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Michael Czechowski a8343c9937 restructure: rename termin to kapitel, flatten folder structure

- rename slide files: YYYY-MM-DD-termin-N-topic.md → NN-topic.md
- flatten folders: courses/X/slides/ → slides/X/
- replace "Termin" with "Kapitel" in all content
- add klausur extraction script (make klausur)
- update Makefile, generate-index.sh, dev-server.sh
- add README.md with full documentation

2026-01-25 11:26:15 +01:00

13 KiB

Raw Blame History

marp, theme, paginate, backgroundColor, header, footer, title

marp	theme	paginate	backgroundColor	header	footer	title
true	gaia	true		Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege (223015b)	Michael Czechowski – HdM Stuttgart	Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege

Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege

223015b · Modul "Technik 1" · 1. Semester Digital- und Medienwirtschaft Hochschule der Medien Stuttgart

https://librete.ch/hdm/223015b/

Verlustfrei vs. Verlustbehaftet

	Verlustfrei (Lossless)	Verlustbehaftet (Lossy)
Prinzip	Redundanz entfernen	Irrelevanz entfernen
Reversibel	Ja (Original wiederherstellbar)	Nein (Information unwiederbringlich weg)
Reduktion	30-50%	80-99%
Formate	ZIP, PNG, FLAC, GIF	JPEG, MP3, H.264/H.265

Faustregel:

Medien für Endnutzer → Lossy oft akzeptabel
Quellmaterial, Code, Archive → Lossless nötig

Dateneinheiten

Einheit	Bytes	Potenz	Beispiel
Byte	1	10⁰	Farbwerte eines Pixels
Kilobyte (KB)	1.000	10³	Kleiner Programmcode
Megabyte (MB)	1 Million	10⁶	Textdokument
Gigabyte (GB)	1 Milliarde	10⁹	Kinofilm in FullHD
Terabyte (TB)	1 Billion	10¹²	~12h Video in 4K
Petabyte (PB)	1 Billiarde	10¹⁵	Netflix-Gesamtarchiv
Exabyte (EB)	1 Trillion	10¹⁸	Alle E-Mails weltweit/Tag
Zettabyte (ZB)	1 Trilliarde	10²¹	Internet-Traffic 2016

Der digitale Wendepunkt

Jahr	Analog	Digital	Digital-Anteil
1986	2,6 EB	0,02 EB	1%
2002	—	—	50% (Wendepunkt)
2007	18 EB	277 EB	94%

Perspektive:

1986: "Petabyte" war ein theoretisches Konzept
2025: ~181 Zettabyte jährlich produziert

Magnetband lebt: LTO-Tapes bleiben günstigstes Archivmedium (AWS Glacier, Film-Archive, Rechenzentren)

Analoge Medien

Distribution: physisch (Kauf, Verleih, Kopie)

Text
- Bücher, Zeitungen, Zeitschriften, Lochkarten
Bild
- Fotografie (Negativ, Dia, Polaroid), Mikrofilm
Audio:
- Schallplatte (Vinyl, Schellack), Tonband, Musikkassette
Video:
- Film (35mm, Super 8), VHS, Betamax

Digitale Medien

Distribution: Datenträger (CD, USB), Download, Streaming, P2P

Text
- E-Book (PDF, EPUB), Dokumente (TXT, DOCX)
Bild
- Digitalfoto (JPEG, PNG, RAW, WebP, GIF)
Audio
- Audiodatei (MP3, FLAC, WAV, AAC, OGG)
Video
- Videodatei (MP4, MKV, AVI, WebM)

Digitale Speichermedien

Optische Speicher
- CD, DVD, Blu-ray
Magnetische Speicher
- Festplatte (HDD), Magnetband (LTO)
Flash-Speicher
- SSD, USB-Stick, SD-Karte
Cloud-Speicher
- Dropbox, Google Drive, iCloud, AWS S3

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

Vektorgrafiken

Speicherung als geometrische Primitive:

Pfade (Bézierkurven mit Kontrollpunkten)
Grundformen (Rechteck, Ellipse, Polygon)
Text (Glyphen als Outlines)

SVG-Beispiel:

<circle cx="50" cy="50" r="40" fill="#ff0000"/>

SVG beschreibt nicht jeden einzelnen Pixel im Raster, sondern deklariert wie Farben und Formen gesetzt werden.

Die Schwächen des Auges

Menschen sehen:

Helligkeit besser als Farbe
Große Flächen besser als feine Details
Niedrige Frequenzen besser als hohe

JPEG nutzt das aus:

Farbauflösung reduzieren (aber Helligkeit behalten)
Glatte Flächen effizient speichern
Hohe Frequenzen (Details) verwerfen

JPEG: Schritt 1 – Farbraumkonversion

RGB → Y'CbCr (seltener Y'UV)

Y = Helligkeit (Luminanz) – Was das Auge am besten sieht
Cb = Blau-Gelb-Anteil (Chrominanz)
Cr = Rot-Grün-Anteil (Chrominanz)

Warum diese Trennung? Y (Helligkeit) behält volle Auflösung. Cb/Cr (Farbe) kann reduziert werden – Auge merkt es kaum.

JPEG: Schritt 6 – Huffman-Coding

Verlustfreie Kompression der Restwerte

Idee: Statt fester 8 Bit pro Wert → variable Bitlänge Häufige Werte bekommen kurze Bit-Sequenzen.

Zeichen	Häufigkeit	Code (Bit-Sequenz)
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)

Container und Codec

Container = Das Dateiformat (Beispiel: MP4) Die "Box", die verschiedene Streams zusammenpackt:

Video-Stream
Audio-Stream(s)
Untertitel
Metadaten

Codec = Der Kompressionsalgorithmus (Beispiel: AV1) Entscheidet, WIE komprimiert wird.

H.264 / AVC

Advanced Video Coding (2003)

Warum dominant?

Exzellente Kompression (~100:1 möglich)
Hardware-Support in jedem Gerät seit ~2010
YouTube, Netflix, Blu-ray – alles H.264

Features:

Variable Block-Größen (16×16 bis 4×4)
Deblocking-Filter (reduziert Block-Artefakte)

AV1: Die offene Zukunft

AV1 (2018)

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

Stand 2025: YouTube und Netflix nutzen AV1 für 4K/8K Hardware-Encoder in aktuellen GPUs

Wann HDD, wann SSD?

Anwendung	Empfehlung
Betriebssystem	SSD (NVMe)
Anwendungen, Spiele	SSD
Video-Editing (Projekte)	SSD
Foto-Archiv	HDD oder SSD
Backup	HDD
NAS / Server	HDD (oder Mix)
Cold Storage	HDD oder Band

Die 3-2-1-Regel

3 Kopien eurer Daten (Original + 2 Backups)

2 verschiedene Medientypen (z.B. SSD + HDD, oder lokal + Cloud)

1 Kopie an anderem Ort (Offsite: Cloud, anderes Gebäude)

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