Taplaus þjöppun: Hvað er það og hvernig á að nota það

eftir kim Uppfært: Júní 28, 2022

Taplaus þjöppun er mikilvægt hugtak þegar kemur að stafrænum miðlum. Það vísar til þess ferlis þar sem gögnum er þjappað saman án þess að gögn tapist. Taplaus þjöppun er frábær leið til að minnka skráarstærð stafrænna miðilsins án þess að fórna gæðum.

Í þessari grein munum við kanna

• hvað taplaus þjöppun er,
• hvernig það virkarog
• hvernig þú getur notað það til þín.

Skulum byrja!

Skilgreining á Lossless Compression

Taplaus þjöppun er gerð gagnaþjöppunar sem varðveitir öll upprunaleg gögn meðan á kóðun og umskráningu stendur, þannig að útkoman sé nákvæm eftirmynd af upprunalegu skránni eða gögnunum. Það virkar með því að finna mynstur í gögnunum og geyma þau á skilvirkari hátt. Til dæmis, ef skrá hefur 5 endurtekin orð, í stað þess að geyma þessi 5 tvítekin orð mun taplaus þjöppun aðeins geyma eitt tilvik af því orði, auk tilvísunar til hvar það getur fundið upplýsingar um notkun þess í skránni.

Ólíkt tapandi þjöppun (sem fleygir sumum upplýsingum sértækt til að minnka stærðina) Taplaus þjöppun gerir þér kleift að viðhalda myndupplausn, texta skýrleika og skráarheilleika með ekkert gæðatap. Þetta gerir það hentugt fyrir forrit þar sem einhverjar upplýsingar eru nauðsynlegar og ekki er hægt að fórna þeim fyrir stærðarminnkun. Algeng notkun fyrir tapslausa þjöppun eru:

• Þjappa tónlistarskrám (þess vegna verða hljóðgæði að vera óbreytt)
• Þjappa læknisfræðilegum myndum (þar sem smáatriði geta verið mikilvæg fyrir greiningu)
• Þjappa frumkóða hugbúnaðarforrita
• Geymsla skjala til langtímageymslu.

Dæmi um þjöppur sem geta notað þessa tegund af reiknirit eru ZIP og PNG skrár sem og sum myndsnið eins og TIFF og GIF.

Kostir taplausrar þjöppunar

Taplaus þjöppun er tækni sem þjappar gögnum saman í smærri stærð án þess að missa gæði. Þetta er gert mögulegt með því að nota reiknirit sem auðkenna óþarfa eða endurtekna gagnastrengi og skipta þeim síðan út fyrir styttri kóða. Að nota þessa aðferð getur hjálpað til við að draga verulega úr stærð gagna, oft með því helmingur eða meira, sem gerir notendum kleift að geyma og senda mikið magn upplýsinga á skilvirkari hátt.

Fyrir utan að spara geymslupláss eru nokkrir aðrir helstu kostir við að nota taplausa þjöppun. Þar á meðal eru:

• Bætt afköst: Tapslaus þjöppun getur bætt hraðann sem skrár eru fluttar á þar sem þær eru smærri og taka minni bandbreidd við sendingu eða niðurhal.
• Gagnheild: Vegna þess að engin gögn tapast þegar taplaus þjöppun er notuð, munu allar upplýsingar sem eru umritaðar vera óbreyttar við afþjöppun.
• Eindrægni: Þjappaðar skrár er venjulega hægt að opna með ýmsum forritum á mismunandi kerfum vegna staðlaðra kóðunalgríma.
• Styttur vinnslutími: Að minnka skráarstærð flýtir fyrir ferlum eins og prentun, streymi og klippingu þar sem smærri skrár krefjast minni tölvuorku.

Tegundir tapslausrar þjöppunar

Það eru ýmsar gerðir af taplaus þjöppun tækni sem gerir þér kleift að þjappa gögnum án þess að tapa neinum upplýsingum. Algengustu tegundir taplausrar þjöppunar eru ZIP, gzip og LZW. Þessir þrír, ásamt öðrum ýmsum gerðum, hafa allir sína kosti og galla.

