Veszteségmentes tömörítés: mi ez és hogyan kell használni

írta kim Frissítve: Június 28, 2022

Veszteségmentes tömörítés fontos fogalom, amikor a digitális médiáról van szó. Arra a folyamatra utal, amelyben az adatokat tömörítik adatvesztés nélkül. A veszteségmentes tömörítés nagyszerű módja annak, hogy a minőség feláldozása nélkül csökkentse a digitális adathordozó fájlméretét.

Ebben a cikkben megvizsgáljuk

• mi az a veszteségmentes tömörítés,
• hogyan működikés
• hogyan használhatja a maga javára.

Lássunk neki!

A veszteségmentes tömörítés definíciója

Veszteségmentes tömörítés Az adattömörítés egy olyan típusa, amely megőrzi az összes eredeti adatot a kódolási és dekódolási folyamat során, így az eredmény az eredeti fájl vagy adatok pontos másolata. Úgy működik, hogy mintákat talál az adatokban, és hatékonyabban tárolja azokat. Például, ha egy fájl 5 ismétlődő szót tartalmaz, az 5 ismétlődő szó tárolása helyett a veszteségmentes tömörítés a szónak csak egy példányát tárolja, valamint utal arra, hogy a fájlban hol találhat információt a használatáról.

Eltérően veszteséges tömörítés (ami szelektíven eldob bizonyos információkat a méret csökkentése érdekében) Veszteségmentes tömörítés karbantartását teszi lehetővé képfelbontás, a szöveg tisztasága és a fájl integritása nincs minőségromlás. Ez alkalmassá teszi olyan alkalmazásokhoz, ahol bizonyos információk elengedhetetlenek, és nem áldozhatók fel a méretcsökkentés érdekében. A veszteségmentes tömörítés általános felhasználási területei:

• Zenei fájlok tömörítése (ezért a hangminőségnek sértetlennek kell maradnia)
• Orvosi képek tömörítése (mivel az apró részletek kritikusak lehetnek a diagnózis szempontjából)
• Szoftveralkalmazások forráskódjának tömörítése
• Dokumentumok archiválása hosszú távú tároláshoz.

Példák az ilyen típusú algoritmust használó kompresszorokra: ZIP és PNG fájlok valamint néhány képformátum, mint pl TIFF és GIF.

A veszteségmentes tömörítés előnyei

Veszteségmentes tömörítés egy olyan technológia, amely az adatokat kisebb méretre tömöríti minőségromlás nélkül. Ezt olyan algoritmusok teszik lehetővé, amelyek azonosítják a redundáns vagy ismétlődő adatsorokat, majd rövidebb kódokkal helyettesítik azokat. Ezzel a módszerrel jelentősen csökkenthető az adatok mérete, gyakran akár fele vagy több, amely lehetővé teszi a felhasználók számára nagy mennyiségű információ hatékonyabb tárolását és továbbítását.

A tárhely megtakarításán kívül számos egyéb kulcsfontosságú előnye is van a veszteségmentes tömörítés használatának. Ezek tartalmazzák:

• Jobb teljesítmény: A veszteségmentes tömörítés javíthatja a fájlok átviteli sebességét, mivel azok kisebbek és kisebb sávszélességet foglalnak el küldés vagy letöltés közben.
• Adatintegritás: Mivel a veszteségmentes tömörítés használatakor nem vesznek el adatok, a kódolt információk a kicsomagolás során érintetlenek maradnak.
• Kompatibilitás: A tömörített fájlok általában számos alkalmazással megnyithatók különböző platformokon a szabványos kódolási algoritmusai miatt.
• Csökkentett feldolgozási idő: A fájlméret csökkentése felgyorsítja az olyan folyamatokat, mint a nyomtatás, streamelés és szerkesztés, mivel a kisebb fájlok kevesebb számítási teljesítményt igényelnek.

A veszteségmentes tömörítés típusai

Különböző típusok léteznek veszteségmentes tömörítés olyan technikák, amelyek lehetővé teszik az adatok tömörítését információvesztés nélkül. A veszteségmentes tömörítés leggyakoribb típusai a ZIP, gzip és LZW. Ennek a háromnak, más különféle típusokkal együtt, mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai.

