Компресија без загуби: што е тоа и како да се користи

од Ким Ажурирано: Јуни 28, 2022

Компресија без загуби е важен концепт кога станува збор за дигитални медиуми. Тоа се однесува на процесот каде што податоците се компресирани без никакво губење на податоци. Компресијата без загуби е одличен начин да се намали големината на датотеката на вашиот дигитален медиум без да се жртвува квалитетот.

Во оваа статија ќе истражуваме

• што е компресија без загуби,
• како тоа функционира, и
• како можете да го искористите во ваша корист.

Ајде да почнеме!

Дефиниција за компресија без загуби

Компресија без загуби е тип на компресија на податоци што ги зачувува сите оригинални податоци за време на процесот на кодирање и декодирање, така што резултатот е точна реплика на оригиналната датотека или податоци. Работи на тој начин што наоѓа обрасци во податоците и ги складира поефикасно. На пример, ако датотеката има 5 повторувачки зборови, наместо да ги складира тие 5 дупликати зборови, компресија без загуби ќе складира само еден пример од тој збор, плус упатување на тоа каде може да најде информации за неговата употреба во датотеката.

За разлика од компресија со загуби (што отфрла некои информации селективно за да се намали големината) Компресија без загуби ви овозможува да одржувате резолуција на слика, јасност на текстот и интегритет на датотеката со нема губење на квалитетот. Ова го прави погоден за апликации каде некои информации се од суштинско значење и не можат да се жртвуваат за намалување на големината. Вообичаените употреби за компресија без загуби вклучуваат:

• Компресирање на музички датотеки (затоа што квалитетот на звукот мора да остане недопрен)
• Компресирање на медицински слики (бидејќи мали детали може да бидат критични за дијагноза)
• Компресирање на изворниот код на софтверски апликации
• Архивирање документи за долгорочно складирање.

Примери на компресори кои можат да користат ваков тип на алгоритам се ZIP и PNG датотеки како и некои формати на слики како TIFF и GIF.

Придобивките од компресија без загуба

Компресија без загуби е технологија која ги компресира податоците во помала големина без никаква загуба во квалитетот. Ова е овозможено преку употреба на алгоритми кои идентификуваат непотребни или повторувачки низи на податоци, а потоа ги заменуваат со пократки кодови. Користењето на овој метод може да помогне значително да се намали големината на податоците, честопати половина или повеќе, овозможувајќи им на корисниците поефикасно складирање и пренесување на големи количини на информации.

Освен заштеда на простор за складирање, има неколку други клучни придобивки од користењето на компресија без загуби. Тие вклучуваат:

• Подобрена изведба: Компресијата без загуби може да ја подобри брзината со која се пренесуваат датотеките бидејќи се помали и заземаат помал опсег при испраќање или преземање.
• Интегритет на податоци: Бидејќи ниеден податок не се губи при користење на компресија без загуби, сите кодирани информации ќе останат недопрени при декомпресија.
• Компатибилност: Компресираните датотеки обично може да се отворат со различни апликации на различни платформи поради стандардните алгоритми за кодирање.
• Намалено време на обработка: Намалувањето на големината на датотеката ги забрзува процесите како што се печатење, стриминг и уредување бидејќи помалите датотеки бараат помала компјутерска моќ.

Видови на компресија без загуби

Постојат различни видови на компресија без загуби техники кои ви дозволуваат да ги компресирате податоците без да изгубите никакви информации. Најчестите типови на компресија без загуби се ZIP, gzip и LZW. Овие три, заедно со другите различни видови, сите имаат свои предности и недостатоци.

Во оваа статија, ќе разговараме за различните видови методи на компресија без загуби и како да ги користите:

• ZIP
• gzip
• ЗЗВ

Извршете го кодирањето за должина

Кодирање на должина на извршување (RLE) е алгоритам за компресија на податоци што се користи за намалување на големината на датотеката без губење на какви било податоци. Работи со анализа на податоци, пребарување последователни знаци и потоа нивно компресирање во помала, покондензирана форма. Ова го олеснува складирањето и пренесувањето на датотеките. За време на процесот на декомпресија, оригиналните податоци може целосно да се реконструираат.

Кодирањето со должина на работа најчесто се користи за компресирање на дигитални слики бидејќи ефикасно го намалува вишокот на информации во материјали како што се повторувачки обрасци, трчање на пиксели или големи површини исполнети со една боја. Текстуалните документи се исто така соодветни кандидати за RLE компресија, бидејќи тие често содржат повторувачки зборови и фрази.

