Kompressionsverfahren - Prüfungsfragen

1. Was verstehen Sie unter Speicherdichte?

1. Wie sollte die Speicherdichte möglichst sein?

1. Erläutern Sie, inwiefern Kompression einen Beitrag zur Speicherdichte leisten kann

2. Erläutern Sie die Unterschiede zwischen Redundanz, Relevanz & Irrelevanz bei digitalen Daten & deren Bedeutung für die Kompression. Wie versuchen Kompressionsverfahren mit diesen 3 Klassen von Information umzugehen?

2. Wann wird ein Qualitätsverlust bei Redundanz, Relevanz & Irrelevanz spürbar?

3. Wovon ist der relative prozentuale Anteil von Redundanz, Irrelevanz & Relevanz in einem digitalen Videosignal abhängig?

3. Worauf bezieht sich der relative prozentuale Anteil von Redundanz, Irrelevanz & Relevanz in einem digitalen Videosignal?

3. Wie verhält sich typischerweise der relative prozentuale Anteil von Redundanz, Irrelevanz & Relevanz in einem digitalen Videosignal im zeitlichen Verlauf?

4. Erläutern Sie, weshalb sich konstante Datenrate & konstante Qualität bei komprimierten Signalen in der Regel gegenseitig ausschließen

5. Erklären Sie den prinzipiellen Unterschied zwischen verlustfreier & verlustbehafteter Kompression.

5. Wie wird bei der verlustfreien & der verlustbehafteten Kompression jeweils konkret vorgegangen, um Kompression zu bewirken?

5. Welche typischen Kompressionsfaktoren lassen sich mit der verlustfreien & der verlustbehafteten Kompression jeweils erreichen?

5. Wann wird welche Variante der Kompression im Bereich digitaler Medien typischerweise eingesetzt? (aussagekräftige Beispiele für beide Bereiche)

7. Erklären Sie den Unterschied zwischen symmetrischen & asymmetrischen Kompressionsverfahren.

8. Wie kann beim Encoding & beim Decoding von Daten ein so genanntes Echtzeitverhalten erreicht werden?

8. Wie ist beim Encoding & beim Decoding von Daten “Echtzeit” genau definiert?

9. Was verstehen Sie unter Entropie? Erläutern Sie den Begriff anhand der im Skript gegebenen Herleitung.

9. Wann wird die Entropie groß? Wann klein?

9. Was hat die Größe der Entropie für eine Bedeutung für die Kompression?

10. Was beschreibt die mittlere Codewortlänge?

10. Was wird durch die mittlere Codewortlänge bestimmt?

10. Welcher Zusammenhang besteht zwischen der mittleren Codewortlänge & der Entropie?

10. Welche Bedeutung hat die mittlere Codewortlänge für die Kompression?

11. Wie funktioniert Kompression durch Kodierung prinzipiell. Erläutern Sie das Prinzip & geben Sie ein Beispiel.

11. Wie stark kann mit Kodierung maximal komprimiert werden & warum?

11. Treten bei der Kodierung mit maximaler Kompression Verluste ein?

12. Wie kann absichtlich eine kleine Entropie erreicht werden?

12. Wie heißt der Vorgang, der angewendet wird, um eine möglichst kleine Entropie zu erreichen?

12. Was bewirkt der Vorgang, um eine möglichst kleine Entropie zu erreichen & wie funktioniert er prinzipiell?

12. Welche zwei Verfahren werden in der Praxis häufig eingesetzt, um eine möglichst kleine Entropie zu erreichen?

12. Ist die Vorgehensweise, bei der eine möglichst kleine Entropie erreicht wird, prinzipiell verlustfrei oder verlustbehaftet?

12. Wann treten bei der Vorgehensweise, in der eine möglichst kleine Entropie erreicht wird, Verluste auf, wann nicht?

13. Erklären Sie den Unterschied zwischen linearer & nichtlinearer Quantisierung. Was kann hierbei adaptiv an die jeweilige Situation angepasst werden & was wird damit erreicht?

14. Stellen Sie eine mögliche Schrittfolge bei der Kompression anhand einer Skizze dar. Erläutern Sie jeden dargestellten Schritt kurz.

14. Welche Funktion hat die Dekorrelation im Zusammenhang mit der Kompression?

14. An welcher Stelle tritt die eigentliche Kompression im Zusammenhang mit der Dekorrelation ein?

14. Wovon hängt die Originaltreue in der Kompression im Zusammenhang mit der Kompression ab?

15. Wozu dient ein Optimal-Code?

15. Welchen bekannten Vertreter des Optimal-Codes kennen Sie?

15. Was wird durch die Anwendung des Optimal-Codes eigentlich erreicht & was haben Entropie & Dekorrelation damit zu tun?

