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L

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Lab

Der CIELab-Farbraum beschreibt, im Gegensatz zu den geräteabhängigen Farbräumen RGB oder CMYK, Farbe auf objektivem Wege, d. h., die Farbwerte sind somit eindeutig und unverwechselbar definiert. Der Lab-Farbraum trennt die Helligkeit (L) von den beiden Farbkoordinaten a- (Rot-Grün) und b-Achse (Gelb-Blau). Außerdem umfasst dieser Farbraum alle vom menschlichen Auge wahrnehmbaren Farbeindrücke, welche darin annähernd visuell gleichabständig dargestellt werden. Ein gleicher Abstand zweier Punkte ergibt also überall in diesem Farbraum eine annähernd gleiche Empfindung für den Farbunterschied dieser beiden Farben.

Abbildung 1: Schematische Darstellung des Lab-Farbraums

Light-Tinten

Light-Tinten haben eine leichtere Konzentration. Es handelt sich meist nur um eine Verdünnung der jeweiligen Grundfarbe. Sie werden vor allem benötigt um flächige Pastelltöne zu erreichen, um dort das Problem der sichtbaren Körnigkeit, welches durch Dithering ensteht, teilweise zu lösen.

LZW

Auf den Grundlagen der Arbeiten von Abraham Lempel und Jacob Ziv basieren eine Vielzahl von Codierungsverfahren, die allgemein als LZ-Verfahren bezeichnet werden. Ausgehend von den ursprünglichen Verfahren LZ77 und LZ78 sind im Laufe der Zeit die unterschiedlichsten Derivate entwickelt worden. Das in PDF verwendete Verfahren ist LZW.

Funktionsweise von LZW: LZW basiert auf LZ78 und wurde durch Terry A. Welch 1984 modifiziert. LZW ist der wohl am meisten benutzte verlustfreie Algorithmus, der in TIFF, GIF, PDF und auch PostScript (ab Level 2) eingesetzt wird, um Daten kompakter abzuspeichern.

So wie RLE kann auch LZW auf jegliche Form von Daten angewandt werden, egal ob es sich um Text- oder Bilddaten handelt. Die Kompression wie auch die Dekompression erfolgen in derselben Geschwindigkeit (= symmetrische Kompression), da das Wörterbuch zur Laufzeit sowohl beim Encoding wie auch beim Decoding erstellt wird.

LZW baut auf einem Dictionary auf. Zuallererst konstruiert der Algorithmus ein Datenlexikon (= Data Dictionary) mit maximal 256 Eintragungen aller unkomprimierten Informationen. Danach wird im Unterschied zu RLE der Datenstrom nicht auf »Runs« von gleichen Informationswerten, sondern auf Muster (Substrings) im Datenstrom durchsucht. Aus dem Muster werden Codierungen errechnet, die die komprimierten Daten darstellen. Kommt in den Bilddaten ein bereits bekanntes Muster erneut vor, wird auf die bereits vorhandene Codierung zurückgegriffen und das Muster in die komprimierten Daten geschrieben. Das Wort »werden« kann sich aus dem bekannten Teil »wer« und dem noch unbekannten Teil »den« zusammensetzen und daraus ein neues Muster ergeben. Das Datenlexikon kann bis zu 212 Eintragungen enthalten.

Eine Besonderheit von LZW ist, dass das Lexikon nicht mitgespeichert werden muss. Dadurch verbessert sich die Kompressionsrate erneut. Elemente, die im Lexikon abgelegt sind – Beispiel: die ersten 128 Zeichen des ASCII-Codes –, sind als 1-Byte-Werte gespeichert und somit für die Kompression verfügbar und daraus wiederherstellbar.

Differenzberechnung: Damit Daten besser komprimiert werden können, greift man häufig auch auf die Methode der Differenzberechnung (= Differencing) zurück. Bei dieser Art der Berechnung wird nicht der Wert (Informationsgehalt) des nächstfolgenden Pixels, sondern nur die Differenz zum Ausgangspixel gespeichert. Vor allem bei Halbtonbildern unterscheiden sich direkt benachbarte Pixel nur geringfügig, womit durch Differenzberechnung eine Datenreduktion bewirkt wird, die natürlich auch vollkommen korrekt wiederhergestellt werden kann. Bei 1- bis 8-Bit-Daten werden direkt die Differenzen der Pixelwerte berechnet, bei RGB-Daten werden jeweils nur die Differenzen in den einzelnen Kanälen R, G, B berechnet und zur Kompression herangezogen. Die Kompressionsrate ist dadurch etwas eingeschränkt.

Über den Predictor-Key kann dem Decoder mitgeteilt werden, ob eine normale LZW-Kompression (Key=0) oder eine erweiterte Differenzkomprimierung stattfinden soll. Der Predictor-Key von TIFF ist dabei immer 2. Predictor-Keys über 10 werden für das Nachfolgeformat von GIF (PNG) verwendet.

Zusammenfassung: LZW ist bei 1-Bit-Daten genauso effizient wie RLE. Die Kompressionsraten bei 8- bis 24-Bit-Bildern ist bei LZW meistens effizienter, vor allem wenn eine Rauschunterdrückung  in den Bildern stattgefunden hat. Allerdings ist bei »flächigen« Farbbildern wie z. B. Cartoons oder technischen Plänen eine effektivere verlustfreie Datenkompression erzielbar. Gerade bei dieser Bildart müssen scharfe Kanten und reine Flächen erhalten bleiben.

Technisch gesehen zählt LZW zu den verlustfreien, symme­tri­schen Kompressionsmethoden, wobei die Kompression logisch erfolgt. In PDF wird LZW über den  LZWDecode-Filter angesprochen. Eine Parametrierung des Filters ist generell möglich, jedoch in der Benutzeroberfläche von Grafik-, Layout- sowi PDF-Editoren meistens nicht vorgesehen.

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