Í þessari grein munum við ræða mismunandi gerðir taplausra þjöppunaraðferða og hvernig á að nota þær:

• ZIP
• gzip
• LZW

Keyra Length Encoding

Run Length Encoding (RLE) er gagnaþjöppunaralgrím sem notað er til að minnka stærð skráar án þess að tapa neinum gögnum. Það virkar með því að greina gögn, leita að stöfum í röð og þjappa þeim síðan saman í minna, þéttara form. Þetta gerir skrárnar auðveldara að geyma og flytja. Meðan á þjöppunarferlinu stendur er hægt að endurgera upprunalegu gögnin alveg.

Run Length Encoding er almennt notuð til að þjappa stafrænum myndum þar sem það dregur í raun úr offramboði upplýsinga í efni eins og endurtekin mynstur, keyrir af punktar eða stór svæði fyllt með einum lit. Textaskjöl henta einnig vel fyrir RLE-þjöppun vegna þess að þau innihalda oft endurtekin orð og orðasambönd.

Run Length Encoding nýtir sér þá staðreynd sem mörg raðsýni innan hljóðskráa hafa sömu gildi til að minnka þær að stærð en viðhalda upprunalegum gæðum við þjöppun. Þetta getur leitt til verulegrar minnkunar á skráarstærð - venjulega 50% eða meira - með mjög litlu tapi hvað varðar hljóðgæði og afköst.

Þegar RLE kóðun er notuð er mikilvægt að muna að þó að það sé líklegt til að minnka skráarstærð sem tengjast hljóð- eða myndskrám, gæti það í raun ekki verið gagnlegt fyrir tegundir textaskráa sem hafa tilhneigingu til að hafa ekki mikla offramboð vegna þess hvernig þær eru gerðar á hefðbundinn hátt. . Þess vegna getur verið nauðsynlegt að gera nokkrar tilraunir með mismunandi gerðir af forritum áður en endanleg ákvörðun er tekin um hvort þessi tegund af þjöppunartækni henti best þínum þörfum.

Huffman kóðun

Huffman kóðun er aðlagandi, taplaus gagnaþjöppunaralgrím. Þetta reiknirit notar safn gagnatákna, eða stafa, ásamt tíðni þeirra í skrá til að búa til skilvirkan forskeyti kóða. Þessi kóði samanstendur af styttri kóðaorðum sem tákna tíðari stafi og lengri kóðaorðum sem tákna sjaldgæfari. Með því að nota þessa kóða getur Huffman Coding minnkað skráarstærðina með litlum áhrifum á gagnaheilleika hennar.

Huffman Coding virkar í tveimur skrefum: að smíða safn af einstökum táknkóðum og nota það til að þjappa gagnastraumnum. Táknkóðarnir eru almennt gerðir út frá dreifingu stöfum ýmissa skráar og úr upplýsingum sem fengnar eru með því að skoða hlutfallslega tíðni sem mismunandi persónur koma fyrir í henni. Almennt, Huffman Coding starfar á skilvirkari hátt en önnur taplaus þjöppunaralgrím þegar þau eru notuð á gagnastraumum sem innihalda tákn sem hafa misjafnar líkur á uppákomu – til dæmis að einkenna textaskjal þar sem sumir stafir (eins og "e") koma oftar fyrir en aðrir (eins og "z").

Reiknikóðun

Ein tegund taplausrar þjöppunar sem hægt er að nota er kölluð Reiknikóðun. Þessi aðferð nýtir sér þá staðreynd að gagnastraumur getur haft óþarfa hluta sem nota pláss, en flytja engar raunverulegar upplýsingar. Það þjappar gögnunum saman með því að fjarlægja þessa óþarfa hluta á sama tíma og upprunalegt upplýsingaefni þeirra er varðveitt.

