Compresia fără pierderi: ce este și cum se folosește

de Kim Actualizat: 28 Iunie, 2022

Pierderea fără pierderi este un concept important atunci când vine vorba de media digitală. Se referă la procesul prin care datele sunt comprimate fără nicio pierdere de date. Compresia fără pierderi este o modalitate excelentă de a reduce dimensiunea fișierului media digital fără a sacrifica calitatea.

În acest articol, vom explora

• ce este compresia fără pierderi,
• cum functioneaza, și
• cum îl poți folosi în avantajul tău.

Să începem!

Definiția Lossless Compression

Pierderea fără pierderi este un tip de compresie a datelor care păstrează toate datele originale în timpul procesului de codificare și decodare, astfel încât rezultatul să fie o replică exactă a fișierului sau datelor originale. Funcționează prin găsirea de modele în date și stocarea acestora mai eficient. De exemplu, dacă un fișier are 5 cuvinte care se repetă, în loc să stocheze acele 5 cuvinte duplicate, compresia fără pierderi va stoca doar o instanță a cuvântului respectiv, plus referință la locul în care poate găsi informații despre utilizarea acestuia în fișier.

Spre deosebire de compresie cu pierderi (care elimină anumite informații în mod selectiv pentru a reduce dimensiunea) Compresie fără pierderi vă permite să mențineți rezoluția imaginii, claritatea textului și integritatea fișierului cu nicio pierdere de calitate. Acest lucru îl face potrivit pentru aplicații în care unele informații sunt esențiale și nu pot fi sacrificate pentru reducerea dimensiunii. Utilizările obișnuite pentru compresia fără pierderi includ:

• Comprimarea fișierelor muzicale (de aceea calitatea audio trebuie să rămână intactă)
• Comprimarea imaginilor medicale (deoarece micile detalii pot fi critice pentru diagnostic)
• Comprimarea codului sursă al aplicațiilor software
• Arhivarea documentelor pentru stocare pe termen lung.

Exemple de compresoare care pot folosi acest tip de algoritm sunt Fișiere ZIP și PNG precum și unele formate de imagine precum TIFF și GIF.

Beneficiile compresiei fără pierderi

Pierderea fără pierderi este o tehnologie care comprimă datele într-o dimensiune mai mică fără nicio pierdere de calitate. Acest lucru este posibil prin utilizarea algoritmilor care identifică șiruri de date redundante sau repetate și apoi le înlocuiesc cu coduri mai scurte. Utilizarea acestei metode poate ajuta la reducerea semnificativă a dimensiunii datelor, adesea prin jumătate sau mai mult, permițând utilizatorilor să stocheze și să transmită cantități mari de informații mai eficient.

Pe lângă economisirea spațiului de stocare, există câteva alte beneficii cheie ale utilizării compresiei fără pierderi. Acestea includ:

• Performanta imbunatatita: compresia fără pierderi poate îmbunătăți viteza la care fișierele sunt transferate, deoarece acestea sunt mai mici și ocupă mai puțină lățime de bandă în timpul trimiterii sau descărcării.
• Integritatea datelor: Deoarece nu se pierde date atunci când se utilizează compresia fără pierderi, orice informație codificată va rămâne intactă la decompresie.
• Compatibilitate: Fișierele comprimate pot fi deschise de obicei cu o varietate de aplicații pe diferite platforme, datorită algoritmilor săi de codare standard.
• Timp de procesare redus: Reducerea dimensiunii fișierului accelerează procesele precum imprimarea, transmiterea în flux și editarea, deoarece fișierele mai mici necesită mai puțină putere de calcul.

Tipuri de compresie fără pierderi

Există diferite tipuri de compresie fără pierderi tehnici care vă permit să comprimați datele fără a pierde nicio informație. Cele mai comune tipuri de compresie fără pierderi sunt ZIP, gzip și LZW. Aceste trei, împreună cu alte tipuri diferite, toate au propriile lor avantaje și dezavantaje.

În acest articol, vom discuta despre diferitele tipuri de metode de compresie fără pierderi și despre cum să le folosim:

• ZIP
• gzip
• LZW

Codarea lungimii rulării

Codificarea lungimii de rulare (RLE) este un algoritm de comprimare a datelor utilizat pentru a reduce dimensiunea unui fișier fără a pierde date. Funcționează prin analizarea datelor, căutarea caracterelor consecutive și apoi comprimarea lor într-o formă mai mică, mai condensată. Acest lucru face fișierele mai ușor de stocat și transferat. În timpul procesului de decompresie, datele originale pot fi complet reconstruite.