Run Length Encoding го користи фактот што го имаат многу секвенцијални примероци во аудио датотеките идентични вредности со цел да се намалат во големина, но да се задржи нивниот оригинален квалитет при декомпресија. Ова може да доведе до значително намалување на големината на датотеката - обично 50% или повеќе – со многу малку загуби во однос на квалитетот на звукот и перформансите.

Кога користите RLE кодирање, важно е да се запамети дека иако е веројатно да се намали големината на датотеките поврзани со датотеките со звук или слика, тоа всушност не може да биде корисно за типови на текстуални датотеки кои имаат тенденција да немаат многу вишок поради тоа како се направени конвенционално . Затоа може да биде потребно одредено експериментирање со различни типови на апликации пред да се направи конечен избор за тоа дали овој тип на технологија за компресија е најдобро одговара за вашите потреби.

Кодирање на Хафман

Кодирање на Хафман е адаптивен алгоритам за компресија на податоци без загуби. Овој алгоритам користи збир од симболи на податоци или знаци, заедно со нивната фреквенција на појавување во датотека за да конструира ефикасен код за префиксирање. Овој код се состои од пократки кодни зборови кои претставуваат почести знаци и подолги кодни зборови кои претставуваат поретки. Користејќи ги овие кодови, Huffman Coding може да ја намали големината на датотеката со мало влијание врз нејзиниот интегритет на податоците.

Кодирањето на Хафман работи во два чекора: конструирање на збир на уникатни симболи кодови и нивно користење за компресирање на протокот на податоци. Шифрите на симболите генерално се конструирани од дистрибуцијата на знаци на разновидна датотека и од информациите добиени со испитување на релативните фреквенции со кои во него се јавуваат различни ликови. Општо земено, Huffman Coding работи поефикасно од другите алгоритми за компресија без загуби кога се користи на потоци на податоци кои содржат симболи кои имаат нееднакви веројатности за појава – на пример, карактеризирање текстуален документ во кој некои букви (како „д“) се јавуваат почесто од другите (како „з“).

Аритметичко кодирање

Еден тип на компресија без загуби што може да се користи се нарекува Аритметичко кодирање. Овој метод го користи фактот дека протокот на податоци може да има вишок делови што трошат простор, но кои не пренесуваат вистински информации. Ги компресира податоците со отстранување на овие непотребни делови додека ја зачувува нивната оригинална информативна содржина.

За да разбереме како функционира аритметичкото кодирање, да разгледаме пример базиран на текст. Да претпоставиме дека има четири знаци во нашиот поток на податоци - А, Б, Ц, D. Ако податоците се остават некомпресирани, секој знак би зафаќал осум бита за вкупно 32 бита низ целиот тек. Меѓутоа, со аритметичко кодирање, повторливите вредности како А и Б. може да се претстави со помалку од осум бита секој.

Во овој пример ќе користиме четири-битни блокови за да го претставиме секој знак што значи дека сите четири знаци може да се спакуваат во еден 16-битен блок. Кодерот го гледа протокот на податоци и доделува веројатности на секој знак врз основа на нивната веројатност да се појавуваат во последователни низи со цел да заштеди простор додека обезбедува максимална точност кога тие се декомпресирани на другиот крај. Затоа, за време на компресија, само оние знаци со поголеми веројатности земаат помалку битови, додека оние со пониски фреквенции или оние што се појавуваат поретко ќе бараат повеќе битови по блок знаци, но сепак остануваат во пакет во рамките на еден 16-битен блок како пред да зачуваат неколку бајти низ целиот проток на податоци кога во споредба со неговата некомпресирана верзија.

Како да се користи компресија без загуба

Компресија без загуби е начин на кодирање и компресирање на податоци без никакво губење на информации. Овој метод на компресија се користи за намалување на големината на дигиталните слики, аудио и видео датотеки. Компресијата без загуби овозможува складирање на податоците во дел од нивната оригинална големина, што резултира со многу помала датотека.