16. Erläutern Sie die Arbeitsweise des RLE Kompressionsprinzips.

16. Ab wann tritt bei der Arbeitsweise des RLE in der Praxis eine Einsparung an der Datenmenge auf?

16. Für welche Art von zu komprimierenden Vorlagen eignet sich das RLE Prinzip gut? Für welche weniger? Warum?

17. Was verstehen Sie unter statistischer Codierung & was wird damit erreicht? Nennen sie einen typischen Vertreter für dieses Verfahren.

18. Entwickeln Sie den Huffman-Code für ein Bild mit 6 Graustufen von unterschiedlicher Häufigkeit:
C 0,09 / A 0,18 / B 0,08 / D 0,02 / F 0,62 / E 0,01

19. Welche 3 unterschiedlichen Möglichkeiten kennen Sie, die Häufigkeitsverteilung bei einer statistischen Kodierung zu berücksichtigen? Nennen Sie alle 3 Möglichkeiten & erklären Sie jede Nennung kurz

20. Erläutern Sie die prinzipielle Arbeitsweise des LZW Kompressionsverfahrens.

20. Zu welcher grundlegenden Klasse von Kompressionsverfahren gehört LZW?

20. Wofür wird LZW häufig eingesetzt? Nennen Sie gängige Anwendungsbeispiele.

21. Erläutern Sie das Verfahren der Differenzbildung im Zusammenhang mit Kompression. Wie wird vorgegangen?

21. Ist das Verfahren der Differenzbildung prinzipiell verlustfrei oder verlustbehaftet?

21. Wozu kann die Differenzbildung neben der Kompression noch eingesetzt werden?

22. Wie sollte man verlustbehaftete Kompressionsverfahren eigentlich korrekter bezeichnen & warum?

23. Was wird im Rahmen der verlustbehafteten Kompression bewusst unterschritten?

23. Was wird bei der verlustbehafteten Kompression entfernt?

23. Wann stellt die verlustbehaftete Kompression eine Beeinträchtigung der subjektiv wahrgenommenen Qualität dar, wann nicht?

23. Warum stellt die verlustbehaftete Kompression eine Beeinträchtigung der subjektiv wahrgenommenen Qualität dar?

24. Wie funktioniert die Technik der “eigenen Farbtabelle” zur Kompression von Grafiken in 24-Bit prinzipiell?

24. Was wird dabei durch das “Dithering” erreicht & wie arbeitet dieses genau?

24. Was wird durch Dithering gezielt reduziert, was scheinbar erhöht?

25. Erläutern Sie den Begriff “Colour Subsampling”. Was genau wird darunter verstanden?

25. Wie wird beim “Colour-Subsampling” vorgegangen?

25. Warum bemerkt unser Sehsinn den Effekt eines moderaten Colour-Subsampling kaum?

25. Was genau bedeutet 4:1:0?

26. Wie funktioniert Subband-Coding prinzipiell?

26. Warum kann Subband-Coding eingesetzt werden & was hat dies mit der menschlichen Wahrnehmung zu tun?

26. Wo wird Subband-Coding eingesetzt?
x

26. Geben Sie für Subband-Coding je ein Beispiel für den visuellen & auditiven Bereich an.
x

27. Was bedeutet DCT?

27. Beschreiben Sie kurz die Anwendung einer DCT auf ein digitales Bild. Zählen Sie die einzelnen Schritte auf & erklären Sie jeden Schritt kurz. An welcher Stelle tritt die eigentliche Kompression ein?

27. In welchen bekannten Kompressionsstandards wird die DCT eingesetzt?

28. Was bedeutet DPCM?

28. Wann arbeitet die DPCM verlustfrei & wann verlustbehaftet?

28. In welchen bekannten Kompressionsstandards wird die DPCM eingesetzt?

28. Welche Funktion hat DPCM dabei neben der eigentlichen Kompression?

29. Erklären Sie kurz das Prinzip der prädiktiven Codierung anhand ihres Einsatzes in der DPCM. Was wird dabei eigentlich nur vom Sender zum Empfänger übertragen (bzw. gespeichert)?

29. Wie wird aus DPCM auf Empfängerseite das Original rekonstruiert?

30. Erklären Sie kurz den Unterschied zwischen einer Open-loop-DPCM & einer Closed-loop-DPCM.

30. Wieso ist in bestimmten Fällen eine Closed-loop-DPCM nötig?
x

30. Wann reicht auch eine Open-loop DPCM?

31. Erklären Sie die Unterschiede zwischen Intrafield-, Intraframe-, Interfield & Interframe-DPCM bei Anwendung auf digitale Videosequenzen.