Til að skilja hvernig reiknikóðun virkar skulum við íhuga textabundið dæmi. Segjum sem svo að það séu fjórir stafir í gagnastraumnum okkar - A, B, C, og D. Ef gögnin væru skilin eftir óþjappuð myndi hver stafur taka upp átta bita, samtals 32 bita yfir allan strauminn. Með Arithmetic Coding, hins vegar, eins og endurtekin gildi A og B hægt að tákna með færri en átta bitum hver.

Í þessu dæmi munum við nota fjögurra bita kubba til að tákna hvern staf sem þýðir að hægt er að pakka öllum fjórum stöfunum í einn 16 bita blokk. Kóðarinn skoðar gagnastrauminn og úthlutar líkum á hvern staf út frá líkum á að þeir komi fram í röð strengja til að spara pláss á sama tíma og hann tryggir hámarksnákvæmni þegar þeir eru afþjappaðir á hinum endanum. Við þjöppun taka því aðeins þeir stafir sem eru með meiri líkur færri bita á meðan þeir sem eru með lægri tíðni eða þeir sem koma sjaldnar munu þurfa fleiri bita á hvern stafablokk en haldast samt saman í einum 16 bita blokk eins og áður en þeir vista nokkur bæti yfir allan gagnastrauminn þegar miðað við óþjappaða útgáfu þess.

Hvernig á að nota tapslausa þjöppun

Taplaus þjöppun er leið til að kóða og þjappa gögnum án þess að tapa upplýsingum. Þessi aðferð við þjöppun er notuð til að minnka stærð stafrænna mynda, hljóð- og myndbandsskráa. Taplaus þjöppun gerir kleift að geyma gögn á broti af upprunalegri stærð, sem leiðir til mun minni skrá.

Svo, við skulum fara í smáatriði og kanna hvernig á að nota taplausa þjöppun:

Skráarsnið

Taplaus þjöppun er gerð gagnaþjöppunar sem dregur úr skráarstærð án þess að fórna neinum af gögnunum sem eru í upprunalegu skránni. Þetta gerir það að tilvalinni aðferð til að þjappa stórum skrám eins og stafrænum ljósmyndum, hljóðskrám og myndinnskotum. Til að nota þessa tegund af þjöppun verður þú að skilja þær tegundir skráa sem eru studdar af taplausum þjöppum og hvernig á að stilla þær rétt upp til að ná sem bestum árangri.

Þegar þú þjappar skrá í taplausum tilgangi hefurðu nokkra möguleika fyrir skráarsnið. Líklegast muntu velja á milli JPEG og PNG þar sem þeir gefa báðir framúrskarandi árangur með góðri skráarstærð. Þú gætir líka notað snið eins og GIF eða TIFF ef hugbúnaðurinn þinn styður þá. Það eru líka nokkur sérstök þjöppuð snið sem eru hönnuð sérstaklega fyrir hljóð eða mynd. Þar á meðal eru FLAC (taplaust hljóð), AVI (taplaust myndband) og Apple Lossless sniði QuickTime (ALAC).

Það er mikilvægt að hafa í huga að á meðan þessi snið bjóða upp á betri þjöppun en óþjöppuð hliðstæða þeirra, þá getur verið erfiðara að vinna með þau vegna takmarkaðs stuðnings í sumum forritum og hugbúnaðarforritum. Það fer eftir uppsetningu þinni, með því að nota óþjöppuð snið getur verið einfaldara til lengri tíma litið, jafnvel þótt það taki meira pláss á disknum.

Þjöppunarverkfæri

Það eru margs konar þjöppunarverkfæri í boði sem eru hönnuð til að minnka stærð gagnaskráa en viðhalda heilleika upprunalegu gagna. Þessi verkfæri nota reiknirit til að bera kennsl á óþarfa gögn og fleygja þeim úr skránni án þess að tapa neinum upplýsingum.