Codarea lungimii de rulare este folosită în mod obișnuit pentru comprimarea imaginilor digitale, deoarece reduce în mod eficient redundanța informațiilor în materiale precum modele repetitive, runde de pixeli sau suprafețe mari umplute cu o singură culoare. Documentele text sunt, de asemenea, candidați potriviți pentru compresia RLE, deoarece conțin adesea cuvinte și expresii care se repetă.

Run Length Encoding profită de faptul că multe mostre secvențiale din fișierele audio au valori identice pentru a le reduce în dimensiune dar pentru a le menține calitatea inițială la decompresie. Acest lucru poate duce la reduceri semnificative ale dimensiunii fișierului - de obicei 50% sau mai mult – cu foarte puține pierderi în ceea ce privește calitatea audio și performanța.

Când utilizați codificarea RLE, este important să rețineți că, deși este probabil să reducă dimensiunile fișierelor legate de fișierele de sunet sau imagine, este posibil să nu fie de fapt benefic pentru tipurile de fișiere text care tind să nu aibă prea multă redundanță datorită modului în care sunt create în mod convențional. . Prin urmare, poate fi necesară o experimentare cu diferite tipuri de aplicații înainte de a face o alegere finală dacă acest tip de tehnologie de compresie este cel mai potrivit pentru nevoile dumneavoastră.

Codificare Huffman

Codificare Huffman este un algoritm de comprimare a datelor adaptiv, fără pierderi. Acest algoritm folosește un set de simboluri de date sau caractere, împreună cu frecvența lor de apariție într-un fișier pentru a construi un cod eficient de prefixare. Acest cod constă din cuvinte de cod mai scurte care reprezintă caractere mai frecvente și cuvinte de cod mai lungi care le reprezintă pe cele mai rare. Folosind aceste coduri, Huffman Coding poate reduce dimensiunea fișierului cu un efect redus asupra integrității datelor.

Huffman Coding funcționează în doi pași: construirea unui set de coduri unice de simbol și utilizarea acestuia pentru a comprima fluxul de date. Codurile de simbol sunt în general construite din distribuția de caractere a fișierului divers și din informațiile obținute prin examinarea frecvențelor relative cu care în ea apar personaje diferite. În general, Huffman Coding funcționează mai eficient decât alți algoritmi de compresie fără pierderi atunci când sunt utilizați pe fluxuri de date care conțin simboluri care au probabilități inegale de apariție – de exemplu, caracterizarea unui document text în care unele litere (ca „e”) apar mai des decât altele (ca „z”).

Codare aritmetică

Un tip de compresie fără pierderi care poate fi utilizat este numit Codare aritmetică. Această metodă profită de faptul că un flux de date poate avea părți redundante care ocupă spațiu, dar care nu transmit informații reale. Comprimă datele prin eliminarea acestor părți redundante, păstrând în același timp conținutul de informații original.

Pentru a înțelege cum funcționează codarea aritmetică, să luăm în considerare un exemplu bazat pe text. Să presupunem că există patru caractere în fluxul nostru de date - A, B, C, și D. Dacă datele ar fi lăsate necomprimate, fiecare caracter ar ocupa opt biți pentru un total de 32 de biți în întregul flux. Cu codificarea aritmetică, totuși, valorile repetitive ca A și B poate fi reprezentat cu mai puțin de opt biți fiecare.

În acest exemplu, vom folosi blocuri de patru biți pentru a reprezenta fiecare caracter, ceea ce înseamnă că toate cele patru caractere pot fi împachetate într-un singur bloc de 16 biți. Codificatorul se uită la fluxul de date și atribuie probabilități fiecărui caracter în funcție de probabilitatea lor de a apărea în șiruri succesive, pentru a economisi spațiu, asigurând în același timp acuratețe maximă atunci când sunt decomprimați la celălalt capăt. Prin urmare, în timpul compresiei, numai acele caractere cu probabilități mai mari iau mai puțini biți, în timp ce cele cu frecvențe mai mici sau cele care apar mai rar vor necesita mai mulți biți pe bloc de caractere, dar rămân totuși grupate într-un bloc de 16 biți, ca înainte de a salva mai mulți octeți în întregul flux de date atunci când comparativ cu versiunea sa necomprimată.

Cum să utilizați compresia fără pierderi

Pierderea fără pierderi este o modalitate de codificare și comprimare a datelor fără nicio pierdere de informații. Această metodă de compresie este utilizată pentru a reduce dimensiunea imaginilor digitale, fișierelor audio și video. Comprimarea fără pierderi permite stocarea datelor la o fracțiune din dimensiunea inițială, rezultând un fișier mult mai mic.

