Lossless Compression: Unsa Kini Ug Giunsa Kini Paggamit

ni kim Na-update: Hunyo 28, 2022

Pagkawala sa pagkawala’y kompresiyon mao ang usa ka importante nga konsepto sa diha nga kini moabut ngadto sa digital media. Kini nagtumong sa proseso diin ang data gi-compress walay bisan unsa nga pagkawala sa data. Ang pagkawalay compression usa ka maayong paagi sa pagpakunhod sa gidak-on sa file sa imong digital media nga dili isakripisyo ang kalidad.

Niini nga artikulo, atong susihon

• unsa ang lossless compression,
• kon sa unsang paagi kini naglihok, Ug
• unsaon nimo kini paggamit sa imong kaayohan.

Magsugod na ta!

Kahulugan sa Lossless Compression

Pagkawala sa pagkawala’y kompresiyon maoy usa ka matang sa data compression nga nagpreserbar sa tanang orihinal nga datos atol sa proseso sa pag-encode ug pag-decode, sa ingon nga ang resulta maoy eksaktong kopya sa orihinal nga file o data. Naglihok kini pinaagi sa pagpangita sa mga sumbanan sa datos ug pagtipig niini nga mas episyente. Pananglitan, kung ang usa ka file adunay 5 nga nagbalikbalik nga mga pulong, imbis nga itago ang 5 nga doble nga mga pulong nga wala’y pag-compress magtipig usa ra ka pananglitan sa kana nga pulong, dugang nga paghisgot kung diin makit-an ang kasayuran bahin sa paggamit niini sa file.

Dili sama sa pagkawala sa compression (nga nagsalikway sa pipila ka impormasyon nga pilion aron makunhuran ang gidak-on) Wala’y Pagkawala nga Compression nagtugot kanimo sa pagpadayon resolusyon sa imahe, katin-aw sa teksto ug integridad sa file sa walay pagkawala sa kalidad. Gihimo kini nga angay alang sa mga aplikasyon kung diin hinungdanon ang pipila nga kasayuran ug dili mahimong isakripisyo alang sa pagkunhod sa gidak-on. Ang kasagarang gamit alang sa lossless compression naglakip sa:

• Pag-compress sa mga file sa musika (busa ang kalidad sa audio kinahanglan magpabilin nga wala’y labot)
• Pag-compress sa medikal nga mga imahe (tungod kay ang gagmay nga mga detalye mahimong kritikal alang sa pagdayagnos)
• Pag-compress sa source code sa mga aplikasyon sa software
• Pag-archive sa mga dokumento alang sa dugay nga pagtipig.

Ang mga pananglitan sa mga compressor nga makagamit niini nga matang sa algorithm mao ang ZIP ug PNG nga mga file ingon man ang pipila ka mga format sa imahe sama sa TIFF ug GIF.

Mga Benepisyo sa Lossless Compression

Pagkawala sa pagkawala’y kompresiyon mao ang usa ka teknolohiya nga compress data ngadto sa usa ka mas gamay nga gidak-on nga walay bisan unsa nga pagkawala sa kalidad. Nahimo kini nga posible pinaagi sa paggamit sa mga algorithm nga nag-ila sa sobra o nagbalikbalik nga mga kuldas sa datos, ug dayon pulihan kini sa mas mubu nga mga code. Ang paggamit niini nga pamaagi makatabang sa pagpakunhod sa gidak-on sa datos sa kamahinungdanon, kasagaran pinaagi sa tunga o labaw pa, nga makapahimo sa mga tiggamit sa pagtipig ug pagpadala sa daghang impormasyon nga mas episyente.