Значи, ајде да навлеземе во детали и да истражиме како да се користи компресија без загуби:

Формати на датотеки

Компресија без загуби е тип на компресија на податоци што ја намалува големината на датотеката без да се жртвува некој од податоците содржани во оригиналната датотека. Ова го прави идеален метод за компресирање на големи датотеки како што се дигитални фотографии, аудио датотеки и видео клипови. За да го користите овој тип на компресија, мора да ги разберете типовите датотеки што се поддржани од компресори без загуби и како правилно да ги поставите за оптимални резултати.

Кога компресирате датотека за цели без загуби, имате неколку опции за формати на датотеки. Најверојатно, ќе изберете помеѓу JPEG и PNG бидејќи и двете обезбедуваат одлични резултати со добри големини на датотеки. Може да користите и формати како GIF или TIFF ако вашиот софтвер ги поддржува. Исто така, постојат некои специфични компресирани формати дизајнирани специјално за аудио или видео. Тие вклучуваат FLAC (аудио без загуби), AVI (видео без загуба) и формат Apple Lossless на QuickTime (ALAC).

Важно е да се напомене дека иако овие формати нудат подобра компресија од нивните некомпресирани колеги, може да биде потешко да се работи со нив поради нивната ограничена поддршка во некои апликации и софтверски програми. Во зависност од вашето поставување, користејќи некомпресирани формати може да биде поедноставно на долг рок, дури и ако зазема повеќе простор на дискот.

Алатки за компресија

Достапни се различни алатки за компресија кои се дизајнирани да ја намалат големината на датотеките со податоци додека го одржуваат интегритетот на оригиналните податоци. Овие алатки користат алгоритми за да ги идентификуваат непотребните податоци и да ги отфрлат од датотеката без да изгубат никакви информации.

Компресијата без загуби е особено корисна за графички слики или аудио и видео снимки. Алатки како што се ZIP, RAR, Stuffit X, GZIP и ARJ поддржува различни нивоа на компресија без загуби за различни типови датотеки, вклучувајќи PDF и компресирани извршни датотеки (EXE). На пример, ако компресирате слика со еден од овие формати на максимална поставка за намалување на големината, ќе можете да ја отворите и прегледате таа слика без да изгубите никакви детали или информации за бојата.

Алгоритмот што се користи ќе влијае на големината на датотеката што може да се постигне, како и на времето потребно за обработка и компресирање на датотеката. Ова може да се движи од минути до неколку часа во зависност од тоа колку е софистицирана вашата избрана алатка. Популарни алатки за компресија како што се 7-zip (LZMA2) нудат повисоки нивоа на компресија, но бараат подолго време на обработка. Високо оптимизирани програми како SQ=z (SQUASH) се рутини на ниско ниво кои можат да истиснат дополнителни бајти со молскавична брзина во споредба со попопуларните апликации како WinZip or WinRAR но нивната техничка сложеност значи дека тие ретко се користат од аматерски корисници на компјутери.

Компресија на слика

Компресија на слики е начин да се намали количината на податоци потребни за претставување на дигитална слика. Ова се прави со еден или со двата пристапа: со отстранување или намалување на незначителни податоци за сликата, т.н. компресија без загуби; или со внимателна елиминација на податоците, наречени компресија со загуби.

со компресија без загуби, сликата се појавува токму како пред да биде компресирана и користи помалку меморија за складирање. Со компресија со загуби техника, некои податоци се губат кога датотеката е зачувана и повторно компресирана, но кога се прави правилно, не треба да се види видливо изобличување од оригиналната некомпресирана датотека.

Техниките за компресија без загуби се широко користени во дигиталната фотографија и во работните процеси на графички дизајн. Техниките без загуби овозможуваат компресирање на датотеките во многу помали големини отколку кога би биле компресирани со други методи како што се JPEG слики кои се дизајнирани за компресија со загуби каде што добивате помала големина на датотека за сметка на изгубениот квалитет или детали.

Форматите на слики без загуби вклучуваат:

• ПНГ за огномет (ortf)
• GIFs (гиф)
• и најчесто користен формат TIFF (тиф).

Софтверските апликации за обработка на слики како Photoshop можат да отвораат различни типови на слики и да ги претворат во еден од овие формати користејќи функции како „Зачувај како“, што е колку често датотеките се конвертираат помеѓу формати без да мора да преземаат дополнителен софтвер.

Некои алтернативни формати на слики како што се JPEG 2000 (jp2), исто така, го користат овој тип на техника за компресија, но тие обезбедуваат дополнителна придобивка бидејќи можат да складираат попрецизно директни информации во споредба со JPEG, додека сè уште имаат мала големина на датотека поради нивната ефикасна шема за кодирање.

