Suspaudimas be nuostolių: kas tai yra ir kaip jį naudoti

pagal kim Atnaujinta: Birželio 28, 2022

Praradimas be nuostolių yra svarbi sąvoka kalbant apie skaitmeninę mediją. Tai reiškia procesą, kurio metu duomenys suglaudinami neprarandant duomenų. Suspaudimas be nuostolių yra puikus būdas sumažinti skaitmeninės laikmenos failo dydį neprarandant kokybės.

Šiame straipsnyje mes išnagrinėsime

• kas yra be nuostolių suspaudimas,
• kaip tai veikiair
• kaip galite tai panaudoti savo naudai.

Pradėkime!

Suspaudimo be nuostolių apibrėžimas

Praradimas be nuostolių yra duomenų glaudinimo tipas, kuris išsaugo visus pradinius duomenis kodavimo ir dekodavimo proceso metu, kad rezultatas būtų tiksli originalaus failo arba duomenų kopija. Jis veikia ieškodamas duomenų šablonų ir efektyviau juos saugodamas. Pavyzdžiui, jei faile yra 5 pasikartojantys žodžiai, užuot saugoję tuos 5 pasikartojančius žodžius, be nuostolių glaudinimas išsaugos tik vieną to žodžio egzempliorių ir nuorodą į tai, kur faile galima rasti informacijos apie jo naudojimą.

skirtingai nuo nuostolingas suspaudimas (kuris selektyviai atmeta tam tikrą informaciją, kad sumažintų dydį) Kompresija be nuostolių leidžia išlaikyti vaizdo skiriamoji geba, teksto aiškumas ir failo vientisumas nepraranda kokybės. Dėl to jis tinkamas programoms, kuriose tam tikra informacija yra būtina ir jos negalima paaukoti mažinant dydį. Įprasti be nuostolių suspaudimo naudojimo būdai:

• Muzikos failų glaudinimas (todėl garso kokybė turi išlikti nepakitusi)
• Medicininių vaizdų glaudinimas (nes mažos detalės gali būti labai svarbios diagnozuojant)
• Programinės įrangos šaltinio kodo glaudinimas
• Dokumentų archyvavimas ilgalaikiam saugojimui.

Kompresorių, galinčių naudoti tokio tipo algoritmą, pavyzdžiai yra ZIP ir PNG failai taip pat kai kurie vaizdo formatai, pvz TIFF ir GIF.

Be nuostolių suspaudimo privalumai

Praradimas be nuostolių yra technologija, kuri suspaudžia duomenis į mažesnį dydį neprarandant kokybės. Tai įmanoma naudojant algoritmus, kurie nustato perteklines arba pasikartojančias duomenų eilutes ir pakeičia jas trumpesniais kodais. Naudojant šį metodą galima žymiai sumažinti duomenų dydį, dažnai net iki pusė ar daugiau, leidžianti vartotojams efektyviau saugoti ir perduoti didelius informacijos kiekius.

Be vietos saugyklos taupymo, be nuostolių glaudinimo yra ir keletas kitų pagrindinių privalumų. Jie apima:

• Geresnis našumas: Suspaudimas be nuostolių gali padidinti failų perdavimo greitį, nes jie yra mažesni ir užima mažiau pralaidumo siunčiant ar atsisiunčiant.
• Duomenų vientisumas: Kadangi duomenys neprarandami naudojant be nuostolių glaudinimą, bet kokia užkoduota informacija išliks nepakitusi išskleidus.
• suderinamumas: Suspaustus failus paprastai galima atidaryti naudojant įvairias programas skirtingose ​​platformose dėl standartinių kodavimo algoritmų.
• Sutrumpintas apdorojimo laikas: Sumažinus failo dydį, pagreitėja tokie procesai kaip spausdinimas, srautinis perdavimas ir redagavimas, nes mažesniems failams reikia mažiau skaičiavimo galios.

Be nuostolių suspaudimo tipai

Yra įvairių tipų suspaudimas be nuostolių metodai, leidžiantys suspausti duomenis neprarandant jokios informacijos. Dažniausiai pasitaikantys be nuostolių suspaudimo tipai yra ZIP, gzip ir LZW. Šios trys, kaip ir kitos įvairios rūšys, turi savų privalumų ir trūkumų.