Gawas sa pagtipig sa espasyo sa pagtipig, adunay daghang uban pang hinungdanon nga mga benepisyo sa paggamit sa pagkawalay compression. Kini naglakip sa:

• Gipalambo nga Pag-uswag: Ang walay pagkawala nga compression makapauswag sa katulin sa pagbalhin sa mga file tungod kay mas gamay kini ug gamay ra ang bandwidth samtang nagpadala o nag-download.
• Integridad sa Data: Tungod kay walay data nga nawala sa diha nga ang paggamit sa lossless compression, bisan unsa nga impormasyon nga na-encode magpabilin nga wala sa pag-decompression.
• pagkaparis: Ang mga compressed file kasagarang maablihan gamit ang lain-laing mga aplikasyon sa lain-laing mga plataporma tungod sa iyang standard encoding algorithms.
• Gipamub-an ang Panahon sa Pagproseso: Ang pagkunhod sa gidak-on sa file makapadali sa mga proseso sama sa pag-imprenta, streaming ug pag-edit tungod kay ang gagmay nga mga file nagkinahanglan og gamay nga gahum sa pag-compute.

Mga Matang sa Lossless Compression

Adunay nagkalainlaing matang sa pagkawalay compression mga teknik nga nagtugot kanimo sa pag-compress sa datos nga dili mawala ang bisan unsang kasayuran. Ang labing komon nga matang sa lossless compression mao ang ZIP, gzip, ug LZW. Kining tulo, uban sa lain-laing mga matang, ang tanan adunay ilang kaugalingon nga mga benepisyo ug mga disbentaha.

Niini nga artikulo, atong hisgotan ang lain-laing mga matang sa lossless compression nga mga pamaagi ug unsaon kini paggamit:

• ZIP
• gzip
• LZW

Pagdagan sa Gitas-on nga Encoding

Run Length Encoding (RLE) mao ang data compression algorithm nga gigamit sa pagpakunhod sa gidak-on sa usa ka file nga walay pagkawala sa bisan unsa nga data. Naglihok kini pinaagi sa pag-analisar sa datos, pagpangita alang sa sunud-sunod nga mga karakter ug dayon pag-compress niini ngadto sa mas gamay, mas mubu nga porma. Kini naghimo sa mga file nga mas sayon ​​sa pagtipig ug pagbalhin. Atol sa proseso sa decompression, ang orihinal nga datos mahimong hingpit nga matukod pag-usab.

Ang Run Length Encoding sagad nga gigamit alang sa pag-compress sa mga digital nga imahe tungod kay kini epektibo nga makunhuran ang pagkawala sa kasayuran sa materyal sama sa balik-balik nga mga sumbanan, dagan sa pixel o dagkong mga lugar nga puno sa usa ka kolor. Ang mga dokumento sa teksto angayan usab nga mga kandidato alang sa RLE compression tungod kay kini sagad adunay gibalikbalik nga mga pulong ug hugpong sa mga pulong.

Ang Run Length Encoding nagpahimulos sa kamatuoran nga daghang sunod-sunod nga mga sampol sa sulod sa mga audio file adunay parehas nga mga kantidad aron sa pagpakunhod kanila sa gidak-on apan sa pagpadayon sa ilang orihinal nga kalidad sa ibabaw sa decompression. Mahimo kini nga hinungdan sa daghang pagkunhod sa gidak-on sa file - kasagaran 50% o daghan pa - nga adunay gamay kaayo nga pagkawala sa mga termino sa kalidad sa audio ug pasundayag.

Kung gigamit ang pag-encode sa RLE, hinungdanon nga hinumdoman nga bisan kung kini lagmit nga makunhuran ang mga gidak-on sa file nga may kalabotan sa mga file sa tunog o imahe, mahimo’g dili gyud kini mapuslanon alang sa mga tipo sa mga file sa teksto nga lagmit wala’y daghang pag-usab tungod sa kung giunsa kini gihimo nga naandan. . Busa pipila ka eksperimento uban sa lain-laing mga matang sa mga aplikasyon mahimong gikinahanglan sa dili pa mohimo sa usa ka katapusan nga pagpili kon kini nga matang sa kompresiyon teknolohiya haum sa labing maayo alang sa imong mga panginahanglan.

Huffman Coding

Huffman Coding kay usa ka adaptive, lossless data compression algorithm. Kini nga algorithm naggamit sa usa ka hugpong sa mga simbolo sa datos, o mga karakter, uban sa ilang kasubsob sa pagkahitabo sa usa ka file aron makahimo og usa ka episyente nga prefixing code. Kini nga code naglangkob sa mas mugbo nga mga codeword nga nagrepresentar sa mas kanunay nga mga karakter ug mas taas nga mga codeword nga nagrepresentar sa mga talagsaon. Gamit kini nga mga code, ang Huffman Coding makapakunhod sa gidak-on sa file nga adunay gamay nga epekto sa integridad sa datos niini.