Taplaus þjöppun er sérstaklega gagnleg fyrir grafískar myndir eða hljóð- og myndupptökur. Verkfæri eins og ZIP, RAR, Stuffit X, GZIP og ARJ styður ýmis stig tapslausrar þjöppunar fyrir ýmsar skráargerðir, þar á meðal PDF skjöl og þjappað keyrsluefni (EXE). Til dæmis, ef þú þjappar mynd með einu af þessum sniðum á stilling fyrir hámarksstærðarminnkun, væri hægt að opna og skoða myndina án þess að tapa neinum smáatriðum eða litaupplýsingum.

Reikniritið sem notað er mun hafa áhrif á skráarstærðina sem hægt er að ná sem og tíma sem það tekur að vinna úr og þjappa skrá. Þetta getur verið allt frá mínútum upp í nokkrar klukkustundir eftir því hversu háþróuð tólið þitt er. Vinsæl þjöppunartæki eins og 7-zip (LZMA2) bjóða upp á hærra stig þjöppunar en krefjast lengri vinnslutíma. Mjög fínstillt forrit eins og SQ=z (SQUASH) eru lágmarksrútínur sem geta kreist út fleiri bæti á leifturhraða miðað við vinsælari forrit eins og WinZip or WinRAR en tæknilega flókið þeirra þýðir að þeir eru sjaldan notaðir af tölvuáhugamönnum.

Samþjöppun myndar

Myndþjöppun er leið til að draga úr magni gagna sem þarf til að tákna stafræna mynd. Þetta er gert með annarri eða báðum aðferðum: með því að fjarlægja eða draga úr óverulegum myndgögnum, sem kallast taplaus þjöppun; eða með því að eyða vandlega gögnum, kallað tapandi þjöppun.

með taplaus þjöppun, birtist myndin nákvæmlega eins og hún var áður en hún var þjappað saman og notar minna minni til geymslu. Með tapandi þjöppun tækni, sum gögn tapast þegar skráin er vistuð og endurþjappað en þegar það er gert á réttan hátt ætti engin sýnileg röskun að sjást frá upprunalegu óþjöppuðu skránni.

Taplaus þjöppunartækni er mikið notuð í stafrænni ljósmyndun og í verkflæði grafískrar hönnunar. Taplaus tækni gerir kleift að þjappa skrám í mun minni stærðir en ef þær væru þjappaðar með öðrum aðferðum eins og JPEG myndum sem eru hannaðar fyrir tapandi þjöppun þar sem þú færð minni skráarstærð á kostnað glataðra gæðum eða smáatriðum.

Taplaus myndsnið eru meðal annars:

• Flugelda PNG (ortf)
• GIFs (gif)
• og algengasta sniðið TIFF (tiff).

Myndvinnsluforrit eins og Photoshop geta opnað mismunandi gerðir mynda og breytt þeim í eitt af þessum sniðum með því að nota eiginleika eins og „Vista sem“ sem er hversu oft skrám er breytt á milli sniða án þess að þurfa að hlaða niður viðbótarhugbúnaði.

Sum önnur myndsnið eins og JPEG 2000 (jp2) nota einnig þessa tegund af þjöppunartækni, en þeir veita aukinn ávinning þar sem þeir geta geymt nákvæmari beinar upplýsingar samanborið við JPEG en hafa samt litla skráarstærð vegna skilvirkrar kóðunarkerfis.

Niðurstaða

Taplaus þjöppun er öflugt tól sem getur hjálpað þér að minnka skráarstærð og spara geymslupláss á sama tíma og tryggja að þú tapir ekki neinum gögnum í ferlinu. Það gerir þér kleift að þjappa skrám án þess að tapa neinum upplýsingum sem þær innihalda, sem gerir þær auðveldara að geyma, nálgast og deila.

Niðurstaðan er sú að taplaus þjöppun er nauðsynlegt tæki fyrir nútíma gagnageymslu og stjórnun.

Samantekt á taplausri þjöppun

Taplaus þjöppun er tegund gagnaþjöppunartækni sem minnkar skráarstærð án þess að fórna neinum af gögnunum sem eru í þeim. Það er tilvalið til að þjappa textaskrám eins og skjölum, töflureiknum, sem og myndum og hljóðskrám.