Deci, haideți să intrăm în detalii și să explorăm cum să utilizați compresia fără pierderi:

Formate de fișiere

Pierderea fără pierderi este un tip de compresie a datelor care reduce dimensiunea fișierului fără a sacrifica niciuna dintre datele conținute în fișierul original. Acest lucru îl face o metodă ideală pentru comprimarea fișierelor mari, cum ar fi fotografii digitale, fișiere audio și clipuri video. Pentru a utiliza acest tip de compresie, trebuie să înțelegeți tipurile de fișiere care sunt acceptate de compresoarele fără pierderi și cum să le configurați corect pentru rezultate optime.

Când comprimați un fișier în scopuri fără pierderi, aveți mai multe opțiuni pentru formatele de fișiere. Cel mai probabil, vei alege între JPEG și PNG-uri deoarece ambele oferă rezultate excelente cu dimensiuni bune de fișiere. De asemenea, puteți utiliza formate precum GIF sau TIFF dacă software-ul dvs. le acceptă. Există, de asemenea, unele formate comprimate specifice concepute special pentru audio sau video. Acestea includ FLAC (audio fără pierderi), AVI (video fără pierderi) și formatul Apple Lossless QuickTime (ALAC).

Este important de reținut că, deși aceste formate oferă o compresie mai bună decât omologii lor necomprimați, pot fi mai dificil de lucrat cu ele din cauza suportului limitat în unele aplicații și programe software. În funcție de configurația dvs., folosind formate necomprimate poate fi mai simplu pe termen lung chiar dacă ocupă mai mult spațiu pe disc.

Instrumente de compresie

Există o varietate de instrumente de compresie disponibile care sunt concepute pentru a reduce dimensiunea fișierelor de date, menținând în același timp integritatea datelor originale. Aceste instrumente folosesc algoritmi pentru a identifica datele redundante și pentru a le arunca din fișier fără a pierde nicio informație.

Compresia fără pierderi este utilă în special pentru imagini grafice sau înregistrări audio și video. Instrumente precum ZIP, RAR, Stuffit X, GZIP și ARJ acceptă diferite niveluri de compresie fără pierderi pentru o varietate de tipuri de fișiere, inclusiv PDF-uri și executabile comprimate (EXE). De exemplu, dacă comprimați o imagine cu unul dintre aceste formate la setare de reducere a dimensiunii maxime, veți putea deschide și vizualiza acea imagine fără a pierde niciun detaliu sau informații despre culoare.

Algoritmul folosit va afecta dimensiunea fișierului care poate fi atins, precum și timpul necesar procesării și comprimarii unui fișier. Acest lucru poate varia de la minute la câteva ore, în funcție de cât de sofisticat este instrumentul ales. Instrumente populare de compresie, cum ar fi 7 fermoare (LZMA2) oferă niveluri mai mari de compresie, dar necesită timpi mai lungi de procesare. Programe extrem de optimizate precum SQ=z (SQUASH) sunt rutine de nivel scăzut care pot stoarce octeți suplimentari la viteza fulgerului în comparație cu aplicațiile mai populare, cum ar fi WinZip or WinRAR dar complexitatea lor tehnică înseamnă că sunt rareori utilizate de utilizatorii amatori de computere.

Comprimarea imaginilor

Comprimarea imaginilor este o modalitate de a reduce cantitatea de date necesare pentru a reprezenta o imagine digitală. Acest lucru se realizează prin una sau ambele abordări: prin eliminarea sau reducerea datelor de imagine nesemnificative, numite compresie fără pierderi; sau prin eliminarea atentă a datelor, numit compresie cu pierderi.

cu compresie fără pierderi, imaginea apare exact ca înainte de a fi comprimată și utilizează mai puțină memorie pentru stocare. Cu compresie cu pierderi tehnică, unele date se pierd atunci când fișierul este salvat și recomprimat, dar atunci când este făcut corect, nu ar trebui să se vadă nicio distorsiune vizibilă din fișierul original necomprimat.

Tehnicile de compresie fără pierderi sunt utilizate pe scară largă în fotografia digitală și în fluxurile de lucru de design grafic. Tehnicile fără pierderi permit comprimarea fișierelor în dimensiuni mult mai mici decât dacă ar fi fost comprimate cu alte metode, cum ar fi imaginile JPEG, care sunt concepute pentru compresie cu pierderi unde obțineți o dimensiune mai mică a fișierului în detrimentul pierderii calității sau a detaliilor.

Formatele de imagine fără pierderi includ:

• PNG-uri de artificii (ortf)
• GIF-uri (gif)
• și cel mai des folosit format TIFF (tiff).