Ang Huffman Coding nagtrabaho sa duha ka mga lakang: paghimo og usa ka hugpong sa talagsaon nga mga code sa simbolo ug paggamit niini aron ma-compress ang data stream. Ang mga simbolo nga kodigo kasagarang gihimo gikan sa lain-laing file sa pag-apod-apod sa mga karakter ug gikan sa impormasyon nga nakuha pinaagi sa pagsusi sa mga relatibong frequency diin lain-laing mga karakter ang mahitabo niini. Sa kinatibuk-an, ang Huffman Coding naglihok nga mas episyente kay sa uban nga mga lossless compression algorithm kung gigamit sa mga stream sa datos nga adunay mga simbolo nga adunay dili patas nga posibilidad sa panghitabo – pananglitan, pag-ila sa usa ka dokumento sa teksto diin ang pipila ka mga letra (ingon sa "e") mahitabo mas kanunay kay sa uban (ingon si "z").

Arithmetic Coding

Usa ka matang sa lossless compression nga mahimong gamiton gitawag Arithmetic Coding. Gipahimuslan niini nga pamaagi ang kamatuoran nga ang usa ka stream sa datos mahimong adunay sobra nga mga bahin nga naggamit sa wanang, apan wala maghatag ug aktuwal nga impormasyon. Gi-compress niini ang datos pinaagi sa pagtangtang niining mga sobra nga bahin samtang gipreserbar ang orihinal nga sulud sa impormasyon niini.

Aron masabtan kung giunsa paglihok ang Aritmetika Coding, atong tagdon ang usa ka pananglitan nga gibase sa teksto. Ibutang ta nga adunay upat ka mga karakter sa among data stream - A, B, C, ug D. Kung ang datos dili ma-compress, ang matag karakter mokuha ug walo ka bit para sa total nga 32 bits sa tibuok stream. Uban sa Arithmetic Coding, bisan pa, ang mga nagbalikbalik nga mga kantidad sama sa A ug B mahimong irepresentar nga wala’y walo ka bit matag usa.

Sa kini nga pananglitan mogamit kami og upat ka bit nga mga bloke aron magrepresentar sa matag karakter nga nagpasabut nga ang tanan nga upat ka mga karakter mahimong ma-pack sa usa ka 16-bit block. Ang encoder nagtan-aw sa stream sa data ug nag-assign sa mga kalagmitan sa matag karakter base sa ilang posibilidad nga makita sa sunod-sunod nga mga kuldas aron makadaginot sa luna samtang gisiguro ang pinakataas nga katukma kung kini ma-decompress sa pikas tumoy. Sa panahon sa compression busa kadto lang mga karakter nga adunay mas taas nga probabilities ang mokuha ug mas gamay nga bits samtang kadtong adunay ubos nga frequency o kadtong makita nga dili kaayo kasagaran magkinahanglan ug dugang bits kada character block apan nagpabilin gihapon nga gihugpong sulod sa usa ka 16-bit block sama sa wala pa magtipig og daghang bytes sa tibuok data stream kung kanus-a itandi sa wala ma-compress nga bersyon niini.

Giunsa Paggamit ang Lossless Compression

Pagkawala sa pagkawala’y kompresiyon usa ka paagi sa pag-encode ug pag-compress sa datos nga wala’y pagkawala sa kasayuran. Kini nga pamaagi sa compression gigamit aron makunhuran ang gidak-on sa digital nga mga imahe, audio, ug mga file sa video. Ang walay pagkawala nga compression makapahimo sa datos nga matipigan sa usa ka tipik sa orihinal nga gidak-on niini, nga moresulta sa mas gamay nga file.

