فشرده سازی بدون اتلاف: چیست و چگونه از آن استفاده کنیم
فشرده سازی بدون ضرر هنگامی که صحبت از رسانه های دیجیتال می شود، یک مفهوم مهم است. این به فرآیندی اشاره دارد که در آن داده ها فشرده می شوند بدون از دست دادن اطلاعات. فشرده سازی بدون اتلاف یک راه عالی برای کاهش اندازه فایل رسانه دیجیتال شما بدون کاهش کیفیت است.
در این مقاله به بررسی خواهیم پرداخت
- فشرده سازی بدون اتلاف چیست,
- چگونه کار می کندو
- چگونه می توانید از آن به نفع خود استفاده کنید.
بیا شروع کنیم!
در این پست به موارد زیر می پردازیم:
تعریف فشرده سازی بدون اتلاف
فشرده سازی بدون ضرر نوعی فشرده سازی داده است که تمام داده های اصلی را در طول فرآیند رمزگذاری و رمزگشایی حفظ می کند، به طوری که نتیجه یک کپی دقیق از فایل یا داده اصلی است. با یافتن الگوها در داده‌ها و ذخیره‌سازی کارآمدتر آن کار می‌کند. به عنوان مثال، اگر یک فایل دارای 5 کلمه تکرار شونده باشد، به جای ذخیره آن 5 کلمه تکراری، فشرده سازی بدون اتلاف تنها یک نمونه از آن کلمه را ذخیره می کند، به علاوه اشاره به جایی که می تواند اطلاعاتی درباره استفاده از آن در فایل پیدا کند.
برخلاف فشرده سازی ضایع (که برخی از اطلاعات را به طور انتخابی برای کاهش اندازه دور می اندازد) فشرده سازی بدون اتلاف به شما امکان نگهداری می دهد وضوح تصویر، وضوح متن و یکپارچگی فایل با بدون افت کیفیت. این باعث می شود برای برنامه هایی مناسب باشد که برخی از اطلاعات ضروری هستند و نمی توان آنها را فدای کاهش اندازه کرد. کاربردهای رایج برای فشرده سازی بدون تلفات عبارتند از:
- فشرده سازی فایل های موسیقی (بنابراین کیفیت صدا باید دست نخورده باقی بماند)
- فشرده سازی تصاویر پزشکی (زیرا جزئیات کوچک ممکن است برای تشخیص حیاتی باشد)
- فشرده سازی کد منبع برنامه های کاربردی نرم افزار
- آرشیو اسناد برای نگهداری طولانی مدت
نمونه هایی از کمپرسورهایی که می توانند از این نوع الگوریتم استفاده کنند عبارتند از فایل های ZIP و PNG و همچنین برخی از فرمت های تصویر مانند TIFF و GIF.
مزایای فشرده سازی بدون اتلاف
فشرده سازی بدون ضرر فناوری است که داده ها را در اندازه های کوچکتر بدون افت کیفیت فشرده می کند. این امر با استفاده از الگوریتم هایی امکان پذیر می شود که رشته های اضافی یا تکراری داده ها را شناسایی کرده و سپس آنها را با کدهای کوتاه تر جایگزین می کنند. استفاده از این روش می‌تواند به کاهش چشمگیر اندازه داده‌ها کمک کند نصف یا بیشتر، کاربران را قادر می سازد تا حجم زیادی از اطلاعات را با کارایی بیشتری ذخیره و انتقال دهند.
به غیر از صرفه جویی در فضای ذخیره سازی، چندین مزیت کلیدی دیگر برای استفاده از فشرده سازی بدون تلفات وجود دارد. این شامل:
- عملکرد بهبود یافته: فشرده سازی بدون اتلاف می تواند سرعت انتقال فایل ها را افزایش دهد زیرا آنها کوچکتر هستند و در هنگام ارسال یا دانلود پهنای باند کمتری را اشغال می کنند.
- یکپارچگی داده: از آنجایی که هنگام استفاده از فشرده سازی بدون تلفات هیچ داده ای از بین نمی رود، هر اطلاعاتی که کدگذاری شده است پس از فشرده سازی دست نخورده باقی می ماند.
