B - B - I
-
-
-
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-
-# Motion Compensation
-
-**Bewegung beschreiben statt Pixel kopieren**
-
-**Beispiel:** Ein 16×16 Pixel-Block
-
-Frame 1: Block an Position (100, 200)
-Frame 2: Block an Position (120, 200)
-
-**Statt Block zweimal speichern:**
-→ Motion Vector: "verschiebe um (+20, 0)"
-
-
-
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-# H.264 / AVC
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-**Advanced Video Coding (2003)**
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-**Warum dominant?**
-- Exzellente Kompression (~100:1 möglich)
-- Hardware-Decoder in jedem Gerät seit ~2010
-- YouTube, Netflix, Blu-ray – alles H.264
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-**Features:**
-- Variable Block-Größen (16×16 bis 4×4)
-- Deblocking-Filter (reduziert Artefakte)
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-# H.264/AVC – Vertiefung
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-H.264 (2003) ermöglichte erst YouTube (2005), Netflix-Streaming (2007) und Blu-ray. Vor H.264 war MPEG-2 Standard – H.264 erreichte bei gleicher Qualität die halbe Bitrate.
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-**Technische Innovationen:**
-- **Variable Blockgrößen:** 16×16 bis 4×4 Macroblocks (MPEG-2: nur 16×16)
-- **Intra-Prediction:** Blöcke werden aus Nachbarn vorhergesagt
-- **In-Loop Deblocking:** Filter reduziert Blockartefakte vor der Referenzierung
-- **CABAC:** Arithmetic Coding ersetzt Huffman (10–15% effizienter)
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-| Profile | Anwendung | Max. Auflösung |
-|---------|-----------|----------------|
-| Baseline | Videotelefonie, ältere Geräte | 480p |
-| Main | Broadcast, Streaming | 1080p |
-| High | Blu-ray, professionell | 4K |
-
-**Hardware-Ubiquität:** Seit 2010 hat jedes Smartphone, jede GPU, jeder Smart-TV einen H.264-Hardware-Decoder. Encoding in Echtzeit braucht keine CPU – das ermöglichte erst mobiles Video-Streaming und Videotelefonie.
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-**Patent-Pool (MPEG-LA):** ~2.000 Patente von 30+ Unternehmen. Endnutzungs-Streaming ist lizenzfrei; Hardware-Hersteller zahlen ~$0,20/Gerät.
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-# Das Patent-Problem
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-**H.264 ist nicht frei**
-
-**MPEG-LA (Patent Pool):**
-- 2.000+ Patente von ~30 Unternehmen
-- Apple, Microsoft, Sony, Panasonic...
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-**Lizenzgebühren:**
-- Hardware-Decoder: $0,20 pro Einheit
-- "Internet Broadcast": Kostenlos (YouTube etc.)
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-**Problem:** Open-Source-Projekte in Grauzone
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-# H.265 / HEVC: Effizienter, aber...
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-**High Efficiency Video Coding (2013)**
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-50% bessere Kompression als H.264
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-**Das Problem: Patent-Chaos**
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-Drei konkurrierende Patent-Pools:
-- MPEG-LA
-- HEVC Advance
-- Velos Media
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-Unklare Kosten, rechtliche Unsicherheit
-→ Viele bleiben bei H.264 oder wechseln zu AV1
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-# VP9: Googles Antwort
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-**VP9 (2013)**
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-Google kaufte On2 Technologies (2010, $133M)
-VP8 → VP9 → AV1
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-**Eigenschaften:**
-- Ähnliche Effizienz wie H.265
-- Patent-frei (laut Google)
-- YouTube nutzt VP9 für 4K
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-**Nachteil:** Höherer CPU-Aufwand als H.264
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-# AV1: Die offene Zukunft
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-**AV1 (2018)**
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-**Alliance for Open Media:**
-Google, Netflix, Amazon, Microsoft, Apple, Mozilla...
-
-**Eigenschaften:**
-- 30% besser als H.265
-- Royalty-free, Open Source
-- 8K, HDR, hohe Frame-Rates
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-**Stand 2025:**
-YouTube, Netflix nutzen AV1 für 4K/8K
-Hardware-Encoder in aktuellen GPUs
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-# AV1 – Vertiefung
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-Die **Alliance for Open Media** (2015) vereinte Konkurrenten nach dem Patent-Chaos von H.265/HEVC. Drei separate Patent-Pools (MPEG-LA, HEVC Advance, Velos Media) machten H.265-Lizenzierung unberechenbar – die Industrie wollte einen garantiert lizenzfreien Standard.
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-**Gründungsmitglieder:** Google, Mozilla, Cisco, Netflix, Amazon, Microsoft. Apple trat 2018 bei – historisch, da Apple sonst eigene Standards bevorzugt.
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-| Technische Innovation | Beschreibung |
-|----------------------|--------------|
-| Superblocks | Bis 128×128 Pixel (H.264: max 16×16) |
-| Prediction Modes | 56 Intra-Modi (H.264: 9) |
-| Transform | 10 verschiedene Transformtypen |
-| Film Grain Synthesis | Filmkorn wird als Parameter übertragen |
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-**Encoding-Performance:** Software-Encoding ist 50–200× langsamer als H.264. Erst Hardware-Encoder (Intel ab Gen 12, NVIDIA RTX 40, Apple M3) machen Echtzeit-Encoding praktikabel.
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-**Adoption 2025:** YouTube und Netflix nutzen AV1 für 4K/8K-Streams. 2024 gewann AV1 einen Emmy für technische Innovation – offene Standards können Industriestandard werden.
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-# Fragen & Diskussion
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-**Kontakt:** lb-czechowski@hdm-stuttgart.de
-**Folien:** [librete.ch/hdm/223015b](https://librete.ch/hdm/223015b/)
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-# Lizenz & Attribution
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-Diese Präsentation ist lizenziert unter **Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International (CC BY-SA 4.0)**
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-- Erlaubt Teilen & Anpassen mit Namensnennung
-- Adaptionen müssen unter gleicher Lizenz geteilt werden
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-Vollständige Lizenz: [creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
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-# Selbstlernen: Bildkompression
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-1. Öffne [squoosh.app](https://squoosh.app)
-2. Lade ein Foto hoch
-3. Vergleiche: JPEG (verschiedene Quality) vs. WebP vs. AVIF
-4. Beobachte: Dateigröße, Artefakte, Ladezeit
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-**Fragen zum Erkunden:**
-- Ab welcher Quality werden Artefakte sichtbar?
-- Wie viel kleiner ist WebP bei gleicher Qualität?
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-# Selbstlernen: Video analysieren
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-1. Video herunterladen (z.B. Big Buck Bunny)
-2. Mit MediaInfo analysieren: Container, Codec, Bitrate
-3. Optional: Mit HandBrake konvertieren
- - H.264 vs. H.265 bei gleicher Qualität
- - Größe und Encoding-Zeit vergleichen
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-**Tools:**
-- [MediaInfo](https://mediaarea.net/MediaInfoOnline) (Online oder Desktop)
-- [HandBrake](https://handbrake.fr) (Desktop)
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