Busa, atong hisgotan ang detalye ug susihon unsaon paggamit ang lossless compression:

Mga Format sa File

Pagkawala sa pagkawala’y kompresiyon mao ang usa ka matang sa data compression nga nagpamenos sa gidak-on sa file nga walay pagsakripisyo sa bisan unsa nga data nga anaa sulod sa orihinal nga file. Kini naghimo niini nga usa ka sulundon nga paagi sa pag-compress sa dagkong mga file sama sa digital nga mga litrato, audio file, ug mga video clip. Aron magamit kini nga matang sa compression, kinahanglan nimong masabtan ang mga tipo sa mga file nga gisuportahan sa mga lossless compressor ug kung giunsa kini pag-set up sa husto alang sa labing maayo nga mga sangputanan.

Kung nag-compress sa usa ka file alang sa wala’y kapuslanan nga katuyoan, adunay daghang mga kapilian alang sa mga format sa file. Lagmit, magpili ka sa taliwala Mga JPEG ug PNG kay silang duha naghatag ug maayo kaayong mga resulta nga adunay maayong mga gidak-on sa file. Mahimo usab nimo gamiton ang mga format sama sa GIF o TIFF kung ang imong software nagsuporta kanila. Adunay usab pipila ka piho nga mga compressed format nga gidisenyo alang sa audio o video. Kini naglakip sa FLAC (lossless audio), AVI (lossless video), ug QuickTime's Apple Lossless format (ALAC).

Importante nga hinumdoman nga samtang kini nga mga format nagtanyag og mas maayo nga compression kaysa sa ilang mga non-compressed nga mga katugbang, sila mahimong mas lisud sa pagtrabaho tungod sa ilang limitado nga suporta sa pipila ka mga aplikasyon ug software programs. Depende sa imong setup, gamit wala ma-compress nga mga format mahimong mas simple sa kadugayan bisan kung magkinahanglan kini og daghang espasyo sa disk.

Mga Himan sa Compression

Adunay lain-laing mga himan sa compression nga magamit nga gidisenyo aron makunhuran ang gidak-on sa mga file sa datos samtang gipadayon ang integridad sa orihinal nga datos. Kini nga mga himan naggamit ug mga algorithm aron mailhan ang sobra nga datos ug isalikway kini gikan sa file nga wala mawala ang bisan unsang kasayuran.

Ang walay pagkawala nga kompresiyon labi ka mapuslanon alang sa mga graphic nga mga imahe, o mga pagrekord sa audio ug video. Mga himan sama sa ZIP, RAR, Stuffit X, GZIP ug ARJ pagsuporta sa nagkalain-laing lebel sa lossless compression para sa lain-laing matang sa file lakip na ang mga PDF ug compressed executables (EXE). Pananglitan, kung imong i-compress ang usa ka imahe gamit ang usa niini nga mga format sa pinakataas nga gidak-on sa pagkunhod sa setting, mahimo nimong ablihan ug tan-awon kana nga hulagway nga dili mawala ang bisan unsang detalye o kolor nga impormasyon.

Ang algorithm nga gigamit makaapekto sa filesize nga mahimong makab-ot ingon man sa panahon nga gikinahanglan sa pagproseso ug pag-compress sa usa ka file. Mahimo kini gikan sa mga minuto hangtod sa daghang oras depende kung unsa ka sopistikado ang imong gipili nga himan. Popular nga mga himan sa compression sama sa 7-zip (LZMA2) nagtanyag og mas taas nga lebel sa compression apan nagkinahanglan og mas taas nga panahon sa pagproseso. Labing maayo nga mga programa sama sa SQ=z (SQUASH) mao ang ubos nga lebel nga rutina nga makapugong sa dugang nga mga byte sa kilat kumpara sa mas popular nga mga aplikasyon sama WinZip or WinRAR apan ang ilang teknikal nga pagkakomplikado nagpasabut nga kini panagsa ra nga gigamit sa mga amateur nga tiggamit sa PC.

