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true gaia true Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege (223015b) Michael Czechowski – HdM Stuttgart – SoSe 2026 Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege
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Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege

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

Sommersemester 2026

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

Hex begegnet euch überall

Kontext Beispiel
CSS-Farben #FF5733
MAC-Adressen 00:1A:2B:3C:4D:5E
Speicheradressen 0xA04F20
Windows-Fehlercodes 0x80070005
Unicode-Codepoints U+00E4 (ä)
Datei-Signaturen 89 50 4E 47 (PNG)

Beispiel: Byte zählen

Text: "Hello·🌸·こんにちは·(Kon-ni-chi-wa)"

Zeichen Byte
Hello· 6 × 1 = 6 Byte (ASCII)
🌸 4 Byte (Emoji)
· 1 Byte
こんにちは 5 × 3 = 15 Byte (Hiragana)
·(Kon-ni-chi-wa) 16 Byte (ASCII)

Gesamt: 42 Byte für 29 sichtbare Zeichen.

Magic Numbers — die Visitenkarte der Datei

Datei-Typ erkennt man an den ersten Byte:

Format Magic Number (Hex) Lesbar?
PNG 89 50 4E 47 (89 außerhalb ASCII) P N G
JPEG FF D8 FF —
PDF 25 50 44 46 % P D F
ZIP 50 4B 03 04 P K — —

Achtung: Werte > 127 sind nicht ASCII-druckbar. Hex-Editoren zeigen . als Platzhalter.

KB vs KiB — warum „1 TB" als 931 GB angezeigt wird

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Auf der Verpackung: 1 TB = 10¹² Byte (dezimal). Im Finder: 931 GB = eigentlich 931 GiB (binär, 1024³).

Es fehlt nichts — beide Seiten zählen nur in verschiedenen Sprachen.

Dateneinheiten — Größenordnungen

Einheit Bytes (dezimal) Beispiel
Byte 1 Farbwert eines Pixels
Kilobyte (KB) 1.000 kleiner Programmcode
Megabyte (MB) 1 Million Textdokument
Gigabyte (GB) 1 Milliarde Kinofilm in FullHD
Terabyte (TB) 1 Billion ~12h Video in 4K
Petabyte (PB) 1 Billiarde Netflix-Gesamtarchiv
Exabyte (EB) 1 Trillion Alle E-Mails weltweit/Tag
Zettabyte (ZB) 1 Trilliarde globale Datenmenge ~heute

Datenrate = Sample Rate × Bittiefe × Kanäle

Formel:

Datenrate (bit/s) = Sample Rate (Hz) × Bittiefe (bit) × Kanäle

Was bestimmt jeder Faktor?

  • Sample Rate: Bandbreite (Höhe der erfassbaren Töne)
  • Bittiefe: Dynamik (Stufenfeinheit)
  • Kanäle: Stereo, Mono, Surround

Daraus ergibt sich, wie groß eine Audiodatei pro Sekunde wird — unkomprimiert.

CD-Audio: die Rechnung

Audio-CD (Philips/Sony 1982):

44.100 Hz × 16 bit × 2 Kanäle = 1.411.200 bit/s = 1,4 Mbit/s

Pro Sekunde: ~172 KB. Pro Minute: ~10,3 MB. Pro Album (60 Min): ~635 MB.

Eine ganze 90er-Festplatte für ein Album.

Nyquist-Theorem — warum 2× reicht

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Sample-Rate muss mindestens das Doppelte der höchsten Signal-Frequenz sein:

f_sample ≥ 2 · f_max

Drei Fälle:

  • zu wenig → Aliasing (falsche tiefere Welle)
  • genau → mathematisches Minimum
  • mehr → sichere Rekonstruktion

Vergleich: Lossless vs. Lossy

Eigenschaft Verlustfrei (Lossless) Verlustbehaftet (Lossy)
Was passiert? Redundanz raus Irrelevanz raus
Umkehrbar? Ja, bit-genau Nein, nie wieder
Trick Wiederholungen kürzer kodieren Wahrnehmung modellieren
Typischer Faktor 2× – 5× 10× – 100×
Anwendung Archiv, Werkzeug, Code Stream, Anzeige, Konsum
Beispiele ZIP · PNG · FLAC · RAW MP3 · JPEG · H.264 · WebP