Šiame straipsnyje aptarsime skirtingus be nuostolių suspaudimo metodus ir kaip juos naudoti:

• Pašto
• gzip
• LZW

Vykdykite ilgio kodavimą

Vykdyti ilgio kodavimą (RLE) yra duomenų glaudinimo algoritmas, naudojamas failo dydžiui sumažinti neprarandant jokių duomenų. Ji veikia analizuojant duomenis, ieškant iš eilės einančių simbolių ir suglaudinant juos į mažesnę, labiau sutrumpėjusią formą. Tai leidžia lengviau saugoti ir perkelti failus. Dekompresijos proceso metu pradiniai duomenys gali būti visiškai atkurti.

Vykdymo ilgio kodavimas dažniausiai naudojamas skaitmeniniams vaizdams suspausti, nes jis veiksmingai sumažina informacijos perteklių tokioje medžiagoje kaip pasikartojantys modeliai, bėgimai taškų arba dideli plotai, užpildyti viena spalva. Tekstiniai dokumentai taip pat yra tinkami RLE glaudinimo kandidatai, nes juose dažnai yra pasikartojančių žodžių ir frazių.

Run Length Encoding pasinaudoja tuo, kad turi daug nuoseklių pavyzdžių garso failuose identiškos vertės siekiant sumažinti jų dydį, bet išlaikyti pradinę kokybę po dekompresijos. Paprastai tai gali žymiai sumažinti failo dydį 50% arba daugiau – su labai mažais garso kokybės ir našumo praradimais.

Kai naudojate RLE kodavimą, svarbu atsiminti, kad nors tai gali sumažinti failų, susijusių su garso ar vaizdo failais, dydį, iš tikrųjų tai gali būti nenaudinga teksto failų tipams, kurie paprastai neturi daug dubliavimosi dėl įprasto jų kūrimo. . Todėl gali prireikti šiek tiek eksperimentuoti su įvairių tipų programomis prieš galutinai pasirenkant, ar tokio tipo suspaudimo technologija geriausiai atitinka jūsų poreikius.

„Huffman Coding“

„Huffman Coding“ yra prisitaikantis, be nuostolių duomenų glaudinimo algoritmas. Šis algoritmas naudoja duomenų simbolių arba simbolių rinkinį kartu su jų pasireiškimo dažnumu faile, kad sukurtų veiksmingą priešdėlio kodą. Šį kodą sudaro trumpesni kodiniai žodžiai, žymintys dažnesnius simbolius, ir ilgesni kodiniai žodžiai, reiškiantys retesnius. Naudodama šiuos kodus, Huffman Coding gali sumažinti failo dydį, nedarant įtakos duomenų vientisumui.

„Huffman Coding“ veikia dviem etapais: sukuria unikalių simbolių kodų rinkinį ir naudoja jį duomenų srautui suspausti. Simbolių kodai paprastai sudaromi iš įvairių failų simbolių paskirstymo ir informacijos, gautos tiriant santykinius dažnius, kuriais joje atsiranda įvairių veikėjų. Paprastai Huffman Coding veikia efektyviau nei kiti be nuostolių glaudinimo algoritmai, kai naudojami duomenų srautuose, kuriuose yra simbolių, turinčių nelygios atsiradimo tikimybės – pavyzdžiui, apibūdinti tekstinį dokumentą, kuriame kai kurios raidės (kaip "e") pasitaiko dažniau nei kiti (kaip "z").

Aritmetinis kodavimas

Vienas be nuostolių suspaudimo tipas, kurį galima naudoti, vadinamas Aritmetinis kodavimas. Šis metodas naudojasi tuo, kad duomenų sraute gali būti perteklinių dalių, kurios užima vietą, bet neperduoda jokios tikrosios informacijos. Jis suglaudina duomenis pašalindamas šias perteklines dalis, išsaugant pradinį informacijos turinį.