Pagpugong sa Imahen

Pag-compress sa litrato usa ka paagi aron makunhuran ang gidaghanon sa datos nga gikinahanglan aron magrepresentar sa usa ka digital nga imahe. Gihimo kini sa bisan hain o sa duha sa duha ka mga paagi: pinaagi sa pagtangtang o pagkunhod sa dili importante nga datos sa imahe, nga gitawag pagkawalay compression; o pinaagi sa maampingong pagwagtang sa datos, gitawag pagkawala sa compression.

uban sa pagkawalay compression, ang hulagway makita nga eksakto sama sa nahitabo sa wala pa ma-compress ug naggamit og gamay nga memorya alang sa pagtipig. Uban sa a pagkawala sa compression teknik, ang pipila ka mga data nawala sa diha nga ang file maluwas ug recompressed apan sa diha nga gibuhat sa husto nga paagi, walay makita nga pagtuis kinahanglan nga makita gikan sa orihinal nga uncompressed file.

Ang walay pagkawala nga mga teknik sa compression kaylap nga gigamit sa digital photography, ug sa mga graphic design workflows. Ang mga pamaagi nga wala’y pagkawala nagtugot sa mga file nga ma-compress sa labi ka gamay nga gidak-on kaysa kung kini gi-compress sa ubang mga pamaagi sama sa mga imahe sa JPEG nga gidisenyo alang sa pagkawala sa compression diin makakuha ka usa ka gamay nga gidak-on sa file sa gasto sa nawala nga kalidad o detalye.

Ang mga format sa imahe nga walay pagkawala naglakip sa:

• Mga Pabuto PNG (ortf)
• GIFs (gif)
• ug labing kasagarang gigamit nga pormat TIFF (tiff).

Ang mga aplikasyon sa software sa pagproseso sa imahe sama sa Photoshop mahimong magbukas sa lainlaing mga lahi sa mga imahe ug mabag-o kini sa usa niini nga mga format gamit ang mga bahin sama sa "Save As" nga kung unsa kadaghan ang mga file nakabig taliwala sa mga format nga dili kinahanglan nga mag-download ug dugang nga software.

Pipila ka alternatibo nga mga format sa imahe sama sa JPEG 2000 (jp2) migamit usab niini nga matang sa teknik sa compression apan naghatag sila og dugang nga benepisyo tungod kay makatipig sila og mas tukma nga direktang impormasyon kumpara sa mga JPEG samtang adunay gamay nga gidak-on sa file tungod sa ilang episyente nga coding scheme.

Panapos

Pagkawala sa pagkawala’y kompresiyon mao ang usa ka gamhanan nga himan nga makatabang kanimo sa pagpakunhod sa gidak-on sa file ug sa pagluwas sa storage luna, samtang usab sa pagsiguro nga kamo dili mawad-an sa bisan unsa nga data sa proseso. Makapahimo kini kanimo sa pag-compress sa mga file nga dili mawala ang bisan unsang impormasyon nga anaa niini, nga naghimo niini mas sayon ​​sa pagtipig, pag-access ug pagpaambit.

Sa konklusyon, pagkawalay compression usa ka hinungdanon nga himan alang sa modernong pagtipig ug pagdumala sa datos.

Katingbanan sa Lossless Compression

Pagkawala sa pagkawala’y kompresiyon mao ang usa ka matang sa data compression teknik nga pagpakunhod sa gidak-on sa file nga walay pagsakripisyo sa bisan unsa nga data nga anaa sa sulod. Maayo kini alang sa pag-compress sa mga file nga nakabase sa teksto sama sa mga dokumento, spreadsheet, ingon man mga imahe ug mga file sa audio.

Ang nag-unang kaayohan sa lossless compression mao nga kini nagtugot kanimo sa pagpakunhod sa gidak-on sa usa ka file nga walay pagsakripisyo sa kalidad sa file. Kini nagpasabut nga ang parehas nga eksaktong file mahimong ma-compress sa daghang mga higayon, nga makapasayon ​​sa pagtipig ug pagbalhin sa dagkong mga file nga dali ug dali. Gitugotan usab niini ang labi ka episyente nga paggamit sa pagtipig pinaagi sa pagtangtang sa sobra nga datos gikan sa usa ka file ug pagtipig lamang sa hinungdanon nga mga elemento sa kasayuran.