- سازگاری: فایل های فشرده را به دلیل داشتن الگوریتم های رمزگذاری استاندارد، معمولاً می توان با برنامه های مختلف در پلتفرم های مختلف باز کرد.
- کاهش زمان پردازش: کاهش اندازه فایل فرآیندهایی مانند چاپ، پخش جریانی و ویرایش را سرعت می بخشد زیرا فایل های کوچکتر به قدرت محاسباتی کمتری نیاز دارند.
انواع فشرده سازی بدون اتلاف
انواع مختلف وجود دارد فشرده سازی بدون تلفات تکنیک هایی که به شما امکان می دهد داده ها را بدون از دست دادن اطلاعات فشرده کنید. رایج ترین انواع فشرده سازی بدون اتلاف عبارتند از ZIP، gzip و LZW. این سه، در کنار انواع مختلف دیگر، همگی مزایا و معایب خاص خود را دارند.
در این مقاله، انواع روش‌های فشرده‌سازی بدون تلفات و نحوه استفاده از آنها را مورد بحث قرار می‌دهیم:
شروع کار با استوری‌بردهای استاپ موشن خودتان
در خبرنامه ما مشترک شوید و دانلود رایگان خود را با سه استوری بورد دریافت کنید. با زنده کردن داستان های خود شروع کنید!
ما فقط از آدرس ایمیل شما برای خبرنامه خود استفاده می کنیم و به شما احترام می گذاریم خلوت
- ZIP
- از gzip
- Lzw
رمزگذاری طول را اجرا کنید
رمزگذاری طول اجرا (RLE) یک الگوریتم فشرده سازی داده است که برای کاهش حجم یک فایل بدون از دست دادن هیچ داده ای استفاده می شود. با تجزیه و تحلیل داده ها، جستجوی کاراکترهای متوالی و سپس فشرده سازی آنها به شکل کوچکتر و فشرده تر کار می کند. این امر ذخیره و انتقال فایل ها را آسان تر می کند. در طول فرآیند رفع فشرده سازی، داده های اصلی را می توان به طور کامل بازسازی کرد.
رمزگذاری طول اجرا معمولاً برای فشرده سازی تصاویر دیجیتال استفاده می شود زیرا به طور موثری افزونگی اطلاعات را در موادی مانند کاهش می دهد. الگوهای تکراری، اجرا می شود پیکسل یا مناطق بزرگ پر شده با یک رنگ. اسناد متنی نیز کاندیدای مناسبی برای فشرده سازی RLE هستند زیرا اغلب حاوی کلمات و عبارات تکراری هستند.
Run Length Encoding از این واقعیت استفاده می کند که بسیاری از نمونه های متوالی در فایل های صوتی دارند مقادیر یکسان به منظور کاهش اندازه آنها اما پس از رفع فشار، کیفیت اولیه خود را حفظ کنید. این می تواند به کاهش قابل توجهی در اندازه فایل منجر شود - معمولا 50٪ یا بیشتر – با افت بسیار کم از نظر کیفیت و عملکرد صدا.
هنگام استفاده از رمزگذاری RLE، مهم است که به یاد داشته باشید که در حالی که احتمالاً اندازه فایل مربوط به فایل‌های صوتی یا تصویری را کاهش می‌دهد، ممکن است در واقع برای انواع فایل‌های متنی که به دلیل نحوه ساخت متعارف آنها افزونگی زیادی ندارند، مفید نباشد. . بنابراین ممکن است قبل از انتخاب نهایی در مورد اینکه آیا این نوع فناوری فشرده سازی برای نیازهای شما مناسب است، آزمایش هایی با انواع مختلف برنامه ها لازم باشد.
کدگذاری هافمن
کدگذاری هافمن یک الگوریتم فشرده سازی داده تطبیقی و بدون تلفات است. این الگوریتم از مجموعه ای از نمادها یا کاراکترهای داده به همراه تعداد دفعات وقوع آنها در یک فایل برای ساخت یک کد پیشوند کارآمد استفاده می کند. این کد شامل رمزهای کوتاه تر است که نشان دهنده کاراکترهای متداول تر و رمزهای طولانی تر است که نشان دهنده موارد کمیاب تر است. با استفاده از این کدها، کدگذاری هافمن می تواند حجم فایل را با تأثیر کمی بر یکپارچگی داده های آن کاهش دهد.