31. Welchen grundsätzlichen Vorteil bieten “Inter-“ Varianten gegenüber “Intra-“ Varianten im Hinblick auf den damit maximal erreichbaren Kompressionsfaktor? Woran liegt dies genau?

32. Wozu dient Bewegungsschätzung & wie wird sie durchgeführt?

32. Erklären Sie kurz das Prinzip des Blockmatching. Was wird auf diese Weise gewonnen?

32. Was wird beim Blockmatching übertragen (bzw. gespeichert)?

33. Auf der Nutzung welchen Phänomens beruht das Prinzip der fraktalen Kompression?

33. Erklären Sie kurz das Prinzip der fraktalen Kompression

33. Welche Vorteile bietet die fraktale Kompression gegenüber herkömmlichen Verfahren, wie DCT oder DPCM?

34. Worauf beruht die Wavelet-Kompression?

34. Erläutern Sie kurz das generelle Prinzip der Wavelet-Kompression

34. Welchen deutlich sichtbaren Vorteil bietet Wavelet-Kompression gegenüber DCT-basierten Verfahren bei der Bilddatenkompression (speziell bei hohen Kompressionsfaktoren)?

35. Was verstehen Sie unter einem Codec?

35. Skizzieren Sie schematisch den allgemeinen Aufbau eines Codecs & bezeichnen Sie die einzelnen Bestandteile Ihrer Skizze aussagekräftig.

35. Welchen Vorteil bietet die Nutzung von spezialisierter Hardware beim Einsatz von Codecs?

35. Welche andere Lösung gibt es zum Einsatz von Codecs?

35. Nennen Sie jeweils Vorteile & Nachteile beim Einsatz von Codecs

36. Erläutern Sie die Vorgehensweise bei der Kompression nach dem JPEG-Standard.
Zählen Sie dazu die 5 typischen Schritte auf & erläutern Sie jeden kurz.

36. Welcher Schritt gehört eigentlich nicht zum JPEG-Standard?

36. Was ist der progressive Modus von JPEG & was bewirkt er bei der Dekodierung?

37. Welches sind die 3 wesentlichen Vorteile des neuen JPEG 2000 Standards gegenüber dem alten JPEG Standard?

37. Worauf sind diese Vor- & Nachteile im Wesentlichen zurückzuführen?

38. Nennen Sie bitte die Schrittfolge bei der Kompression im Rahmen des PNG-Formats im Überblick.

38. Gehen Sie auf die einzelnen Schritte bei der Kompression im Rahmen des PNG-Formats etwas genauer ein, was die jeweils verwendeten Verfahren & deren Zweck angeht.

42. Wofür ist M-JPEG besser geeignet & wofür MPEG?

43. Welche grundlegenden Kompressionstechniken sind im MPEG-Standard integriert?

43. Wie werden diese dabei kombiniert?
x

44. Was ist eine hybride DCT?

44. Zeichnen Sie kurz das schematische Prinzip auf & bezeichnen Sie die einzelnen Elemente Ihrer Skizze aussagekräftig.

45. Was verstehen Sie unter I-Frames, P-Frames & B-Frames im Zusammenhang mit MPEG?

45. Wieso wird zur Übertragung (bzw. Speicherung) die Reihenfolge der Frames verändert?

45. Welches Problem ergibt sich dadurch bei der Nachbearbeitung (z. B. Schnitt) von MPEG-codiertem Videomaterial & warum?

46. Welche spezielle Schwierigkeit ergibt sich beim “Schneiden” von MPEG-komprimiertem Videomaterial?

46. Wie kann dieses Problem gelöst werden?

52. Welche verbesserte statistische Codierung nutzt H.264/AVC (MPEG 4, Part 10) im Vergleich zum Huffman-Verfahren von MPEG 2?

52. Beschreiben Sie bitte kurz die unterschiedliche Vorgehensweise von CABAC & deren Vorteile.

53. Für welchen Zweck wurde das DV-Kompressionsverfahren optimiert?

53. Welche Aspekte sind für diesen Zweck besonders wichtig & warum?

53. Wie löst das DV-Verfahren diese Aufgabe im Gegensatz zu allen anderen Verfahren?

53. Was kann trotzdem nicht erreicht werden & warum?

54. Wie geht das DV-Verfahren mit der Tatsache um, dass Videobilder aus Halbbildern aufgebaut sind (Zeilensprungverfahren). Erläutern Sie.

55. Welche verschiedenen Web Videocodecs kennen Sie? (historische Reihenfolge)

55. Nennen Sie zum Schluss bitte die 2 aktuellsten Vertreter.