Norėdami suprasti, kaip veikia aritmetinis kodavimas, panagrinėkime teksto pavyzdį. Tarkime, kad mūsų duomenų sraute yra keturi simboliai – A, B, C, ir D. Jei duomenys būtų palikti nesuspausti, kiekvienas simbolis užimtų aštuonis bitus, iš viso 32 bitus visame sraute. Tačiau naudojant aritmetinį kodavimą pasikartojančios reikšmės patinka A ir B gali būti pavaizduoti su mažiau nei aštuoniais bitais.

Šiame pavyzdyje kiekvienam simboliui pavaizduoti naudosime keturių bitų blokus, o tai reiškia, kad visi keturi simboliai gali būti supakuoti į vieną 16 bitų bloką. Kodavimo priemonė peržiūri duomenų srautą ir kiekvienam simboliui priskiria tikimybes, atsižvelgdama į tikimybę, kad jie pasirodys nuosekliose eilutėse, kad sutaupytų vietos ir užtikrintų maksimalų tikslumą, kai jie išskleisti kitame gale. Todėl glaudinimo metu tik tie simboliai su didesne tikimybe užima mažiau bitų, o tiems, kurių dažnis yra mažesnis arba kurie pasirodo rečiau, reikės daugiau bitų viename simbolių bloke, tačiau jie vis tiek lieka susieti viename 16 bitų bloke, kaip prieš išsaugant kelis baitus visame duomenų sraute, kai palyginti su nesuspausta versija.

Kaip naudoti kompresiją be nuostolių

Praradimas be nuostolių yra duomenų kodavimo ir glaudinimo būdas neprarandant informacijos. Šis glaudinimo būdas naudojamas skaitmeninių vaizdų, garso ir vaizdo failų dydžiui sumažinti. Suspaudimas be nuostolių leidžia saugoti duomenis, kurių pradinio dydžio dalis yra mažesnė, todėl failas yra daug mažesnis.

Taigi, įsigilinkime į detales ir panagrinėkime kaip naudoti be nuostolių suspaudimą:

Failų formatai

Praradimas be nuostolių yra duomenų glaudinimo tipas, kuris sumažina failo dydį neprarandant jokių pradiniame faile esančių duomenų. Dėl to tai idealus būdas suspausti didelius failus, pvz., skaitmenines nuotraukas, garso failus ir vaizdo įrašus. Norėdami naudoti šio tipo glaudinimą, turite suprasti failų tipus, kuriuos palaiko be nuostolių kompresoriai, ir kaip tinkamai juos nustatyti, kad gautumėte optimalius rezultatus.

Suglaudindami failą be nuostolių, turite keletą failų formatų parinkčių. Labiausiai tikėtina, kad pasirinksite vieną iš JPEG ir PNG nes jie abu suteikia puikių rezultatų su geru failų dydžiu. Taip pat galite naudoti tokius formatus kaip GIF arba TIFF jei jūsų programinė įranga juos palaiko. Taip pat yra keletas specifinių suspaustų formatų, sukurtų specialiai garso ar vaizdo įrašams. Jie apima FLAC (be nuostolių garsas), AVI (be nuostolių vaizdo įrašas) ir QuickTime Apple Lossless formatas (ALAC).

Svarbu pažymėti, kad nors šie formatai siūlo geresnį glaudinimą nei nesuglaudinti, juos gali būti sunkiau dirbti dėl riboto kai kurių programų ir programinės įrangos palaikymo. Priklausomai nuo jūsų sąrankos, naudojant nesuspausti formatai ilgainiui gali būti paprastesnis, net jei užima daugiau vietos diske.

Suspaudimo įrankiai

Yra įvairių glaudinimo įrankių, skirtų sumažinti duomenų failų dydį, išlaikant pradinių duomenų vientisumą. Šie įrankiai naudoja algoritmus, kad nustatytų perteklinius duomenis ir pašalintų juos iš failo neprarandant jokios informacijos.

Suspaudimas be nuostolių ypač naudingas grafiniams vaizdams arba garso ir vaizdo įrašams. Tokie įrankiai kaip ZIP, RAR, Stuffit X, GZIP ir ARJ palaiko įvairius be nuostolių glaudinimo lygius įvairiems failų tipams, įskaitant PDF ir suglaudintus vykdomuosius failus (EXE). Pavyzdžiui, jei suglaudinate vaizdą naudodami vieną iš šių formatų adresu maksimalaus dydžio mažinimo nustatymas, galėsite atidaryti ir peržiūrėti tą paveikslėlį neprarasdami jokios detalės ar informacijos apie spalvą.