کدگذاری هافمن در دو مرحله کار می کند: ساخت مجموعه ای از کدهای نماد منحصر به فرد و استفاده از آن برای فشرده سازی جریان داده. کدهای نماد معمولاً از توزیع کاراکترهای فایل متفرقه و از اطلاعات به دست آمده با بررسی فرکانس های نسبی ساخته می شوند. شخصیت های مختلف در آن رخ می دهد. به طور کلی، کدگذاری هافمن در مقایسه با سایر الگوریتم‌های فشرده‌سازی بدون تلفات زمانی که در جریان‌های داده‌ای که حاوی نمادهایی هستند، کارآمدتر عمل می‌کند. احتمال وقوع نابرابر - برای مثال، مشخص کردن یک سند متنی که در آن تعدادی حروف (مانند "e") بیشتر از دیگران رخ می دهد (مانند "ز").
کدگذاری حسابی
یکی از انواع فشرده سازی بدون تلفات که می تواند مورد استفاده قرار گیرد نامیده می شود کدگذاری حسابی. این روش از این واقعیت بهره می‌برد که یک جریان داده می‌تواند دارای بخش‌های اضافی باشد که فضا را مصرف می‌کنند، اما هیچ اطلاعات واقعی را منتقل نمی‌کنند. این داده ها را با حذف این بخش های اضافی فشرده می کند و در عین حال محتوای اطلاعات اصلی خود را حفظ می کند.
برای درک نحوه عملکرد کدگذاری حسابی، بیایید یک مثال مبتنی بر متن را در نظر بگیریم. فرض کنید چهار کاراکتر در جریان داده ما وجود دارد - A ، B ، C ، و D. اگر داده ها فشرده نشده باقی بمانند، هر کاراکتر هشت بیت برای مجموع 32 بیت در کل جریان اشغال می کند. با این حال، با کدگذاری حسابی، مقادیر تکراری مانند الف و ب هر کدام با کمتر از هشت بیت قابل نمایش است.
در این مثال ما از بلوک های چهار بیتی برای نمایش هر کاراکتر استفاده می کنیم، به این معنی که هر چهار کاراکتر را می توان در یک بلوک 16 بیتی بسته بندی کرد. رمزگذار به جریان داده ها نگاه می کند و احتمالاتی را به هر کاراکتر بر اساس احتمال ظاهر شدن آنها در رشته های متوالی اختصاص می دهد تا در هنگام کاهش فشار در انتهای دیگر، فضا را ذخیره کند و در عین حال از حداکثر دقت اطمینان حاصل کند. بنابراین در طول فشرده‌سازی، فقط آن دسته از کاراکترهایی که احتمال بیشتری دارند، بیت‌های کمتری مصرف می‌کنند، در حالی که آن‌هایی که فرکانس‌های پایین‌تر دارند یا آن‌هایی که کمتر ظاهر می‌شوند، به بیت‌های بیشتری در هر بلوک کاراکتر نیاز دارند، اما همچنان در یک بلوک 16 بیتی مانند قبل از ذخیره چندین بایت در کل جریان داده زمانی که در مقایسه با نسخه غیر فشرده آن.
نحوه استفاده از فشرده سازی بدون اتلاف
فشرده سازی بدون ضرر روشی برای رمزگذاری و فشرده سازی داده ها بدون از دست دادن اطلاعات است. این روش فشرده سازی برای کاهش اندازه تصاویر دیجیتال، فایل های صوتی و تصویری استفاده می شود. فشرده سازی بدون اتلاف داده ها را قادر می سازد تا در کسری از اندازه اصلی خود ذخیره شوند و در نتیجه یک فایل بسیار کوچکتر ایجاد شود.
