Kompresija bez gubitaka: šta je to i kako je koristiti

by kim Ažurirano: Juni 28, 2022

Kompresija bez gubitaka je važan koncept kada su u pitanju digitalni mediji. Odnosi se na proces u kojem se podaci komprimiraju bez ikakvog gubitka podataka. Kompresija bez gubitaka je odličan način da smanjite veličinu datoteke vašeg digitalnog medija bez žrtvovanja kvaliteta.

U ovom članku ćemo istražiti

• šta je kompresija bez gubitaka,
• kako radi, I
• kako to možete iskoristiti u svoju korist.

Hajde da počnemo!

Definicija kompresije bez gubitaka

Kompresija bez gubitaka je vrsta kompresije podataka koja čuva sve originalne podatke tokom procesa kodiranja i dekodiranja, tako da je rezultat tačna replika originalne datoteke ili podataka. Radi tako što pronalazi obrasce u podacima i pohranjuje ih efikasnije. Na primjer, ako datoteka ima 5 riječi koje se ponavljaju, umjesto pohranjivanja tih 5 duplikata riječi, kompresija bez gubitaka će pohraniti samo jednu instancu te riječi, plus referencu gdje može pronaći informacije o njenoj upotrebi u datoteci.

suprotno kompresija sa gubicima (koji odbacuje neke informacije selektivno radi smanjenja veličine) Kompresija bez gubitaka omogućava održavanje rezolucija slike, jasnoća teksta i integritet datoteke sa nema gubitka kvaliteta. To ga čini pogodnim za aplikacije u kojima su neke informacije bitne i ne mogu se žrtvovati radi smanjenja veličine. Uobičajene upotrebe kompresije bez gubitaka uključuju:

• Kompresovanje muzičkih fajlova (zbog čega kvalitet zvuka mora ostati netaknut)
• Kompresija medicinskih slika (pošto mali detalji mogu biti kritični za dijagnozu)
• Kompresija izvornog koda softverskih aplikacija
• Arhiviranje dokumenata za dugotrajno skladištenje.

Primjeri kompresora koji mogu koristiti ovaj tip algoritma su ZIP i PNG datoteke kao i neki formati slika kao što su TIFF i GIF.

Prednosti kompresije bez gubitaka

Kompresija bez gubitaka je tehnologija koja komprimira podatke u manju veličinu bez ikakvog gubitka u kvaliteti. Ovo je omogućeno korištenjem algoritama koji identificiraju suvišne ili ponavljajuće nizove podataka, a zatim ih zamjenjuju kraćim kodovima. Korištenje ove metode može pomoći u značajnom smanjenju veličine podataka, često pola ili više, omogućavajući korisnicima da efikasnije skladište i prenose velike količine informacija.

Osim uštede prostora za pohranu, postoji nekoliko drugih ključnih prednosti korištenja kompresije bez gubitaka. To uključuje:

• Poboljšane performanse: Kompresija bez gubitaka može poboljšati brzinu prijenosa datoteka jer su manje i zauzimaju manje propusnog opsega prilikom slanja ili preuzimanja.
• Integritet podataka: Budući da se nikakvi podaci ne gube kada se koristi kompresija bez gubitaka, svaka kodirana informacija će ostati netaknuta nakon dekompresije.
• kompatibilnost: Kompresovani fajlovi se obično mogu otvoriti raznim aplikacijama na različitim platformama zbog standardnih algoritama kodiranja.
• Smanjeno vrijeme obrade: Smanjenje veličine datoteke ubrzava procese kao što su štampanje, striming i uređivanje jer manji fajlovi zahtevaju manje računarske snage.

Vrste kompresije bez gubitaka

Postoje razne vrste kompresija bez gubitaka tehnike koje vam omogućavaju komprimiranje podataka bez gubitka informacija. Najčešći tipovi kompresije bez gubitaka su ZIP, gzip i LZW. Ova tri, zajedno sa drugim raznim vrstama, svi imaju svoje prednosti i nedostatke.

U ovom članku ćemo raspravljati o različitim vrstama metoda kompresije bez gubitaka i kako ih koristiti:

• ZIP
• gzip
• LZW

Run Length Encoding

Run Length Encoding (RLE) je algoritam kompresije podataka koji se koristi za smanjenje veličine datoteke bez gubitka podataka. Radi tako što analizira podatke, traži uzastopne znakove i zatim ih kompresuje u manji, sažetiji oblik. Ovo olakšava skladištenje i prijenos datoteka. Tokom procesa dekompresije, originalni podaci se mogu u potpunosti rekonstruisati.

Run Length Encoding se obično koristi za kompresiju digitalnih slika jer efikasno smanjuje redundantnost informacija u materijalu kao što je ponavljajući obrasci, nizovi piksela ili velike površine ispunjene jednom bojom. Tekstualni dokumenti su također pogodni kandidati za RLE kompresiju jer često sadrže riječi i fraze koje se ponavljaju.