Naudojamas algoritmas turės įtakos pasiekiamam failo dydžiui, taip pat laikui, kurio reikia failui apdoroti ir suspausti. Tai gali svyruoti nuo minučių iki kelių valandų, priklausomai nuo jūsų pasirinkto įrankio sudėtingumo. Populiarios suspaudimo priemonės, tokios kaip 7 užtrauktukų (LZMA2) siūlo aukštesnį suspaudimo lygį, bet reikalauja ilgesnio apdorojimo laiko. Labai optimizuotos programos, pvz SQ = z (SQUASH) yra žemo lygio rutinos, kurios gali žaibišku greičiu išspausti papildomų baitų, palyginti su populiaresnėmis programomis, pvz., "WinZip" or WinRAR tačiau dėl techninio sudėtingumo juos retai naudoja kompiuterių vartotojai mėgėjai.

Vaizdo suspaudimas

Vaizdo glaudinimas yra būdas sumažinti duomenų, reikalingų skaitmeniniam vaizdui pavaizduoti, kiekį. Tai atliekama vienu arba dviem būdais: pašalinant arba sumažinant nereikšmingus vaizdo duomenis, vadinamus suspaudimas be nuostolių; arba kruopščiai pašalinant duomenis, vadinama nuostolingas suspaudimas.

Su suspaudimas be nuostolių, vaizdas atrodo lygiai taip pat, kaip prieš suglaudinant, ir saugojimui sunaudojama mažiau atminties. Su nuostolingas suspaudimas Kai kurie duomenys prarandami, kai failas išsaugomas ir iš naujo suglaudinamas, bet kai tai daroma teisingai, iš pradinio nesuglaudinto failo neturėtų būti matomų iškraipymų.

Be nuostolių suspaudimo metodai plačiai naudojami skaitmeninėje fotografijoje ir grafinio dizaino darbo eigose. Nenuostolingi metodai leidžia suspausti failus į daug mažesnius dydžius, nei tuo atveju, jei jie būtų suglaudinti kitais metodais, pvz., JPEG vaizdais, kurie yra skirti nuostolingas suspaudimas kur gausite mažesnį failo dydį dėl prarastos kokybės ar detalumo.

Vaizdo formatai be nuostolių apima:

• Fejerverkai PNG (ortf)
• GIF (gif)
• ir dažniausiai naudojamas formatas TIFF (tiff).

Vaizdo apdorojimo programinės įrangos programos, pvz., „Photoshop“, gali atidaryti įvairių tipų vaizdus ir konvertuoti juos į vieną iš šių formatų, naudodamos tokias funkcijas kaip „Išsaugoti kaip“, tai reiškia, kaip dažnai failai konvertuojami į kitą formatą neatsisiunčiant papildomos programinės įrangos.

Kai kurie alternatyvūs vaizdo formatai, pvz JPEG 2000 (jp2) taip pat naudoja šio tipo glaudinimo techniką, tačiau jie suteikia papildomos naudos, nes gali tiksliau saugoti tiesioginę informaciją, palyginti su JPEG failais, tačiau dėl efektyvios kodavimo schemos vis tiek turi mažą failo dydį.

Išvada

Praradimas be nuostolių yra galingas įrankis, galintis padėti sumažinti failų dydį ir sutaupyti vietos saugykloje, taip pat užtikrinti, kad proceso metu neprarastumėte jokių duomenų. Tai leidžia suspausti failus neprarandant jokios juose esančios informacijos lengviau saugoti, pasiekti ir bendrinti.

Taigi, suspaudimas be nuostolių yra esminis šiuolaikinių duomenų saugojimo ir valdymo įrankis.

Suspaudimo be nuostolių santrauka

Praradimas be nuostolių yra duomenų glaudinimo technikos rūšis, kuri sumažina failų dydį neprarandant jokių jame esančių duomenų. Jis idealiai tinka suspausti tekstinius failus, pvz., dokumentus, skaičiuokles, taip pat vaizdus ir garso failus.

