faecher:informatik:oberstufe:codierung:llc:start []

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====== Lauflängencodierung ======

Eine einfache Methode der verlustfreien Komprimierung von Nutzdaten ist die **Lauflängencodierung** (RLE((Run Length Encoding))):

    * Voraussetzung: in der zu komprimierenden Zeichenfolge gibt es Zeichen, die sich wiederholen.
    * Idee: man gibt die Anzahl der Wiederholungen an und dann das Zeichen, das sich wiederholt.

==== Ein einfaches Beispiel: ====



{{ :faecher:informatik:oberstufe:codierung:llc:rle.png?300 |}}

==== Ein besseres Verfahren ====

Das kann man jetzt natürlich durchaus etwas ausgefeilter umsetzen. Wir betrachten dazu ein S/W PBM Bild.

<code>
P1
20 11

00000000000000000000
00000000111000000000
00000001110000000000
00000001110000111111
11111111110001111111
11111110011111111111
11100000000000000111
00000000000000011100
00000000000011100000
00000000001110000000
00000000000000000011
</code>

Nun kann man natürlich (wie oben) schreiben: ''26w3s15w3s15w3s4w14s3w15s2w14s13w3s13w3s13w3s22w2s'', das sind 51 ASCII-Zeichen, also 51 Byte. Die Bildinformationen umfassen 220Bit - kein wirklicher Gewinn.


Nun vereinbaren wir folgenden Code:

  * Wir bilden Code-Worte aus 4 Bit
  * Das erste Bit legt die Farbe fest (0 für weiß, 1 für schwarz)
  * Die folgenden 3 Bit geben an, wie oft diese Farbe wiederholt wird (000 für 1 Mal, 001 für 2 Mal, 010 für 3 Mal usw.)

Das ergibt die folgende Code Tabelle:


|Code|Bedeutung|
|0000|1 weißes Pixel|
|0001|2 weißePixel|
|0010|3 weiße Pixel|
|0011|4 weiße Pixel|
|0100|5 weiße Pixel|
|0101|6 weiße Pixel|
|0110|7 weiße Pixel|
|0111|8 weiße Pixel|
|1000|1 schwarzes Pixel|
|1001|2 schwarze Pixel|
|1010|3 schwarze Pixel|
|1011|4 schwarze Pixel|
|1100|5 schwarze Pixel|
|1101|6 schwarze Pixel|
|1110|7 schwarze Pixel|
|1111|8 schwarze Pixel|

----
{{:aufgabe.png?nolink  |}}
=== (A1) ===

Codiere das Testbild mit dieser Code-Tabelle. Wie viele Bit benötigst Du dafür?

{{ :faecher:informatik:oberstufe:codierung:llc:testbild.png |}}

++++ Lösung | 
<code>
0111 0111 0111 0011     // 28 we
1010                    // 3  sw
0111 0111               // 16 we
1010                    // 3  sw
0111 0111 0000          // 17 we
1010                    // 3  sw
0011                    // 4  we
1111 1111               // 16 sw
0010                    // 3  we
1111 1101               // 14 sw
0001                    // 2we
1111 1101               // 14 sw
0111 0101               // 14 we 
1010                    // 3 sw
0111 0100               // 15 we
1010                    // 3 sw
0111 0101               // 14 we 
1010                    // 3 sw
0111 0110               // 15 we 
1010                    // 3 sw
0111 0111 0111 0000     // 25 we
1001                    // 2 sw
</code>

  * Komprimiert: 38 * 4 Bit = 152 Bit
  * Original: 20*11 = 220Bit
  * Verhältnis: 152/220 = 0,69 = 69%
++++

----
{{:aufgabe.png?nolink  |}}
=== (A2) ===
Dekodiere folgende Daten für ein Bild mit 8 Pixel Breite und 11 Pixel Höhe. 

<code>
0111-0111-0001-1011-0110-1000-0110-1000-0101-1001-0100-1000-0101-1000-0110-1011-0111-0111-0001
</code>

Erstelle eine bmp-Datei. Ermittle die Kompressionsrate in Prozent.

----
{{:aufgabe.png?nolink  |}}
=== (A3) ===

Beschreibe ein Schwarz-Weiß-Bild, das gut mit Lauflängencodierung komprimiert werden kann und eines, das schlecht mit Lauflängencodierung komprimiert werden kann.


----
{{:aufgabe.png?nolink  |}}
=== (A4) ===

Ein anderes System für eine Lauflängencodierung könnte folgendermaßen funktionieren.

  * Die Code-Blöcke bestehen aus 3 Bit
  * Der erste Code-Block einer Datei bezeichnet stets weiße Zeichen.
  * Es kommt die folgende Codetabelle zur Anwendung:

^ Code ^ Bedeutung ^
|000|Farbwechsel |
|001|1 Zeichen der aktuellen Farbe |
|010|2 Zeichen der aktuellen Farbe |
|011|3 Zeichen der aktuellen Farbe |
|100|4 Zeichen der aktuellen Farbe |
|101|5 Zeichen der aktuellen Farbe |
|110|6 Zeichen der aktuellen Farbe |
|111|7 Zeichen der aktuellen Farbe |

Codiere das Testbild mit diesem Verfahren. Beurteile das Verfahren.


==== Material ====

{{simplefilelist>.:*}}