Run Length Encoding koristi prednost činjenice koju imaju mnogi sekvencijalni uzorci unutar audio datoteka identične vrijednosti kako bi se smanjile u veličini, ali zadržale njihov izvorni kvalitet nakon dekompresije. To može dovesti do značajnog smanjenja veličine datoteke – obično 50% ili više – sa vrlo malim gubicima u pogledu kvaliteta zvuka i performansi.

Kada koristite RLE kodiranje, važno je zapamtiti da, iako je vjerovatno da će smanjiti veličinu datoteka povezanih sa zvučnim ili slikovnim datotekama, to zapravo možda neće biti korisno za tipove tekstualnih datoteka koje obično nemaju mnogo redundantnosti zbog načina na koji su izrađene na konvencionalni način. . Stoga će možda biti potrebno eksperimentirati s različitim vrstama aplikacija prije donošenja konačnog izbora o tome da li ova vrsta tehnologije kompresije najbolje odgovara vašim potrebama.

Huffmanovo kodiranje

Huffmanovo kodiranje je prilagodljiv algoritam za kompresiju podataka bez gubitaka. Ovaj algoritam koristi skup simbola podataka, ili znakova, zajedno sa njihovom učestalošću pojavljivanja u datoteci za konstruisanje efikasnog koda sa prefiksom. Ovaj kod se sastoji od kraćih kodnih riječi koje predstavljaju češće znakove i dužih kodnih riječi koje predstavljaju rjeđe. Koristeći ove kodove, Huffman Coding može smanjiti veličinu datoteke sa malim utjecajem na njen integritet podataka.

Huffman Coding radi u dva koraka: konstruira skup jedinstvenih kodova simbola i koristi ga za komprimiranje toka podataka. Kodovi simbola su generalno konstruisani od distribucije znakova u raznim datotekama i od informacija dobijenih ispitivanjem relativnih frekvencija sa kojima u njemu se pojavljuju različiti likovi. Generalno, Huffman Coding radi efikasnije od drugih algoritama kompresije bez gubitaka kada se koristi na tokovima podataka koji sadrže simbole koji imaju nejednake vjerovatnoće pojave – na primjer, karakterizacija tekstualnog dokumenta u kojem su neka slova (kao "e") javljaju se češće od drugih (kao "z").

Aritmetičko kodiranje

Jedna vrsta kompresije bez gubitaka koja se može koristiti je tzv Aritmetičko kodiranje. Ova metoda koristi prednost činjenice da tok podataka može imati suvišne dijelove koji zauzimaju prostor, ali koji ne prenose stvarne informacije. Komprimira podatke uklanjanjem ovih suvišnih dijelova uz očuvanje originalnog sadržaja informacija.

Da bismo razumjeli kako funkcionira aritmetičko kodiranje, razmotrimo primjer baziran na tekstu. Pretpostavimo da se u našem toku podataka nalaze četiri znaka – A, B, C, i D. Ako se podaci ostave nekomprimirani, svaki znak bi zauzeo osam bita za ukupno 32 bita u cijelom toku. Kod aritmetičkog kodiranja, međutim, ponavljajuće vrijednosti poput A i B može biti predstavljen sa manje od osam bitova svaki.

U ovom primjeru koristit ćemo četverobitne blokove za predstavljanje svakog znaka, što znači da se sva četiri znaka mogu spakovati u jedan 16-bitni blok. Koder gleda na tok podataka i dodjeljuje vjerovatnoće svakom znaku na osnovu njihove vjerovatnoće da će se pojaviti u uzastopnim nizovima kako bi uštedio prostor, istovremeno osiguravajući maksimalnu preciznost kada su dekomprimirani na drugom kraju. Zbog toga tokom kompresije samo oni znakovi s većom vjerovatnoćom uzimaju manje bitova, dok će oni sa nižim frekvencijama ili oni koji se pojavljuju rjeđe zahtijevati više bitova po bloku znakova, ali i dalje ostaju povezani unutar jednog 16-bitnog bloka, kao prije spremanja nekoliko bajtova u cijelom toku podataka kada u poređenju sa nekomprimovanom verzijom.

Kako koristiti kompresiju bez gubitaka

Kompresija bez gubitaka je način kodiranja i kompresije podataka bez gubitka informacija. Ova metoda kompresije se koristi za smanjenje veličine digitalnih slika, audio i video datoteka. Kompresija bez gubitaka omogućava pohranjivanje podataka u djeliću njihove originalne veličine, što rezultira mnogo manjom datotekom.