بنابراین، بیایید وارد جزئیات شویم و کاوش کنیم نحوه استفاده از فشرده سازی بدون تلفات:
فرمت های فایل
فشرده سازی بدون ضرر نوعی فشرده سازی داده است که حجم فایل را بدون قربانی کردن هیچ یک از داده های موجود در فایل اصلی کاهش می دهد. این آن را به روشی ایده آل برای فشرده سازی فایل های بزرگ مانند عکس های دیجیتال، فایل های صوتی و کلیپ های ویدئویی تبدیل می کند. برای استفاده از این نوع فشرده‌سازی، باید انواع فایل‌هایی را که توسط کمپرسورهای بدون تلفات پشتیبانی می‌شوند و نحوه تنظیم صحیح آنها برای نتایج مطلوب را بدانید.
هنگامی که یک فایل را برای اهداف بدون ضرر فشرده می‌کنید، چندین گزینه برای فرمت‌های فایل دارید. به احتمال زیاد، شما یکی را انتخاب خواهید کرد JPEG و PNG زیرا هر دو نتایج عالی با اندازه فایل خوب ارائه می دهند. همچنین می توانید از فرمت هایی مانند GIF یا TIFF اگر نرم افزار شما از آنها پشتیبانی می کند. همچنین برخی از فرمت های فشرده خاص وجود دارد که به طور خاص برای صدا یا تصویر طراحی شده اند. این شامل FLAC (صدای بدون ضرر)، AVI (فیلم بدون ضرر) و فرمت Apple Lossless QuickTime (ALAC).
توجه به این نکته مهم است که اگرچه این فرمت‌ها فشرده‌سازی بهتری نسبت به همتایان غیرفشرده خود ارائه می‌دهند، اما به دلیل پشتیبانی محدود در برخی از برنامه‌ها و برنامه‌های نرم‌افزاری، کار با آنها دشوارتر است. بسته به تنظیمات شما، با استفاده از فرمت های غیر فشرده ممکن است در دراز مدت ساده تر باشد حتی اگر فضای دیسک بیشتری را اشغال کند.
ابزارهای فشرده سازی
ابزارهای فشرده سازی متنوعی وجود دارد که برای کاهش حجم فایل های داده و حفظ یکپارچگی داده های اصلی طراحی شده اند. این ابزارها از الگوریتم‌هایی برای شناسایی داده‌های اضافی و حذف آنها از فایل بدون از دست دادن اطلاعات استفاده می‌کنند.
فشرده سازی بدون اتلاف به ویژه برای تصاویر گرافیکی یا ضبط های صوتی و تصویری مفید است. ابزارهایی مانند ZIP، RAR، Stuffit X، GZIP و ARJ پشتیبانی از سطوح مختلف فشرده‌سازی بدون اتلاف برای انواع فایل‌ها از جمله PDF و فایل‌های اجرایی فشرده (EXE). به عنوان مثال، اگر یک تصویر را با یکی از این فرمت ها در حداکثر تنظیم کاهش اندازه، می توانید آن تصویر را بدون از دست دادن جزئیات یا اطلاعات رنگی باز کرده و مشاهده کنید.
الگوریتم مورد استفاده بر اندازه فایل قابل دستیابی و همچنین زمان پردازش و فشرده سازی یک فایل تأثیر می گذارد. بسته به اینکه ابزار انتخابی شما چقدر پیچیده است، این می تواند از چند دقیقه تا چند ساعت متغیر باشد. ابزارهای فشرده سازی محبوب مانند 7-زیپ (LZMA2) سطوح بالاتری از فشرده سازی را ارائه می دهند اما به زمان پردازش طولانی تری نیاز دارند. برنامه های بسیار بهینه شده مانند SQ=z (SQUASH) روال های سطح پایینی هستند که می توانند بایت های اضافی را با سرعت رعد و برق در مقایسه با برنامه های محبوب تر مانند WinZip or ویرایشگر اما پیچیدگی فنی آنها به این معنی است که آنها به ندرت توسط کاربران آماتور رایانه شخصی استفاده می شوند.
فشرده سازی تصویر
فشرده سازی تصویر روشی برای کاهش داده های مورد نیاز برای نمایش یک تصویر دیجیتال است. این کار با هر دو یا هر دو روش انجام می شود: با حذف یا کاهش داده های تصویر ناچیز، به نام فشرده سازی بدون تلفات; یا با حذف دقیق داده ها، نامیده می شود فشرده سازی ضایع.