Ebben a cikkben a veszteségmentes tömörítési módszerek különböző típusait és azok használatát tárgyaljuk:

• ZIP
• gzip
• LZW

Run Length Encoding

Run Length Encoding (RLE) egy adattömörítési algoritmus, amelyet a fájl méretének csökkentésére használnak adatvesztés nélkül. Úgy működik, hogy elemzi az adatokat, megkeresi az egymást követő karaktereket, majd azokat egy kisebb, tömörebb formába tömöríti. Ez megkönnyíti a fájlok tárolását és átvitelét. A dekompressziós folyamat során az eredeti adatok teljesen rekonstruálhatók.

A Run Length Encodingot általában digitális képek tömörítésére használják, mivel hatékonyan csökkenti az információredundanciát az olyan anyagokban, mint pl. ismétlődő minták, futások képpont vagy egyetlen színnel kitöltött nagy területek. A szöveges dokumentumok szintén alkalmasak RLE-tömörítésre, mivel gyakran tartalmaznak ismétlődő szavakat és kifejezéseket.

A Run Length Encoding kihasználja azt a tényt, hogy sok szekvenciális minta van az audiofájlokban azonos értékeket méretük csökkentése érdekében, de dekompresszió után megőrizze eredeti minőségét. Ez a fájlméret jelentős csökkenéséhez vezethet – jellemzően 50% vagy annál több – nagyon kevés veszteséggel a hangminőség és a teljesítmény tekintetében.

Az RLE kódolás használatakor fontos megjegyezni, hogy bár valószínűleg csökkenti a hang- vagy képfájlokkal kapcsolatos fájlméreteket, nem biztos, hogy előnyös olyan szövegfájlok esetében, amelyek hagyományos kialakításuk miatt általában nem rendelkeznek túl sok redundanciával. . Ezért szükség lehet némi kísérletezésre a különböző típusú alkalmazásokkal, mielőtt végső döntést hozna arról, hogy ez a fajta tömörítési technológia a legmegfelelőbb-e az Ön igényeinek.

Huffman kódolás

Huffman kódolás egy adaptív, veszteségmentes adattömörítési algoritmus. Ez az algoritmus adatszimbólumok vagy karakterek halmazát használja a fájlban való előfordulási gyakoriságukkal együtt egy hatékony előtag kód létrehozásához. Ez a kód rövidebb kódszavakból áll, amelyek gyakoribb karaktereket jelölnek, és hosszabb kódszavakat, amelyek ritkábbakat jelölnek. Ezekkel a kódokkal a Huffman Coding csökkentheti a fájl méretét, de nem befolyásolja az adatok integritását.

A Huffman Coding két lépésben működik: egyedi szimbólumkódok készletét állítja össze, és ezzel tömöríti az adatfolyamot. A szimbólumkódokat általában a vegyes fájl karaktereloszlásából és a relatív gyakoriságok vizsgálatával nyert információkból állítják össze. különböző karakterek fordulnak elő benne. Általában a Huffman Coding hatékonyabban működik, mint más veszteségmentes tömörítési algoritmusok, ha olyan adatfolyamokon használják, amelyek szimbólumokat tartalmaznak egyenlőtlen előfordulási valószínűségek – például olyan szöveges dokumentum jellemzése, amelyben néhány betű (mint az "e") gyakrabban fordulnak elő, mint mások (mint a "z").

Aritmetikai kódolás

A veszteségmentes tömörítés egyik használható típusát ún Aritmetikai kódolás. Ez a módszer kihasználja azt a tényt, hogy egy adatfolyamnak lehetnek redundáns részei, amelyek helyet foglalnak el, de nem közvetítenek tényleges információt. Tömöríti az adatokat úgy, hogy eltávolítja ezeket a redundáns részeket, miközben megőrzi eredeti információtartalmát.