Заклучок

Компресија без загуби е моќна алатка која може да ви помогне да ја намалите големината на датотеките и да заштедите простор за складирање, а истовремено да се погрижите да не изгубите никакви податоци во процесот. Тоа ви овозможува да ги компресирате датотеките без да изгубите некоја од информациите што ги содржат, правејќи ги полесно за складирање, пристап и споделување.

Во заклучок, компресија без загуби е суштинска алатка за современо складирање и управување со податоци.

Резиме на компресија без загуби

Компресија без загуби е тип на техника за компресија на податоци што ја намалува големината на датотеките без да се жртвува некој од податоците содржани во неа. Идеален е за компресирање на датотеки базирани на текст како документи, табели, како и слики и аудио датотеки.

Главната придобивка од компресија без загуби е тоа што ви овозможува да ја намалите големината на датотеката без да го жртвувате квалитетот на датотеката. Ова значи дека истата точна датотека може да се компресира повеќе пати, што го олеснува складирањето и преносот на големи датотеки брзо и лесно. Исто така, овозможува поефикасно користење на складирањето со отстранување на непотребни податоци од датотека и складирање само на основните елементи на информациите.

Општо земено, постојат два вида алгоритми за компресија без загуби - алгоритми базирани на речник како Deflate/GZip или Lempel-Ziv (кој ги компресира датотеките во индексирана листа) или методи за елиминација на вишок како што е аритметичко кодирање или кодирање со должина на извршување (што го отстранува вишокот со кодирање на повторувачки обрасци). Секој тип има свои специфични цели кога станува збор за типови медиуми и апликации.

За слики, конкретно, формати на слики без загуби како PNG се претпочитаат во однос на другите формати со загуби како што се JPEG бидејќи тие ги зачувуваат деталите на сликата подобро од JPEG, додека сè уште нудат разумно ниво на компресија без значително влошување на квалитетот на сликата или тешкотии при декодирање или враќање на оригиналните изворни податоци. Слично на тоа, дигитално аудио некомпресирани датотеки со брановидни форми имаат тенденција да се снаоѓаат подобро со техники на векторска квантизација наместо чисти техники за намалување на бит-стапката.

Како заклучок, компресија без загуби е ефикасен начин за намалување на големи димензии на датотеки без никаква жртва во квалитетот; ова ги прави одлични алтернативи за зачувување на вредни податоци додека заштедуваат простор за складирање и трошоци. Бидејќи различните алгоритми одговараат на различни типови медиуми поефективно од другите, секогаш е најдобро да се истражува кој формат најдобро одговара на вашите потреби и за заштита на приватноста и за ефикасност на просторот - вистинскиот избор може да ја направи сета разлика!

Придобивките од компресија без загуба

Компресија без загуби е процес на кодирање и декодирање на податоци што им овозможува на датотеките да заштедат простор без да го жртвуваат квалитетот. Иако трошоците за складирање постојано се намалуваат, одржувањето висококвалитетна дигитална содржина може да биде скапо и одзема многу време. Алгоритмите за компресија без загуби го олеснуваат складирањето, оптимизацијата на мрежата и преносот на датотеки низ различни системи. Дополнително, оптимизираните брзини на пренос на податоци може да ги намалат оперативните трошоци поврзани со I/O операциите и да им помогнат на одделите за научни или медицински анализи на податоци побрзо да ги потврдат своите резултати.

Предностите на користење на техники за компресија без загуби вклучуваат:

• Намалување на големината на датотеката без воведување какво било нарушување или деградација на квалитетот
• Подобрена брзина на вчитување на страницата со намалување на количината на податоци пренесени преку Интернет
• Порти за апликации со отворен код кои ги намалуваат трошоците за комуникација за пристап до содржината на онлајн серверите
• Зголемени можности за архивирање за долгорочно зачувување на дигиталната содржина
• Отворени патишта за виртуелна инструментација и медиумски услуги за стриминг на Интернет преку угостителство за потенцијално масовна публика со минимални ресурси за пропусност

Здраво, јас сум Ким, мајка и ентузијаст за стоп-моушн со искуство во креирање медиуми и развој на веб. Имам огромна страст за цртање и анимација, а сега нуркам со глава во светот на стоп-моушн. Со мојот блог, јас го споделувам моето учење со вас момци.