Dakle, uđimo u detalje i istražimo kako koristiti kompresiju bez gubitaka:

formati datoteka

Kompresija bez gubitaka je vrsta kompresije podataka koja smanjuje veličinu datoteke bez žrtvovanja bilo kojeg od podataka sadržanih u originalnoj datoteci. To ga čini idealnom metodom za kompresiju velikih datoteka kao što su digitalne fotografije, audio datoteke i video klipovi. Da biste koristili ovu vrstu kompresije, morate razumjeti tipove datoteka koje podržavaju kompresori bez gubitaka i kako ih pravilno postaviti za optimalne rezultate.

Kada komprimirate datoteku u svrhu bez gubitaka, imate nekoliko opcija za formate datoteka. Najvjerovatnije ćete birati između JPEG i PNG jer oba daju odlične rezultate uz dobre veličine datoteka. Možete koristiti i formate kao što su GIF ili TIFF ako ih vaš softver podržava. Postoje i neki specifični komprimirani formati dizajnirani posebno za audio ili video. To uključuje FLAC (audio bez gubitaka), AVI (video bez gubitaka) i QuickTime-ov Apple Lossless format (ALAC).

Važno je napomenuti da iako ovi formati nude bolju kompresiju od svojih nekomprimiranih kolega, s njima može biti teže raditi zbog njihove ograničene podrške u nekim aplikacijama i softverskim programima. Ovisno o vašoj postavci, korištenje nekomprimovani formati može biti jednostavnije na duge staze čak i ako zauzima više prostora na disku.

Kompresijski alati

Dostupni su različiti alati za kompresiju koji su dizajnirani da smanje veličinu datoteka podataka uz održavanje integriteta originalnih podataka. Ovi alati koriste algoritme da identifikuju suvišne podatke i odbace ih iz datoteke bez gubitka ikakvih informacija.

Kompresija bez gubitaka je posebno korisna za grafičke slike ili audio i video snimke. Alati kao što su ZIP, RAR, Stuffit X, GZIP i ARJ podržavaju različite nivoe kompresije bez gubitaka za različite tipove datoteka uključujući PDF-ove i komprimirane izvršne datoteke (EXE). Na primjer, ako komprimirate sliku u jednom od ovih formata na postavka maksimalne veličine, mogli biste otvoriti i pogledati tu sliku bez gubitka detalja ili informacija o boji.

Korišteni algoritam će utjecati na veličinu datoteke koja se može postići, kao i na vrijeme potrebno za obradu i kompresiju datoteke. To može varirati od minuta do nekoliko sati ovisno o tome koliko je sofisticiran odabrani alat. Popularni alati za kompresiju kao što su 7-zip (LZMA2) nude viši nivo kompresije, ali zahtijevaju duže vrijeme obrade. Visoko optimizirani programi poput SQ=z (SQUASH) su rutine niskog nivoa koje mogu istisnuti dodatne bajtove brzinom munje u poređenju sa popularnijim aplikacijama kao što su WinZip or WinRAR ali njihova tehnička složenost znači da ih rijetko koriste amateri PC korisnici.

Slika kompresije

Kompresija slike je način da se smanji količina podataka potrebnih za predstavljanje digitalne slike. To se radi na jedan ili oba pristupa: uklanjanjem ili smanjenjem beznačajnih podataka o slici, tzv. kompresija bez gubitaka; ili pažljivom eliminacijom podataka, tzv kompresija sa gubicima.

sa kompresija bez gubitaka, slika se pojavljuje točno onako kako je bila prije kompresije i koristi manje memorije za pohranu. Sa kompresija sa gubicima tehnika, neki podaci se gube kada se datoteka sačuva i ponovo komprimuje, ali kada se uradi ispravno, ne bi se trebalo videti vidljivo izobličenje iz originalne nekomprimovane datoteke.

Tehnike kompresije bez gubitaka naširoko se koriste u digitalnoj fotografiji i u radnim procesima grafičkog dizajna. Tehnike bez gubitaka omogućavaju da se datoteke komprimiraju u mnogo manje veličine nego da su komprimirane drugim metodama kao što su JPEG slike koje su dizajnirane za kompresija sa gubicima gdje dobivate manju veličinu datoteke na račun izgubljenog kvaliteta ili detalja.

Formati slika bez gubitaka uključuju:

• PNG vatromet (ortf)
• GIF (gif)
• i najčešće korišteni format TIFF (tiff).

Softverske aplikacije za obradu slika poput Photoshopa mogu otvoriti različite tipove slika i pretvoriti ih u jedan od ovih formata koristeći funkcije poput „Save As“, što znači koliko se često datoteke pretvaraju između formata bez potrebe za preuzimanjem dodatnog softvera.