با فشرده سازی بدون تلفات، تصویر دقیقاً مانند قبل از فشرده سازی ظاهر می شود و از حافظه کمتری برای ذخیره سازی استفاده می کند. با یک فشرده سازی ضایع در تکنیک، برخی از داده‌ها هنگام ذخیره و فشرده‌سازی مجدد فایل از بین می‌رود، اما زمانی که به درستی انجام شود، هیچ اعوجاج قابل مشاهده‌ای از فایل غیرفشرده اصلی دیده نمی‌شود.
تکنیک‌های فشرده‌سازی بدون تلفات به طور گسترده در عکاسی دیجیتال و در جریان‌های کاری طراحی گرافیک استفاده می‌شوند. تکنیک‌های بدون اتلاف به فایل‌ها اجازه می‌دهند تا در اندازه‌های بسیار کوچکتر از زمانی که با روش‌های دیگری مانند تصاویر JPEG فشرده می‌شوند، فشرده شوند. فشرده سازی ضایع جایی که به قیمت از دست دادن کیفیت یا جزئیات، اندازه فایل کوچکتری دریافت می کنید.
فرمت های تصویر بدون اتلاف عبارتند از:
- PNG های آتش بازی (ortf)
- GIF ها (گیف)
- و متداول ترین فرمت مورد استفاده TIFF (تیف).
برنامه‌های نرم‌افزاری پردازش تصویر مانند فتوشاپ می‌توانند انواع مختلفی از تصاویر را باز کرده و با استفاده از ویژگی‌هایی مانند "Save As" به یکی از این فرمت‌ها تبدیل کنند، یعنی تعداد دفعاتی که فایل‌ها بین فرمت‌ها بدون نیاز به دانلود نرم‌افزار اضافی تبدیل می‌شوند.
برخی از فرمت های جایگزین تصویر مانند JPEG 2000 (jp2) همچنین از این نوع تکنیک فشرده‌سازی استفاده می‌کنند، اما مزیت اضافه‌تری دارند زیرا می‌توانند اطلاعات مستقیم‌تری را در مقایسه با JPEGها ذخیره کنند، در حالی که به دلیل طرح کدنویسی کارآمد، هنوز حجم فایل کوچکی دارند.
نتیجه
فشرده سازی بدون ضرر ابزار قدرتمندی است که می تواند به شما در کاهش اندازه فایل ها و صرفه جویی در فضای ذخیره سازی کمک کند، در حالی که مطمئن شوید هیچ داده ای را در این فرآیند از دست نمی دهید. این امکان را به شما می دهد تا فایل ها را بدون از دست دادن هیچ یک از اطلاعات موجود در آنها فشرده سازی کنید و آنها را بسازید ذخیره، دسترسی و اشتراک گذاری آسان تر است.
در نتیجه، فشرده سازی بدون تلفات ابزاری ضروری برای ذخیره سازی و مدیریت داده های مدرن است.
خلاصه فشرده سازی بدون تلفات
فشرده سازی بدون ضرر نوعی تکنیک فشرده‌سازی داده است که اندازه فایل‌ها را بدون قربانی کردن هیچ یک از داده‌های موجود در آن کاهش می‌دهد. برای فشرده سازی فایل های مبتنی بر متن مانند اسناد، صفحات گسترده و همچنین تصاویر و فایل های صوتی ایده آل است.
مزیت اصلی فشرده سازی بدون اتلاف این است که به شما این امکان را می دهد که حجم یک فایل را بدون کاهش کیفیت فایل کاهش دهید. این بدان معنی است که یک فایل دقیقاً یکسان را می توان چندین بار فشرده کرد و ذخیره و انتقال سریع و آسان فایل های بزرگ را آسان تر می کند. همچنین با حذف داده های اضافی از یک فایل و ذخیره تنها عناصر ضروری اطلاعات، امکان استفاده کارآمدتر از ذخیره سازی را فراهم می کند.
