Compressió sense pèrdues: què és i com utilitzar-la

per Kim Actualitzat: Juny 28, 2022

Compressió sense pèrdues és un concepte important quan es tracta de mitjans digitals. Es refereix al procés on es comprimeixen les dades sense cap pèrdua de dades. La compressió sense pèrdues és una manera fantàstica de reduir la mida del fitxer dels vostres mitjans digitals sense sacrificar la qualitat.

En aquest article, explorarem

• què és la compressió sense pèrdues,
• com funcionai
• com podeu utilitzar-lo al vostre avantatge.

Comencem!

Definició de compressió sense pèrdues

Compressió sense pèrdues és un tipus de compressió de dades que conserva totes les dades originals durant el procés de codificació i descodificació, de manera que el resultat és una rèplica exacta del fitxer o les dades originals. Funciona trobant patrons a les dades i emmagatzemant-les de manera més eficient. Per exemple, si un fitxer té 5 paraules repetides, en comptes d'emmagatzemar aquestes 5 paraules duplicades, la compressió sense pèrdues només emmagatzemarà una instància d'aquesta paraula, a més d'una referència a on pot trobar informació sobre el seu ús al fitxer.

Desemejante compressió amb pèrdues (que descarta certa informació de manera selectiva per reduir la mida) Compressió sense pèrdues permet mantenir resolució de la imatge, claredat del text i integritat del fitxer amb sense pèrdua de qualitat. Això el fa adequat per a aplicacions on hi ha informació essencial i no es pot sacrificar per reduir la mida. Els usos habituals de la compressió sense pèrdues inclouen:

• Compressió de fitxers de música (per tant, la qualitat de l'àudio ha de romandre intacta)
• Comprimir imatges mèdiques (ja que els petits detalls poden ser crítics per al diagnòstic)
• Compressió del codi font d'aplicacions de programari
• Arxiu de documents per a l'emmagatzematge a llarg termini.

Alguns exemples de compressors que poden utilitzar aquest tipus d'algorisme són Fitxers ZIP i PNG així com alguns formats d'imatge com TIFF i GIF.

Beneficis de la compressió sense pèrdues

Compressió sense pèrdues és una tecnologia que comprimeix les dades en una mida més petita sense cap pèrdua de qualitat. Això és possible gràcies a l'ús d'algorismes que identifiquen cadenes de dades redundants o repetides, i després les substitueixen per codis més curts. L'ús d'aquest mètode pot ajudar a reduir la mida de les dades de manera significativa, sovint per la meitat o més, permetent als usuaris emmagatzemar i transmetre grans quantitats d'informació de manera més eficient.

A part d'estalviar espai d'emmagatzematge, hi ha altres avantatges clau per utilitzar la compressió sense pèrdues. Això inclou:

• Millora del rendiment: La compressió sense pèrdues pot millorar la velocitat a la qual es transfereixen els fitxers, ja que són més petits i ocupen menys amplada de banda durant l'enviament o la descàrrega.
• Integritat de les dades: Com que no es perden dades quan s'utilitza la compressió sense pèrdues, qualsevol informació codificada romandrà intacta després de la descompressió.
• Compatibilitat: Els fitxers comprimits normalment es poden obrir amb una varietat d'aplicacions en diferents plataformes a causa dels seus algorismes de codificació estàndard.
• Temps de processament reduït: La reducció de la mida dels fitxers accelera processos com ara la impressió, la transmissió en temps real i l'edició, ja que els fitxers més petits requereixen menys potència de càlcul.

Tipus de compressió sense pèrdues

Hi ha diversos tipus de compressió sense pèrdues tècniques que permeten comprimir dades sense perdre cap informació. Els tipus més comuns de compressió sense pèrdues són ZIP, gzip i LZW. Aquests tres, juntament amb altres tipus diferents, tenen tots els seus propis avantatges i inconvenients.

En aquest article, parlarem dels diferents tipus de mètodes de compressió sense pèrdues i com utilitzar-los:

• Codi postal
• gzip
• LZW

Codificació de longitud d'execució

Codificació de longitud d'execució (RLE) és un algorisme de compressió de dades que s'utilitza per reduir la mida d'un fitxer sense perdre cap dada. Funciona analitzant dades, cercant caràcters consecutius i després comprimint-los en una forma més petita i condensada. Això fa que els fitxers siguin més fàcils d'emmagatzemar i transferir. Durant el procés de descompressió, les dades originals es poden reconstruir completament.