Neki alternativni formati slika kao npr JPEG 2000 (jp2) takođe koriste ovu vrstu tehnike kompresije, ali daju dodatnu prednost jer mogu pohraniti preciznije direktne informacije u poređenju sa JPEG-ovima, a da i dalje imaju malu veličinu datoteke zbog svoje efikasne šeme kodiranja.

zaključak

Kompresija bez gubitaka je moćan alat koji vam može pomoći da smanjite veličinu datoteka i uštedite prostor za pohranu, a istovremeno pazite da ne izgubite podatke u tom procesu. Omogućava vam da komprimirate datoteke bez gubljenja bilo koje informacije koje sadrže, stvarajući ih lakši za pohranjivanje, pristup i dijeljenje.

U zakljucku, kompresija bez gubitaka je osnovni alat za moderno skladištenje i upravljanje podacima.

Sažetak kompresije bez gubitaka

Kompresija bez gubitaka je vrsta tehnike kompresije podataka koja smanjuje veličinu datoteke bez žrtvovanja bilo kojeg podatka sadržanog u njemu. Idealan je za kompresiju tekstualnih datoteka kao što su dokumenti, tabele, kao i slike i audio datoteke.

Glavna prednost kompresije bez gubitaka je u tome što omogućava vam da smanjite veličinu datoteke bez žrtvovanja kvaliteta datoteke. To znači da se ista tačna datoteka može komprimirati više puta, što olakšava brzo i jednostavno pohranjivanje i prijenos velikih datoteka. Takođe omogućava efikasniju upotrebu skladištenja uklanjanjem suvišnih podataka iz datoteke i skladištenjem samo bitnih elemenata informacija.

Generalno, postoje dvije vrste algoritama kompresije bez gubitaka – algoritmi bazirani na rječniku poput Deflate/GZip ili Lempel-Ziv (koji komprimira datoteke u indeksiranu listu) ili metode eliminacije redundancije kao što je aritmetičko kodiranje ili kodiranje dužine rada (koje uklanja suvišnost kodiranjem ponavljajućih obrazaca). Svaka vrsta ima svoje specifične svrhe kada su u pitanju vrste medija i aplikacija.

Za slike, posebno, formate slika bez gubitaka kao što su PNG su preferirani u odnosu na druge formate sa gubitkom, kao što su JPEG jer čuvaju detalje slike bolje nego JPEG, dok i dalje nude razuman nivo kompresije bez značajne degradacije kvaliteta slike ili poteškoća u dekodiranju ili preuzimanju izvornih podataka. Slično, digitalni audio nekomprimovani fajlovi talasnog oblika imaju tendenciju da rade bolje sa vektorske tehnike kvantizacije umjesto čiste tehnike smanjenja brzine prijenosa.

U zaključku, kompresija bez gubitaka je efikasan način za smanjenje velikih veličina datoteka bez ikakvog žrtvovanja u kvalitetu; ovo ih čini odličnom alternativom za očuvanje vrijednih podataka uz uštedu prostora za skladištenje i troškove. Kako različiti algoritmi odgovaraju različitim vrstama medija efikasnije od drugih, uvijek je najbolje istražiti koji format najbolje odgovara vašim potrebama kako za zaštitu privatnosti tako i za efikasnost prostora – pravi izbor može učiniti sve!

Prednosti kompresije bez gubitaka

Kompresija bez gubitaka je proces kodiranja i dekodiranja podataka koji omogućava datotekama da uštede prostor bez žrtvovanja kvaliteta. Iako se troškovi skladištenja konstantno smanjuju, održavanje visokokvalitetnog digitalnog sadržaja može biti skupo i dugotrajno. Algoritmi kompresije bez gubitaka olakšavaju skladištenje, optimizaciju mreže i prijenos datoteka kroz različite sisteme. Pored toga, optimizovane brzine prenosa podataka mogu smanjiti operativne troškove povezane sa I/O operacijama i pomoći odeljenjima za analizu naučnih ili medicinskih podataka da brže validiraju svoje rezultate.

Prednosti korištenja tehnika kompresije bez gubitaka uključuju:

• Smanjenje veličine datoteke bez unošenja izobličenja ili degradacije kvaliteta
• Poboljšana brzina učitavanja stranica smanjenjem količine podataka koji se prenose preko weba
• Gateway za aplikacije otvorenog koda koji smanjuju troškove komunikacije za pristup sadržaju na mrežnim serverima
• Povećane mogućnosti arhiviranja za dugoročno očuvanje digitalnog sadržaja
• Otvoreni su putevi za virtuelnu instrumentaciju i internetske streaming medijske usluge tako što su opsluživali potencijalno veliku publiku uz minimalne resurse propusnog opsega

Zdravo, ja sam Kim, mama i zaljubljenik u stop-motion sa iskustvom u kreiranju medija i web razvoju. Imam ogromnu strast prema crtanju i animaciji, a sada zaranjam glavom u svijet stop-motiona. Sa svojim blogom, dijelim svoja saznanja sa vama.