Az aritmetikai kódolás működésének megértéséhez vegyünk egy szöveges példát. Tegyük fel, hogy négy karakter van az adatfolyamunkban – A, B, C, és a D. Ha az adatokat nem tömörítenék, minden karakter nyolc bitet foglalna el, ami összesen 32 bitet jelent a teljes adatfolyamban. Az aritmetikai kódolásnál azonban az ismétlődő értékek tetszik A és B nyolcnál kevesebb bittel ábrázolhatók.

Ebben a példában négy bites blokkokat fogunk használni az egyes karakterek ábrázolására, ami azt jelenti, hogy mind a négy karakter egyetlen 16 bites blokkba csomagolható. A kódoló megvizsgálja az adatfolyamot, és valószínűségeket rendel mindegyik karakterhez az egymás után következő karakterláncokban való megjelenésük valószínűsége alapján, hogy helyet takarítson meg, miközben maximális pontosságot biztosít, amikor a másik végén kitömörítik őket. A tömörítés során ezért csak a nagyobb valószínűségű karakterek vesznek kevesebb bitet, míg az alacsonyabb frekvenciájúak vagy a ritkábban megjelenő karakterek több bitet igényelnek karakterblokkonként, de továbbra is kötegben maradnak egy 16 bites blokkon belül, mint mielőtt több bájtot mentenének el a teljes adatfolyamon. tömörítetlen változatához képest.

Hogyan használjuk a veszteségmentes tömörítést

Veszteségmentes tömörítés az adatok kódolásának és tömörítésének módja információvesztés nélkül. Ez a tömörítési módszer a digitális képek, hang- és videofájlok méretének csökkentésére szolgál. A veszteségmentes tömörítés lehetővé teszi az adatok tárolását az eredeti méret töredékében, ami sokkal kisebb fájlt eredményez.

Tehát menjünk a részletekbe és fedezzük fel hogyan használjuk a veszteségmentes tömörítést:

Fájlformátumok

Veszteségmentes tömörítés Az adattömörítés egy olyan típusa, amely csökkenti a fájl méretét anélkül, hogy az eredeti fájlban található adatok feláldoznának. Ez ideális módszert jelent nagy fájlok, például digitális fényképek, hangfájlok és videoklipek tömörítésére. Az ilyen típusú tömörítés használatához ismernie kell a veszteségmentes tömörítők által támogatott fájltípusokat, és meg kell értenie, hogyan kell megfelelően beállítani őket az optimális eredmény érdekében.

Fájlok veszteségmentes tömörítésekor többféle fájlformátum közül választhat. Valószínűleg közülük fog választani JPEG és PNG mivel mindkettő kiváló eredményt biztosít jó fájlmérettel. Használhat olyan formátumokat is, mint pl GIF vagy TIFF ha a szoftver támogatja őket. Vannak olyan tömörített formátumok is, amelyeket kifejezetten hanghoz vagy videóhoz terveztek. Ezek tartalmazzák FLAC (veszteségmentes hang), AVI (veszteségmentes videó) és a QuickTime Apple Lossless formátuma (ALAC).

Fontos megjegyezni, hogy bár ezek a formátumok jobb tömörítést kínálnak, mint a nem tömörített társaik, nehezebb lehet velük dolgozni, mivel bizonyos alkalmazásokban és szoftverekben korlátozott támogatást nyújtanak. A beállítástól függően használja tömörítetlen formátumok hosszú távon egyszerűbb lehet, még akkor is, ha több lemezterületet foglal el.

Tömörítési eszközök

Számos tömörítési eszköz áll rendelkezésre, amelyek célja az adatfájlok méretének csökkentése az eredeti adatok integritásának megőrzése mellett. Ezek az eszközök algoritmusokat használnak a redundáns adatok azonosítására, és információvesztés nélkül eldobják azokat a fájlból.

A veszteségmentes tömörítés különösen hasznos grafikus képek vagy hang- és videofelvételek készítésekor. Eszközök, mint pl ZIP, RAR, Stuffit X, GZIP és ARJ támogatja a veszteségmentes tömörítés különböző szintjeit különféle fájltípusokhoz, beleértve a PDF-eket és a tömörített futtatható fájlokat (EXE). Például, ha egy képet ezen formátumok valamelyikével tömörít a címen maximális méretcsökkentési beállítás, akkor meg tudja nyitni és megnézni a képet anélkül, hogy elveszítene minden részletet vagy színinformációt.