به طور کلی، دو نوع الگوریتم فشرده سازی بدون تلفات وجود دارد: الگوریتم های مبتنی بر فرهنگ لغت مانند Deflate/GZip یا Lempel-Ziv (که فایل ها را در یک لیست فهرست شده فشرده می کند) یا روش های حذف افزونگی مانند کدگذاری حسابی یا رمزگذاری طول اجرا (که با رمزگذاری الگوهای تکراری، افزونگی را حذف می کند). هر نوع در مورد انواع رسانه ها و برنامه ها اهداف خاص خود را دارد.
برای تصاویر، به طور خاص، فرمت های تصویر بدون اتلاف مانند PNG نسبت به سایر فرمت های با اتلاف ترجیح داده می شوند JPEG زیرا آنها جزئیات تصویر را بهتر از JPEG حفظ می کنند و در عین حال سطح معقولی از فشرده سازی را بدون کاهش قابل توجه کیفیت تصویر یا مشکل در رمزگشایی یا بازیابی داده های منبع اصلی ارائه می دهند. به طور مشابه، صدای دیجیتال فایل های شکل موج غیر فشرده تمایل به انجام بهتر با تکنیک های کوانتیزاسیون برداری به جای تکنیک های کاهش بیت ریت خالص.
در نتیجه، فشرده سازی بدون اتلاف یک روش موثر برای کاهش اندازه فایل های بزرگ بدون هیچ گونه قربانی در کیفیت است. این باعث می شود آنها جایگزین های خوبی برای حفظ داده های ارزشمند و در عین حال صرفه جویی در فضای ذخیره سازی و هزینه ها شوند. از آنجایی که الگوریتم‌های مختلف با انواع رسانه‌ها به طور مؤثرتری نسبت به سایر الگوریتم‌ها مطابقت دارند، همیشه بهترین کار این است که تحقیق کنید که کدام قالب برای حفاظت از حریم خصوصی و بهره‌وری فضا به بهترین شکل با نیازهای شما مطابقت دارد – انتخاب درست می‌تواند تفاوت را ایجاد کند!
مزایای فشرده سازی بدون اتلاف
فشرده سازی بدون ضرر یک فرآیند رمزگذاری و رمزگشایی داده است که به فایل‌ها اجازه می‌دهد بدون افت کیفیت، فضا را ذخیره کنند. اگرچه هزینه ذخیره سازی به طور مداوم در حال کاهش است، اما حفظ محتوای دیجیتال با کیفیت بالا می تواند گران و زمان بر باشد. الگوریتم‌های فشرده‌سازی بدون تلفات، ذخیره‌سازی، بهینه‌سازی شبکه و انتقال فایل را در سیستم‌های مختلف تسهیل می‌کنند. علاوه بر این، سرعت انتقال داده بهینه می‌تواند هزینه‌های عملیاتی مرتبط با عملیات I/O را کاهش دهد و به بخش‌های تجزیه و تحلیل داده‌های علمی یا پزشکی کمک کند تا نتایج خود را سریع‌تر تأیید کنند.
مزایای استفاده از تکنیک های فشرده سازی بدون تلفات عبارتند از:
- کاهش حجم فایل بدون ایجاد هرگونه اعوجاج یا کاهش کیفیت
- بهبود سرعت بارگذاری صفحه با کاهش میزان داده های انتقال یافته از طریق وب
- دروازه هایی برای برنامه های کاربردی منبع باز که هزینه های ارتباطی برای دسترسی به محتوا در سرورهای آنلاین را کاهش می دهند
- افزایش قابلیت آرشیو برای حفظ طولانی مدت محتوای دیجیتال
- راه‌هایی را برای ابزارسازی مجازی و خدمات رسانه‌ای پخش اینترنتی با پذیرایی از مخاطبان انبوه با حداقل منابع پهنای باند باز کرد.
سلام، من کیم هستم، یک مادر و از علاقه مندان به استاپ موشن با سابقه ای در ساخت رسانه و توسعه وب. من اشتیاق زیادی به طراحی و انیمیشن دارم و اکنون با سر به دنیای استاپ موشن شیرجه می زنم. با وبلاگم، آموخته هایم را با شما دوستان به اشتراک می گذارم.
