Feb 20
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Was ist Digitalisierung?

Digitalisierung bezeichnet im ursprünglichen Sinn das Umwandeln von analogen Werten in digitale Formate. Diese Daten lassen sich informationstechnisch verarbeiten. Oft steht der Begriff Digitalisierung aber auch für die digitale Revolution oder die digitale Transformation.

Für den Begriff Digitalisierung existiert bisher keine eindeutige Definition. Er kann, abhängig vom jeweiligen Kontext, mehrere Bedeutungen annehmen. Im ursprünglichen Sinn meint Digitalisierung das Umwandeln von analogen Informationen in digitale Formate. Eine weitere Bedeutung von Digitalisierung ist die digitale Revolution, auch als digitaler Wandel oder digitale Transformation bezeichnet. Der digitale Wandel beschreibt die durch die Digitalisierung ausgelösten Veränderungsprozesse in der Gesellschaft inklusive Wirtschaft, Kultur, Bildung und Politik.

Betrachtet man die ursprüngliche Bedeutung, geht es bei der Digitalisierung darum, digitale Repräsentationen von analogen Informationen, physischen Objekten oder Ereignissen zu schaffen. Ziel ist es, die digitalen Informationen zu speichern, zu verteilen oder zu verarbeiten. Historisch lässt sich die Digitalisierung auf die Umwandlung von analogen Medien wie Fotografien, Tonaufnahmen, Filmen oder Dokumenten zurückführen. Ergebnis der Digitalisierung sind Dateien, die aus einer Folge von Bits und Bytes bestehen.

Die meisten dieser Medien werden mittlerweile direkt in digitaler Form, ohne die Vorstufe einer analogen Version erstellt. Die Erstellung, Speicherung, Verteilung und Verarbeitung der digitalen Daten erfolgten mithilfe moderner Informationstechnik wie Computer, Smartphones, Kommunikationsnetze, Internetanwendungen und Datenbanken. Digitale Formate lassen sich wesentlich flexibler und schneller verarbeiten als analoge Informationen.

Grundlagen der Digitalisierung analoger Informationen

Sollen analoge Informationen in digitale Formate umgewandelt werden, sind verschiedene Arbeitsschritte zu durchlaufen. Ergebnis der Digitalisierung sind Dateien mit diskreten Werten. Analoge Informationen können grundsätzlich alle Werte sein, die mit Sensoren erfassbar und messbar sind. Dazu zählen beispielsweise Tonaufnahmen, Videoaufnahmen, Dokumente, Bilder, Umgebungswerte wie Temperaturen und Windgeschwindigkeiten oder Magnetfelder.

Als Sensoren zur Messung der analogen Werte kommen Mikrofone, Bildsensoren, Scanner, Thermometer und andere Geräte zum Einsatz. Der Sensor liefert die erfassten analogen Werte in der Regel in Form von elektrischen Spannungskurven. Diese verarbeitet anschließend der Analog-digital-Wandler. Er tastet die Spannungskurven in definierten Intervallen ab, bestimmt die Größe des Messwerts zum Abtastzeitpunkt und übersetzt das Ergebnis ein einen digitalen Wert. Die Gesamtheit aller Werte kann anschließend in einer Datei abgelegt werden.

Die Digitaltechnik nutzt in der Regel ausschließlich binäre Werte, die nur die beiden Zustände 0 oder 1 annehmen können. Die binären Informationen lassen sich sehr gut durch Prozessoren verarbeiten und sind sowohl flüchtig als auch persistent zu speichern. Je nach Format der digitalen Daten sind die binären Werte nach bestimmten Schemata und Kodierungen geordnet. Die Dateiformate nehmen daher eine wichtige Bedeutung ein, da sie den informationstechnischen Geräten vorgeben, wie die Daten zu interpretieren sind.

Vorteile der Digitalisierung

Die Digitalisierung bietet im Vergleich zur analogen Verarbeitung von Informationen viele Vorteile. Liegen die Informationen in digitaler Form vor, lassen sie sich mithilfe von Datenverarbeitungssystemen verwenden, bearbeiten, wiedergeben, speichern und verteilen. Sie sind maschinell lesbar und dadurch schneller zu verarbeiten und zu durchsuchen. Zudem sind Komprimierungsalgorithmen auf die Daten anwendbar, die den Speicherbedarf erheblich reduzieren.

Im Gegensatz zu analogen Informationen kommt es bei digitalen Daten durch mehrfache Verarbeitung oder durch die Verteilung über Kommunikationsnetze zu weniger Verfälschungen und Fehlern. Bei entsprechenden Maßnahmen bleibt die Ursprungsdatei immer gleich. Ein weiterer Vorteil digitaler Daten ist die Möglichkeit der Langzeitarchivierung ohne Qualitätsverlust bei den notwendigen Speichermigrationen. Um Daten lange aufzubewahren, müssen sie regelmäßig auf neuen Datenspeichern abgelegt werden. Analoge Daten verlieren bei diesen Migrationen kontinuierlich an Qualität. Digitale Daten bleiben völlig unverändert und sind beliebig oft speicherbar. Einfach erstellbare Kopien der digitalen Daten verhindern den Informationsverlust.

Die Digitalisierung lässt sich auch einsetzen, um analoge Originale durch die Verwendung digitaler Kopien zu schonen. Analoge Inhalte können schon durch mehrfache Wiedergabe an Qualität verlieren. Bei den digitalen Kopien ist dies nicht der Fall. Beispiele für den Qualitätsverlust analoger Medien bei der Wiedergabe sind das Blättern in Büchern, das Anstrahlen von Diapositiven oder das Abspielen einer Schallplatte über die Tonnadel.

Herausforderungen bei der Digitalisierung

Grundsätzlich entsteht bei der Digitalisierung ein initialer Qualitätsverlust. Dieser ist darin begründet, dass bei der Abtastung des analogen Signals und der Ermittlung des Signalwerts nur endliche Werte mit einer vorgegebenen Auflösung erzeugt werden. Je feiner die Auflösung ist, desto exakter bildet das digitale Format die ursprüngliche analoge Information ab. In vielen Fällen lässt sich die Auflösung so wählen, dass die menschlichen Sinnesorgane kein Unterschied zwischen dem analogen Ursprungssignal und der digitalen Kopie wahrnehmen. Beispiele hierfür sind die hohen Auflösungen von Bildschirmen, bei denen das Auge keine einzelnen Bildpunkte mehr erkennen kann, oder digitale Tonwiedergaben, die den hörbaren Frequenzbereich und das komplette Hörvermögen des menschlichen Ohrs abdecken.