A használt algoritmus befolyásolja az elérhető fájlméretet, valamint a fájl feldolgozásához és tömörítéséhez szükséges időt. Ez percektől több óráig terjedhet attól függően, hogy mennyire kifinomult a választott eszköz. A népszerű tömörítési eszközök, mint pl 7-cipzáras (LZMA2) magasabb tömörítési szintet kínálnak, de hosszabb feldolgozási időt igényelnek. Erősen optimalizált programok, mint pl SQ=z (SQUASH) alacsony szintű rutinok, amelyek villámgyorsan további bájtokat tudnak kinyomni a népszerűbb alkalmazásokhoz képest, mint pl WinZip or WinRAR de műszaki összetettségük miatt ritkán használják őket amatőr PC-felhasználók.

Képtömörítés

Képtömörítés a digitális kép megjelenítéséhez szükséges adatmennyiség csökkentése. Ez két megközelítés egyikével vagy mindkettővel történik: a jelentéktelen képadatok eltávolításával vagy csökkentésével, az ún veszteségmentes tömörítés; vagy gondos adateltávolítással, ún veszteséges tömörítés.

A veszteségmentes tömörítés, a kép pontosan úgy jelenik meg, mint a tömörítés előtt, és kevesebb memóriát használ a tároláshoz. Val,-vel veszteséges tömörítés technikával, bizonyos adatok elvesznek a fájl mentésekor és újratömörítésekor, de helyesen végzett művelet esetén az eredeti tömörítetlen fájlból nem lehet látható torzulás.

A veszteségmentes tömörítési technikákat széles körben használják a digitális fényképezésben és a grafikai tervezési munkafolyamatokban. A veszteségmentes technikák lehetővé teszik, hogy a fájlokat sokkal kisebb méretűre tömörítsék, mintha más módszerekkel, például JPEG-képekkel tömörítenék őket veszteséges tömörítés ahol kisebb fájlméretet kap a minőség vagy a részletek elvesztése rovására.

A veszteségmentes képformátumok a következők:

• Tűzijáték PNG-k (ortf)
• GIF-ek (gif)
• és a leggyakrabban használt formátum TIFF (tiff).

Az olyan képfeldolgozó szoftveralkalmazások, mint a Photoshop, különböző típusú képeket nyithatnak meg, és konvertálhatnak e formátumok egyikébe olyan funkciók segítségével, mint a „Mentés másként”, ami azt jelenti, hogy a fájlok milyen gyakran konvertálódnak formátumok között anélkül, hogy további szoftvereket kellene letölteni.

Néhány alternatív képformátum, mint pl JPEG 2000 (jp2) is használják ezt a fajta tömörítési technikát, azonban további előnyt jelentenek, mivel a JPEG-ekhez képest pontosabban tárolhatnak közvetlen információkat, miközben a hatékony kódolási sémájuk miatt kicsi a fájlméretük.

Következtetés

Veszteségmentes tömörítés egy hatékony eszköz, amellyel csökkentheti a fájlméretet és tárhelyet takaríthat meg, miközben gondoskodik arról is, hogy ne veszítsen adatot a folyamat során. Lehetővé teszi a fájlok tömörítését anélkül, hogy elveszítené a bennük lévő információkat könnyebben tárolható, elérhető és megosztható.

Összefoglalva, veszteségmentes tömörítés a modern adattárolás és -kezelés elengedhetetlen eszköze.

A veszteségmentes tömörítés összefoglalása

Veszteségmentes tömörítés egy olyan adattömörítési technika, amely csökkenti a fájlméretet anélkül, hogy a benne található adatok feláldozna. Ideális szöveges fájlok, például dokumentumok, táblázatok, valamint képek és hangfájlok tömörítésére.