La codificació de longitud d'execució s'utilitza habitualment per comprimir imatges digitals, ja que redueix eficaçment la redundància d'informació en material com ara patrons repetitius, tirades de píxels o grans àrees plenes d'un sol color. Els documents de text també són candidats adequats per a la compressió RLE perquè sovint contenen paraules i frases que es repeteixen.

Run Length Encoding aprofita el fet que tenen moltes mostres seqüencials dins dels fitxers d'àudio valors idèntics per tal de reduir-los de mida però mantenir la seva qualitat original a la descompressió. Això pot provocar reduccions significatives de la mida del fitxer, normalment 50% o més – amb molt poques pèrdues en termes de qualitat d'àudio i rendiment.

Quan utilitzeu la codificació RLE, és important recordar que, tot i que és probable que redueixi la mida dels fitxers relacionats amb els fitxers de so o d'imatge, és possible que en realitat no sigui beneficiós per a tipus de fitxers de text que solen no tenir molta redundància a causa de com es creen convencionalment. . Per tant, pot ser necessària una mica d'experimentació amb diferents tipus d'aplicacions abans de prendre una decisió final sobre si aquest tipus de tecnologia de compressió s'adapta millor a les vostres necessitats.

Codificació Huffman

Codificació Huffman és un algorisme de compressió de dades adaptatiu i sense pèrdues. Aquest algorisme utilitza un conjunt de símbols de dades, o caràcters, juntament amb la seva freqüència d'ocurrència en un fitxer per construir un codi de prefix eficient. Aquest codi consta de paraules de codi més curtes que representen caràcters més freqüents i paraules de codi més llargues que en representen de més rars. Utilitzant aquests codis, Huffman Coding pot reduir la mida del fitxer amb poc efecte en la integritat de les dades.

Huffman Coding funciona en dos passos: construir un conjunt de codis de símbols únics i utilitzar-lo per comprimir el flux de dades. Els codis de símbols es construeixen generalment a partir de la distribució de caràcters del fitxer diversos i de la informació obtinguda examinant les freqüències relatives amb què hi apareixen diferents personatges. En general, Huffman Coding funciona de manera més eficient que altres algorismes de compressió sense pèrdues quan s'utilitza en fluxos de dades que contenen símbols que tenen probabilitats desiguals d'ocurrència – per exemple, caracteritzar un document de text en què algunes lletres (com "e") ocorren més sovint que altres (com "z").

Codificació aritmètica

Es diu un tipus de compressió sense pèrdues que es pot utilitzar Codificació aritmètica. Aquest mètode aprofita el fet que un flux de dades pot tenir parts redundants que ocupen espai, però que no transmeten informació real. Comprimeix les dades eliminant aquestes parts redundants alhora que conserva el seu contingut d'informació original.

Per entendre com funciona la codificació aritmètica, considerem un exemple basat en text. Suposem que hi ha quatre caràcters al nostre flux de dades: A, B, C, i D. Si es deixaven les dades sense comprimir, cada caràcter ocuparia vuit bits per a un total de 32 bits a tot el flux. Amb la codificació aritmètica, però, els valors repetitius com A i B. es pot representar amb menys de vuit bits cadascun.

En aquest exemple utilitzarem blocs de quatre bits per representar cada caràcter, el que significa que els quatre caràcters es poden empaquetar en un únic bloc de 16 bits. El codificador mira el flux de dades i assigna probabilitats a cada caràcter en funció de la seva probabilitat d'aparèixer en cadenes successives per tal d'estalviar espai alhora que garanteix la màxima precisió quan es descomprimeixen a l'altre extrem. Durant la compressió, per tant, només els caràcters amb més probabilitats prenen menys bits, mentre que els que tenen freqüències més baixes o els que apareixen amb menys freqüència requeriran més bits per bloc de caràcters, però encara romandran agrupats en un bloc de 16 bits com abans de desar diversos bytes a tot el flux de dades quan en comparació amb la seva versió sense comprimir.

Com utilitzar la compressió sense pèrdues

Compressió sense pèrdues és una manera de codificar i comprimir dades sense cap pèrdua d'informació. Aquest mètode de compressió s'utilitza per reduir la mida d'imatges digitals, fitxers d'àudio i vídeo. La compressió sense pèrdues permet emmagatzemar les dades a una fracció de la seva mida original, donant lloc a un fitxer molt més petit.

Per tant, entrem en detalls i explorem com utilitzar la compressió sense pèrdues:

Formats d'arxiu

Compressió sense pèrdues és un tipus de compressió de dades que redueix la mida del fitxer sense sacrificar cap de les dades contingudes dins del fitxer original. Això el converteix en un mètode ideal per comprimir fitxers grans, com ara fotografies digitals, fitxers d'àudio i clips de vídeo. Per utilitzar aquest tipus de compressió, heu d'entendre els tipus de fitxers compatibles amb els compressors sense pèrdues i com configurar-los correctament per obtenir resultats òptims.