Sa kinatibuk-an, adunay duha ka matang sa lossless compression algorithm - mga algorithm nga nakabase sa diksyonaryo sama sa Deflate/GZip o Lempel-Ziv (nga nag-compress sa mga file ngadto sa na-index nga listahan) o mga pamaagi sa pagwagtang sa redundancy sama sa arithmetic coding o run length encoding (nga nagtangtang sa redundancy pinaagi sa pag-encode sa nagbalikbalik nga mga pattern). Ang matag tipo adunay kaugalingon nga piho nga katuyoan kung bahin sa mga tipo sa media ug aplikasyon.

Alang sa mga imahe, labi na, ang wala’y pagkawala nga mga format sa imahe sama sa PNG gipalabi sa ubang mga lossy format sama sa JPEG tungod kay gipreserbar nila ang mga detalye sa imahe nga mas maayo kaysa JPEG samtang nagtanyag gihapon usa ka makatarunganon nga lebel sa compression nga wala’y hinungdan nga pagkadaot sa kalidad sa litrato o kalisud sa pag-decode o pagkuha sa orihinal nga gigikanan nga datos. Sa susama, digital audio wala ma-compress nga waveform nga mga file lagmit sa pagbuhat sa mas maayo uban sa mga teknik sa pagkuwenta sa vector kay sa puro nga bitrate reduction techniques.

Sa konklusyon, ang lossless compression usa ka epektibo nga paagi sa pagpakunhod sa dagkong mga gidak-on sa file nga walay bisan unsa nga sakripisyo sa kalidad; kini naghimo kanila nga maayo nga mga alternatibo alang sa pagpreserbar sa bililhon nga datos samtang nagdaginot sa storage space ug gasto. Ingon nga ang lain-laing mga algorithm mohaum sa lain-laing mga matang sa media nga mas epektibo kay sa uban, kini mao ang kanunay nga labing maayo sa pagbuhat sa research sa unsa nga format ang labing haum sa imong mga panginahanglan alang sa parehong privacy sa pagpanalipod ug space efficiency - ang husto nga pagpili makahimo sa tanan nga kalainan!

Mga Benepisyo sa Lossless Compression

Pagkawala sa pagkawala’y kompresiyon usa ka proseso sa pag-encode ug pag-decode sa datos nga nagtugot sa mga file nga makadaginot sa wanang nga dili isakripisyo ang kalidad. Bisan kung ang gasto sa pagtipig kanunay nga nagkunhod, ang pagpadayon sa taas nga kalidad nga digital nga sulud mahimong mahal ug makahurot sa oras. Ang wala’y pagkawala nga mga algorithm sa compression nagpadali sa pagtipig, pag-optimize sa network, ug pagbalhin sa file sa lainlaing mga sistema. Dugang pa, ang gi-optimize nga mga katulin sa pagpadala sa datos mahimo’g makunhuran ang mga gasto sa operasyon nga may kalabotan sa mga operasyon sa I/O ug makatabang sa mga departamento sa pag-analisar sa datos sa siyensya o medikal nga mas dali nga mapamatud-an ang ilang mga resulta.

Ang mga bentaha sa paggamit sa lossless compression techniques naglakip sa:

• Pagkunhod sa gidak-on sa file nga walay pagpaila sa bisan unsang pagtuis o pagkadaut sa kalidad
• Gipauswag ang katulin sa pagkarga sa panid pinaagi sa pagkunhod sa gidaghanon sa datos nga gibalhin sa web
• Mga gateway sa pagbukas sa tinubdan nga mga aplikasyon nga makapamenos sa gasto sa komunikasyon aron maka-access sa sulod sa mga online server
• Dugang nga katakus sa pag-archive alang sa dugay nga pagpreserba sa digital nga sulud
• Gibuksan ang mga agianan alang sa virtual instrumentation ug mga serbisyo sa streaming media sa Internet pinaagi sa pag-catering sa mga potensyal nga daghang mamiminaw nga adunay labing gamay nga mga kapanguhaan sa bandwidth

Kumusta, ako si Kim, usa ka inahan ug usa ka mahiligon sa stop-motion nga adunay background sa paghimo sa media ug pagpalambo sa web. Ako adunay usa ka dako nga gugma alang sa pagdrowing ug animation, ug karon ako nag-diving una sa ulo ngadto sa stop-motion nga kalibutan. Uban sa akong blog, akong gipaambit ang akong mga nakat-unan kaninyo.