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Lauflängencodierung

Zwölf weiße Pixel hintereinander — muss man wirklich zwölfmal „weiß“ speichern?

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Wiederholungen zusammenfassen

Stehen viele gleiche Zeichen hintereinander, speichert man nicht jedes einzeln, sondern nur, wie oft und welches Zeichen folgt.

  • Lauf:längste Folge gleicher Zeichen, z. B. WWWW.
  • Anzahl-Wert-Paar:jeder Lauf wird zu Anzahl und Wert: WWWWSSSW → 4W 3S 1W.
  • Decodieren:jedes Paar ausschreiben: 2S 5W → SSWWWWW.
  • Verlustfrei:aus dem Code entsteht genau das Original.
  • Rastergrafik:Zeile für Zeile codieren, jede Zeile beginnt mit einem neuen Lauf.

Klicke Pixel an, um sie schwarz oder weiß zu färben — mit der Tastatur: Pfeiltasten wandern, Leertaste färbt. Die Tabelle zählt für jede Zeile die Läufe mit; gespeichert werden je Paar 5 Bit für die Anzahl und 1 Bit für den Wert.

Läufe zählen

ZeileAnzahl-Wert-PaareLäufe

Halte fest: Jeder Lauf kostet ein Anzahl-Wert-Paar. Wenige lange Läufe machen den Code kurz, viele Einzelpixel machen ihn länger als das Original.

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Wann sich Lauflänge lohnt

Im Speicher ist jedes Paar gleich lang — egal, ob der Lauf aus einem oder aus zwölf Pixeln besteht.

  • Ein Paar:Anzahl mit \(k\) Bit plus Wert mit 1 Bit (schwarz/weiß).
  • Obergrenze:mit \(k\) Bit höchstens \(2^{k}-1\) Wiederholungen; mit 4 Bit also 15 — längere Läufe teilen: 20W → 15W 5W.
  • Lange Läufe:wenige Paare, großer Gewinn: 12 weiße Pixel kosten 5 statt 12 Bit.
  • Schachbrett:nur Läufe der Länge 1: 12 Pixel kosten \(12\cdot5=60\) statt 12 Bit.
Merke

Länge der Lauflängencodierung: \(L=\text{Anzahl der Läufe}\cdot(\text{Bits für die Anzahl}+\text{Bits für den Wert})\)

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Allgemeine Hinweise

Den Wert nicht weglassen

4 3 1 ist ohne Absprache mehrdeutig. Das Paar 4W trägt Anzahl und Wert — so ist der Code eindeutig.

Kurze Läufe blähen auf

Ein einzelnes Pixel kostet ein ganzes Paar. Bei unruhigen Bildern wird der Code länger als das Original.

Summe als Kontrolle

Die Anzahlen einer Zeile ergeben zusammen immer die Zeilenbreite. So findet man vergessene Läufe sofort.

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