Quan comprimiu un fitxer amb finalitats sense pèrdues, teniu diverses opcions per als formats de fitxer. El més probable és que trieu entre JPEG i PNG ja que tots dos proporcionen resultats excel·lents amb bones mides de fitxer. També podeu utilitzar formats com GIF o TIFF si el vostre programari els admet. També hi ha alguns formats comprimits específics dissenyats específicament per a àudio o vídeo. Això inclou FLAC (àudio sense pèrdues), AVI (vídeo sense pèrdues) i format Apple Lossless (ALAC) de QuickTime.

És important tenir en compte que, tot i que aquests formats ofereixen una millor compressió que els seus homòlegs no comprimits, pot ser més difícil treballar-hi a causa del seu suport limitat en algunes aplicacions i programes de programari. Depenent de la vostra configuració, utilitzant formats sense comprimir pot ser més senzill a la llarga encara que ocupi més espai al disc.

Eines de compressió

Hi ha una varietat d'eines de compressió disponibles que estan dissenyades per reduir la mida dels fitxers de dades mantenint la integritat de les dades originals. Aquestes eines utilitzen algorismes per identificar dades redundants i descartar-les del fitxer sense perdre cap informació.

La compressió sense pèrdues és especialment útil per a imatges gràfiques o enregistraments d'àudio i vídeo. Eines com ara ZIP, RAR, Stuffit X, GZIP i ARJ Admet diversos nivells de compressió sense pèrdues per a diversos tipus de fitxers, inclosos els PDF i els executables comprimits (EXE). Per exemple, si comprimiu una imatge amb un d'aquests formats a configuració de reducció de mida màxima, podríeu obrir i veure aquesta imatge sense perdre cap detall ni informació sobre el color.

L'algorisme utilitzat afectarà la mida del fitxer que es pot aconseguir, així com el temps que triga a processar i comprimir un fitxer. Això pot variar des de minuts fins a diverses hores, depenent de la sofisticació de l'eina escollida. Eines de compressió populars com ara 7 cremalleres (LZMA2) ofereixen nivells més alts de compressió però requereixen temps de processament més llargs. Programes altament optimitzats com SQ=z (SQUASH) són rutines de baix nivell que poden extreure bytes addicionals a la velocitat del llamp en comparació amb aplicacions més populars com WinZip or WinRAR però la seva complexitat tècnica fa que els usuaris de PC aficionats els utilitzin poques vegades.

Compressió d’imatges

Compressió d'imatges és una manera de reduir la quantitat de dades necessàries per representar una imatge digital. Això es fa mitjançant un o ambdós enfocaments: eliminant o reduint les dades d'imatge insignificants, anomenades compressió sense pèrdues; o mitjançant l'eliminació acurada de dades, anomenat compressió amb pèrdues.

Amb compressió sense pèrdues, la imatge apareix exactament com abans de comprimir-se i utilitza menys memòria per a l'emmagatzematge. Amb una compressió amb pèrdues tècnica, algunes dades es perden quan el fitxer es desa i es recomprimeix, però quan es fa correctament, no s'hauria de veure cap distorsió visible del fitxer original sense comprimir.

Les tècniques de compressió sense pèrdues s'utilitzen àmpliament en fotografia digital i en fluxos de treball de disseny gràfic. Les tècniques sense pèrdues permeten comprimir fitxers en mides molt més petites que si es comprimissin amb altres mètodes, com ara imatges JPEG dissenyades per a compressió amb pèrdues on obteniu una mida de fitxer més petita a costa de la pèrdua de qualitat o detall.

Els formats d'imatge sense pèrdua inclouen:

• PNG de focs artificials (ortf)
• GIF (gif)
• i el format més utilitzat TIFF (tiff).

Les aplicacions de programari de processament d'imatges com Photoshop poden obrir diferents tipus d'imatges i convertir-les en un d'aquests formats mitjançant funcions com "Desa com", que és la freqüència amb què es converteixen els fitxers entre formats sense haver de descarregar programari addicional.

Alguns formats d'imatge alternatius com ara JPEG 2000 (jp2) també utilitzen aquest tipus de tècnica de compressió, però ofereixen un avantatge addicional, ja que poden emmagatzemar informació directa amb més precisió en comparació amb els JPEG, tot i que tenen una mida de fitxer petita a causa del seu esquema de codificació eficient.