Raster vs. Vektor

Raster Vektor
Was Gitter aus Pixel-Werten Mathematische Anweisungen
Speicher wächst mit Auflösung wächst mit Komplexität
Skalierung pixelig beim Zoom scharf bei jeder Größe
Geeignet für Fotos, Screenshots Logos, Icons, Schrift
Formate PNG · JPEG · GIF · WebP SVG · PDF · Schriftarten

Memo: Die 6 JPEG-Schritte

# Schritt Lossless / Lossy
1 RGB → Y'CbCr (Farbraum) Lossless
2 Chroma-Subsampling 4:2:0 Lossy
3 8×8 Blöcke Lossless
4 DCT (Frequenz-Zerlegung) Lossless
5 Quantisierung Lossy (Haupt-Reduktion)
6 Huffman + Zigzag + RLE Lossless

Nur 2 der 6 Schritte verlieren Information.

Wann welches Bildformat?

Anwendung Format Warum
Foto im Web (Insta, News) JPEG oder WebP klein, Foto-optimiert
Foto-Archiv (RAW) RAW, TIFF, DNG nichts verlieren
Logo, Icon (skalierbar) SVG wird neu berechnet
Logo als Raster PNG Transparenz + scharfe Kanten
Screenshot mit Text PNG scharfe Buchstaben
Animiertes Sticker GIF oder WebP beide animierbar
Foto in höchster Modern-Qualität AVIF oder WebP bessere Kompression als JPEG

Audio-Format-Wahl

Anwendung Format Warum
Spotify-Stream AAC oder MP3 192+ Kompression, breite Unterstützung
Studio-Master WAV oder FLAC Bit-genau erhalten
Sprachnachricht Opus oder AAC-LD für Sprache optimiert, niedrige Bitrate
Podcast-Distribution MP3 128 kbit/s universelle Unterstützung
HiFi-Audiophile FLAC lossless, kleiner als WAV
Archiv eigener Aufnahmen FLAC oder WAV nichts verlieren

Container ≠ Codec

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Container = die Verpackung: hält Video-Spur, Audio-Spur, Untertitel, Metadaten zusammen. Beispiele: MP4, MKV, WebM, AVI

Codec = der Komprimierer: wie wird Bild/Audio gespeichert? Beispiele: H.264, H.265, AV1, VP9 (Video) · AAC, MP3, Opus (Audio)

Eine .mp4-Datei kann verschiedene Codecs enthalten.

I, P, B — Frame-Typen

Typ Vollname Was drin Größe
I Intra-coded Komplettes Bild (wie JPEG) groß
P Predicted „Was hat sich seit voriges I/P geändert" mittel
B Bidirectional „Was zwischen vorigem und nächstem I/P" klein

Typische GOP: I B B P B B P B B P B B I ... (alle 1–3 Sekunden ein I-Frame).

Patent vs. Open — warum AV1?

Codec Effizienz Patent Adoption (2026)
H.264 Baseline Lizenz (MPEG-LA) ~80 % aller Videos
H.265 +50 % 3 Patent-Pools, chaotisch nur Apple
VP9 ~H.265 lizenzfrei (Google) YouTube 4K
AV1 +30 % über H.265 lizenzfrei (Allianz) YouTube, Netflix, Twitch

Die Lektion: technisch beste Lösung gewinnt nicht. Lizenz-klare beste Lösung gewinnt.

HDD vs. SSD

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HDD SSD
Technik Mechanik Flash
Geschwindigkeit 50–250 MB/s 500–14.000 MB/s
Latenz ~10 ms ~0,1 ms
Preis/TB (2026) ~20 € ~70 €
Lebensdauer ~5–10 Jahre ~5–10 Jahre
Geräusch hörbar lautlos
Stoß-empfindlich ja nein

Wann nehme ich was?