Helsti ávinningurinn við tapslausa þjöppun er að það gerir þér kleift að minnka stærð skráar án þess að fórna skráargæðum. Þetta þýðir að hægt er að þjappa sömu nákvæmu skránni mörgum sinnum, sem gerir það auðveldara að geyma og flytja stórar skrár fljótt og auðveldlega. Það gerir einnig kleift að nota skilvirkari geymslu með því að fjarlægja óþarfa gögn úr skrá og geyma aðeins nauðsynlega þætti upplýsinga.

Almennt séð eru tvær tegundir af taplausum þjöppunaralgrímum - reiknirit sem byggir á orðabókum eins og Deflate/GZip eða Lempel-Ziv (sem þjappar skrám í verðtryggðan lista) eða Aðferðir til að eyða offramboði eins og reiknikóðun eða runlengdarkóðun (sem fjarlægir offramboð með því að kóða endurtekið mynstur). Hver tegund hefur sinn sérstaka tilgang þegar kemur að gerðum miðla og forrita.

Fyrir myndir, sérstaklega, taplaus myndsnið eins og PNG eru valin umfram önnur tapað snið eins og JPEG vegna þess að þeir varðveita myndupplýsingar betur en JPEG gerir á sama tíma og þeir bjóða upp á hæfilega þjöppun án verulegrar skerðingar á myndgæðum eða erfiðleika við að afkóða eða sækja upprunalegu upprunagögnin. Á sama hátt, stafrænt hljóð óþjappaðar bylgjulögunarskrár hafa tilhneigingu til að gera betur með vektor magngreiningartækni frekar en hrein bitahraða minnkun tækni.

Að lokum, taplaus þjöppun er áhrifarík leið til að minnka stórar skráarstærðir án þess að fórna gæðum; þetta gerir þá að frábærum valkostum til að varðveita dýrmæt gögn en spara geymslupláss og kostnað. Þar sem mismunandi reiknirit henta mismunandi tegundum miðla á skilvirkari hátt en aðrir, er alltaf best að rannsaka hvaða snið hentar best þínum þörfum fyrir bæði persónuvernd og rýmisnýtingu – rétt val getur skipt sköpum!

Kostir taplausrar þjöppunar

Taplaus þjöppun er gagnakóðun og umskráningarferli sem gerir skrám kleift að spara pláss án þess að fórna gæðum. Þó að geymslukostnaður sé stöðugt að lækka, getur viðhald á hágæða stafrænu efni verið dýrt og tímafrekt. Taplaus þjöppunaralgrím auðvelda geymslu, hagræðingu netkerfis og skráaflutning milli mismunandi kerfa. Að auki getur bjartsýni gagnaflutningshraða dregið úr rekstrarkostnaði sem tengist I/O aðgerðum og hjálpað vísinda- eða læknisfræðilegum gagnagreiningardeildum að sannreyna niðurstöður sínar hraðar.

Kostir þess að nota taplausa þjöppunartækni eru:

• Minnkun á skráarstærð án þess að koma á röskun eða gæðaskerðingu
• Bættur hleðsluhraði síðu með því að draga úr magni gagna sem flutt er um vefinn
• Gáttir að opnum forritum sem draga úr samskiptakostnaði til að fá aðgang að efni á netþjónum
• Aukin geymslugeta til langtímavarðveislu stafræns efnis
• Opnaði leiðir fyrir sýndartækjabúnað og netstraummiðlaþjónustu með því að koma til móts við mögulega stóran hóp áhorfenda með lágmarksbandbreiddarauðlindum

Hæ, ég er Kim, mamma og áhugamaður um stop-motion með bakgrunn í fjölmiðlasköpun og vefþróun. Ég hef mikla ástríðu fyrir teikningu og hreyfimyndum og núna er ég að kafa á hausinn inn í stop-motion heiminn. Með blogginu mínu er ég að deila lærdómi mínum með ykkur.