A veszteségmentes tömörítés fő előnye, hogy lehetővé teszi a fájl méretének csökkentését a fájl minőségének feláldozása nélkül. Ez azt jelenti, hogy ugyanaz a fájl többször is tömöríthető, ami megkönnyíti a nagy fájlok gyors és egyszerű tárolását és átvitelét. Hatékonyabb tárhasználatot is lehetővé tesz azáltal, hogy eltávolítja a redundáns adatokat egy fájlból, és csak a lényeges információelemeket tárolja.

Általában kétféle veszteségmentes tömörítési algoritmus létezik: szótár alapú algoritmusok mint a Deflate/GZip vagy a Lempel-Ziv (amely a fájlokat indexelt listába tömöríti), ill redundancia megszüntetési módszerek mint például az aritmetikai kódolás vagy a futáshosszúságú kódolás (amely eltávolítja a redundanciát az ismétlődő minták kódolásával). Mindegyik típusnak megvannak a maga sajátos céljai a médiák és alkalmazások tekintetében.

A képekhez, különösen a veszteségmentes képformátumokhoz, mint pl PNG előnyben részesítik az egyéb veszteséges formátumokat, mint pl JPEG mert jobban megőrzik a kép részleteit, mint a JPEG, miközben továbbra is ésszerű tömörítési szintet kínálnak anélkül, hogy jelentős mértékben romolnának a képminőségben, vagy nehézségekbe ütköznének az eredeti forrásadatok dekódolása vagy visszakeresése során. Hasonlóképpen a digitális hang tömörítetlen hullámforma fájlok általában jobban járnak vektorkvantálási technikák a puszta bitsebesség-csökkentési technikák helyett.

Összefoglalva, a veszteségmentes tömörítés hatékony módja a nagy fájlméretek csökkentésének a minőség feláldozása nélkül; Ez nagyszerű alternatívává teszi az értékes adatok megőrzését, miközben tárhelyet és költségeket takarít meg. Mivel a különböző algoritmusok hatékonyabban illenek a különböző típusú médiákhoz, mint mások, mindig érdemes utánajárni, hogy melyik formátum felel meg a legjobban az Ön igényeinek mind a magánélet védelme, mind a helyhatékonyság szempontjából – a megfelelő választás mindent megváltoztathat!

A veszteségmentes tömörítés előnyei

Veszteségmentes tömörítés egy adatkódolási és dekódolási folyamat, amely lehetővé teszi a fájlok számára, hogy helyet takarítsanak meg a minőség feláldozása nélkül. Bár a tárolás költsége folyamatosan csökken, a jó minőségű digitális tartalom fenntartása költséges és időigényes lehet. A veszteségmentes tömörítési algoritmusok megkönnyítik a tárolást, a hálózatoptimalizálást és a fájlátvitelt a különböző rendszerek között. Ezenkívül az optimalizált adatátviteli sebesség csökkentheti az I/O műveletekkel kapcsolatos működési költségeket, és segítheti a tudományos vagy orvosi adatelemző részlegeket az eredmények gyorsabb érvényesítésében.

A veszteségmentes tömörítési technikák használatának előnyei a következők:

• Fájlméret csökkentése torzítás vagy minőségromlás nélkül
• Megnövelt oldalbetöltési sebesség az interneten továbbított adatok mennyiségének csökkentésével
• Átjárók a nyílt forráskódú alkalmazásokhoz, amelyek csökkentik a kommunikációs költségeket az online szervereken lévő tartalmak eléréséhez
• Megnövelt archiválási képességek a digitális tartalom hosszú távú megőrzéséhez
• Útvonalakat nyitott a virtuális műszerezés és az internetes streaming médiaszolgáltatások számára azáltal, hogy minimális sávszélességű erőforrásokkal szolgálja ki a potenciálisan tömeges közönséget

Szia, Kim vagyok, anya és a stop-motion rajongó, médiakészítő és webfejlesztési múlttal. Óriási szenvedélyem van a rajzolás és az animáció iránt, és most fejjel merülök a stop-motion világába. A blogommal megosztom veletek a tanulságaimat.