Anwendung Empfehlung Begründung
Betriebssystem auf dem Laptop NVMe-SSD Geschwindigkeit, Boot
Eigene Foto-Library (10 TB+) HDD Kapazität, Preis
Server für Logfiles HDD oder SSD je nach Schreib-Last
Externes Backup-Archiv HDD billig, ok wenn langsam
Mobile Workstation (Reise) SSD Stoß, Geräusch
Edit-Drive für 4K-Schnitt NVMe-SSD Throughput für Video
Langzeitarchiv 10+ Jahre LTO-Band + M-DISC Langlebigkeit

Filesystem-Landschaft

Filesystem Wo verbreitet Max. Dateigröße Besonderheit
FAT32 USB-Sticks, SD-Karten alt 4 GB universell, alt
exFAT USB-Sticks modern 16 EB wie FAT, ohne 4-GB-Limit
NTFS Windows 16 EB Standard seit Win 2000
APFS macOS seit 2017 8 EB snapshots, schnell
ext4 Linux 16 TB klassisch, robust
ZFS Server, FreeBSD 16 EB checksum, snapshots

FAT32 4-GB-Grenze ist der häufigste Alltags-Knack: USB-Stick noch nie umformatiert → kein 4K-Video drauf.

Die 3-2-1-Backup-Regel

3 Kopien deiner Daten

2 verschiedene Medien (z.B. SSD + HDD)

1 Kopie off-site (außerhalb deines Wohnorts)

Beispiel:

Original  →  Foto-Library auf der MacBook-SSD
Kopie 1   →  Time Machine auf externer HDD (zuhause)
Kopie 2   →  Backblaze in der Cloud (off-site)

Schnittstellen-Wahl-Matrix

Aufgabe Beste Schnittstelle Warum
4K-Monitor anschließen HDMI 2.0+ oder DP 1.4+ Bandbreite
Online-Gaming Ethernet niedrige Latenz
eGPU am Laptop Thunderbolt 3/4 PCIe-Tunnel
SD-Karte einlesen USB-A 3.0 oder USB-C Kompatibilität
Smartphone laden USB-C-PD Standard
Heim-Streaming WiFi oder Ethernet reicht beides
4K-Stream mehrere Geräte Ethernet Stabilität

REST: GET · POST · PUT · DELETE

Methode Was tut sie URL-Beispiel
GET lesen GET /users/42 (User mit ID 42 abfragen)
POST neu erstellen POST /users mit Daten als Body
PUT überschreiben PUT /users/42 mit kompletten neuen Daten
PATCH teilweise ändern PATCH /users/42 mit Änderungen
DELETE löschen DELETE /users/42

CRUD = Create · Read · Update · Delete.

Der John-McAfee-GPS-Fall

Dezember 2012. John McAfee (Antivirus-Erfinder) flieht aus Belize, wo er als Mordverdächtiger gesucht wird.

Vice Magazine veröffentlicht ein Interview mit einem Foto: McAfee im T-Shirt, scheinbar in einer geheimen Location.

EXIF-Koordinaten im Foto: 15.6541° N, 88.9939° W → Hotel Nana Lodge, Guatemala. Bekannt.

McAfee wird 36 Stunden später festgenommen.

Der Tony-Blair-Fall (PDF-Metadaten)

Februar 2003. Britische Regierung veröffentlicht PDF-Dokument zur Begründung des Irakkriegs.

Ein britischer Akademiker findet im PDF-Revisionsverlauf: das Dokument wurde aus einer studentischen Doktorarbeit von 1991 kopiert.

Plagiats-Skandal. Plus Hinweise auf welche Mitarbeiter:innen welche Sätze überarbeitet hatten.

→ PDF-Metadaten verraten oft mehr als der Inhalt.

Vendor-Lockin als Risiko

Szenario: Du arbeitest 5 Jahre lang mit Adobe InDesign. Dann steigt der Abo-Preis um 200 % oder Adobe ändert das Format.

Konsequenz:

  • Bestehende INDD-Dateien öffnen sich noch — aber nur in Adobe-Produkten
  • Migration zu Affinity Publisher / Scribus: Daten müssen konvertiert werden, manche Details gehen verloren
  • Bei einigen Formaten gibt es keine Konverter — Vendor entscheidet komplett

Schutz: Wichtige Daten in offenen Formaten parallel speichern.

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