Pagrindinis be nuostolių suspaudimo pranašumas yra tas, kad jis leidžia sumažinti failo dydį neprarandant failo kokybės. Tai reiškia, kad tą patį tikslią failą galima suspausti kelis kartus, todėl bus lengviau saugoti ir greitai ir lengvai perkelti didelius failus. Tai taip pat leidžia efektyviau naudoti saugyklą, pašalinant perteklinius duomenis iš failo ir išsaugant tik esminius informacijos elementus.

Apskritai, yra dviejų rūšių be nuostolių glaudinimo algoritmai – žodynu pagrįsti algoritmai kaip Deflate/GZip arba Lempel-Ziv (kuris suglaudina failus į indeksuotą sąrašą) arba perteklių pašalinimo metodai pvz., aritmetinis kodavimas arba trukmės kodavimas (kuris pašalina pertekliškumą koduodamas pasikartojančius šablonus). Kiekvienas tipas turi savo specifinius tikslus, kai kalbama apie laikmenų ir programų tipus.

Atvaizdams, ypač neprarandantiems vaizdo formatams, pvz PNG teikia pirmenybę kitiems nuostolingiems formatams, pvz JPEG nes juose geriau išsaugomos vaizdo detalės nei JPEG formatu, tuo pačiu užtikrinant pakankamą glaudinimo lygį, nepabloginant vaizdo kokybės ar sunkumų dekoduojant ar išgaunant pradinius šaltinio duomenis. Panašiai ir skaitmeninis garsas nesuspausti bangos formos failai linkę daryti geriau su vektoriaus kvantavimo metodai o ne grynus bitų srauto mažinimo metodus.

Apibendrinant galima pasakyti, kad glaudinimas be nuostolių yra veiksmingas būdas sumažinti didelius failų dydžius neprarandant kokybės; todėl jie yra puiki alternatyva vertingiems duomenims išsaugoti, taupant vietą saugykloje ir sąnaudas. Kadangi skirtingi algoritmai skirtingų tipų laikmenoms tinka efektyviau nei kiti, visada geriausia ištirti, kuris formatas geriausiai atitinka privatumo apsaugos ir erdvės efektyvumo poreikius – teisingas pasirinkimas gali turėti įtakos!

Be nuostolių suspaudimo privalumai

Praradimas be nuostolių yra duomenų kodavimo ir dekodavimo procesas, leidžiantis failams sutaupyti vietos neprarandant kokybės. Nors saugojimo išlaidos nuolat mažėja, aukštos kokybės skaitmeninio turinio palaikymas gali būti brangus ir atimti daug laiko. Be nuostolių glaudinimo algoritmai palengvina saugojimą, tinklo optimizavimą ir failų perdavimą įvairiose sistemose. Be to, optimizuotas duomenų perdavimo greitis gali sumažinti veiklos sąnaudas, susijusias su įvesties / išvesties operacijomis, ir padėti mokslo ar medicininių duomenų analizės skyriams greičiau patvirtinti rezultatus.

Be nuostolių suspaudimo metodų pranašumai yra šie:

• Failo dydžio sumažinimas nesukeliant jokių iškraipymų ar kokybės pablogėjimo
• Pagerintas puslapio įkėlimo greitis sumažinus žiniatinkliu perduodamų duomenų kiekį
• Vartai į atvirojo kodo programas, kurie sumažina ryšio sąnaudas norint pasiekti internetinių serverių turinį
• Padidintos archyvavimo galimybės ilgalaikiam skaitmeninio turinio išsaugojimui
• Atvėrė kelius virtualiems instrumentams ir interneto srautinės medijos paslaugoms aptarnauti potencialiai dideles auditorijas su minimaliais pralaidumo ištekliais

Sveiki, aš esu Kim, mama ir „stop-motion“ entuziastė, turinti žiniasklaidos kūrimo ir interneto svetainių kūrimo patirties. Turiu didžiulę aistrą piešimui ir animacijai, todėl dabar stačia galva neriu į stop-motion pasaulį. Savo tinklaraštyje dalinuosi su jumis savo patirtimi.