Conclusió

Compressió sense pèrdues és una eina potent que us pot ajudar a reduir la mida dels fitxers i estalviar espai d'emmagatzematge, alhora que s'assegura que no perd cap dada en el procés. Et permet comprimir fitxers sense perdre la informació que contenen, fent-los més fàcil d'emmagatzemar, accedir i compartir.

En conclusió, compressió sense pèrdues és una eina essencial per a l'emmagatzematge i la gestió de dades moderns.

Resum de la compressió sense pèrdues

Compressió sense pèrdues és un tipus de tècnica de compressió de dades que redueix la mida dels fitxers sense sacrificar cap de les dades contingudes. És ideal per comprimir fitxers basats en text com documents, fulls de càlcul, així com imatges i fitxers d'àudio.

El principal avantatge de la compressió sense pèrdues és que us permet reduir la mida d'un fitxer sense sacrificar la qualitat del fitxer. Això vol dir que el mateix fitxer exacte es pot comprimir diverses vegades, de manera que és més fàcil emmagatzemar i transferir fitxers grans de manera ràpida i senzilla. També permet un ús més eficient de l'emmagatzematge eliminant les dades redundants d'un fitxer i emmagatzemant només els elements essencials de la informació.

En general, hi ha dos tipus d'algoritmes de compressió sense pèrdues: algorismes basats en diccionaris com Deflate/GZip o Lempel-Ziv (que comprimeix fitxers en una llista indexada) o Mètodes d'eliminació de redundància com ara la codificació aritmètica o la codificació de la longitud d'execució (que elimina la redundància mitjançant la codificació de patrons repetits). Cada tipus té els seus propòsits específics quan es tracta de tipus de suports i aplicacions.

Per a imatges, concretament, formats d'imatge sense pèrdua com PNG són preferits a altres formats amb pèrdua, com ara JPEG perquè conserven els detalls de la imatge millor que el JPEG, alhora que ofereixen un nivell raonable de compressió sense degradació significativa de la qualitat de la imatge o dificultat per descodificar o recuperar les dades d'origen originals. De la mateixa manera, l'àudio digital fitxers de formes d'ona no comprimits tendeixen a fer-ho millor amb Tècniques de quantificació vectorial en lloc de tècniques pures de reducció de la taxa de bits.

En conclusió, la compressió sense pèrdues és una manera eficaç de reduir les mides de fitxers grans sense cap sacrifici de qualitat; això els converteix en excel·lents alternatives per preservar dades valuoses alhora que estalvien espai d'emmagatzematge i costos. Com que els diferents algorismes s'adapten a diferents tipus de suports amb més eficàcia que altres, sempre és millor investigar quin format s'adapta millor a les vostres necessitats tant de protecció de la privadesa com d'eficiència de l'espai: l'elecció correcta pot marcar la diferència!

Beneficis de la compressió sense pèrdues

Compressió sense pèrdues és un procés de codificació i descodificació de dades que permet que els fitxers estalviïn espai sense sacrificar la qualitat. Tot i que el cost d'emmagatzematge està disminuint constantment, mantenir contingut digital d'alta qualitat pot ser car i consumir molt de temps. Els algorismes de compressió sense pèrdues faciliten l'emmagatzematge, l'optimització de la xarxa i la transferència de fitxers entre diferents sistemes. A més, les velocitats de transmissió de dades optimitzades poden reduir els costos operatius associats a les operacions d'E/S i ajudar els departaments d'anàlisi de dades científiques o mèdiques a validar els seus resultats més ràpidament.

Els avantatges d'utilitzar tècniques de compressió sense pèrdues inclouen:

• Reducció de la mida del fitxer sense introduir cap distorsió ni degradació de la qualitat
• S'ha millorat la velocitat de càrrega de la pàgina reduint la quantitat de dades transferides al web
• Passarel·les a aplicacions de codi obert que redueixen els costos de comunicació per accedir al contingut en servidors en línia
• Augment de les capacitats d'arxiu per a la preservació a llarg termini del contingut digital
• Va obrir vies per a la instrumentació virtual i els serveis multimèdia de transmissió a Internet per atendre audiències potencialment massives amb recursos d'ample de banda mínims

Hola, sóc la Kim, una mare i una entusiasta del stop-motion amb formació en creació de mitjans i desenvolupament web. Tinc una gran passió pel dibuix i l'animació, i ara estic submergint-me de cap en el món del stop-motion. Amb el meu bloc, comparteixo els meus aprenentatges amb vosaltres.