Aplicațiile software de procesare a imaginilor, cum ar fi Photoshop, pot deschide diferite tipuri de imagini și le pot converti într-unul dintre aceste formate folosind funcții precum „Salvare ca”, care este cât de des sunt convertite fișierele între formate fără a fi nevoie să descărcați software suplimentar.

Unele formate alternative de imagine, cum ar fi JPEG 2000 (jp2) folosesc, de asemenea, acest tip de tehnică de compresie, dar oferă un avantaj suplimentar, deoarece pot stoca mai precis informații directe în comparație cu JPEG-urile, având totuși o dimensiune mică a fișierului datorită schemei lor eficiente de codare.

Concluzie

Pierderea fără pierderi este un instrument puternic care vă poate ajuta să reduceți dimensiunile fișierelor și să economisiți spațiu de stocare, asigurându-vă totodată că nu pierdeți nicio dată în acest proces. Vă permite să comprimați fișierele fără a pierde informațiile pe care le conțin, făcându-le mai ușor de stocat, accesat și partajat.

În concluzie, compresie fără pierderi este un instrument esențial pentru stocarea și gestionarea datelor moderne.

Rezumatul compresiei fără pierderi

Pierderea fără pierderi este un tip de tehnică de comprimare a datelor care reduce dimensiunile fișierelor fără a sacrifica niciuna dintre datele conținute în interior. Este ideal pentru comprimarea fișierelor bazate pe text, cum ar fi documente, foi de calcul, precum și imagini și fișiere audio.

Principalul beneficiu al compresiei fără pierderi este că vă permite să reduceți dimensiunea unui fișier fără a sacrifica calitatea fișierului. Aceasta înseamnă că același fișier exact poate fi comprimat de mai multe ori, facilitând stocarea și transferul fișierelor mari rapid și ușor. De asemenea, permite o utilizare mai eficientă a stocării prin eliminarea datelor redundante dintr-un fișier și stocarea doar a elementelor esențiale ale informațiilor.

În general, există două tipuri de algoritmi de compresie fără pierderi - algoritmi bazați pe dicționar cum ar fi Deflate/GZip sau Lempel-Ziv (care comprimă fișierele într-o listă indexată) sau metode de eliminare a redundanței cum ar fi codarea aritmetică sau codificarea lungimii de rulare (care înlătură redundanța prin codificarea modelelor repetate). Fiecare tip are propriile sale scopuri specifice când vine vorba de tipuri de media și aplicații.

Pentru imagini, în special, formate de imagine fără pierderi, cum ar fi PNG sunt preferate față de alte formate cu pierderi, cum ar fi JPEG deoarece păstrează detaliile imaginii mai bine decât JPEG, oferind totuși un nivel rezonabil de compresie fără o degradare semnificativă a calității imaginii sau dificultăți în decodarea sau preluarea datelor sursă originale. În mod similar, audio digital fișiere cu forme de undă necomprimate tind să se descurce mai bine cu tehnici de cuantizare vectorială mai degrabă decât tehnici pure de reducere a ratei de biți.

În concluzie, compresia fără pierderi este o modalitate eficientă de a reduce dimensiunile mari ale fișierelor fără niciun sacrificiu de calitate; acest lucru le face alternative excelente pentru păstrarea datelor valoroase, economisind în același timp spațiu și costuri de stocare. Deoarece diferiți algoritmi se potrivesc diferitelor tipuri de media mai eficient decât alții, este întotdeauna cel mai bine să cercetați ce format se potrivește cel mai bine nevoilor dvs. atât pentru protecția vieții private, cât și pentru eficiența spațiului – alegerea corectă poate face toată diferența!

Beneficiile compresiei fără pierderi

Pierderea fără pierderi este un proces de codificare și decodare a datelor care permite fișierelor să economisească spațiu fără a sacrifica calitatea. Deși costul stocării scade constant, menținerea conținutului digital de înaltă calitate poate fi costisitoare și consumatoare de timp. Algoritmii de compresie fără pierderi facilitează stocarea, optimizarea rețelei și transferul de fișiere pe diferite sisteme. În plus, vitezele optimizate de transmisie a datelor pot reduce costurile operaționale asociate cu operațiunile I/O și pot ajuta departamentele de analiză a datelor științifice sau medicale să-și valideze rezultatele mai rapid.

Avantajele utilizării tehnicilor de compresie fără pierderi includ:

• Reducerea dimensiunii fișierului fără a introduce nicio distorsiune sau degradare a calității
• Viteze de încărcare a paginilor îmbunătățite prin reducerea cantității de date transferate pe web
• Gateway-uri către aplicații open source care reduc costurile de comunicare pentru a accesa conținut pe serverele online
• Capacități de arhivare sporite pentru păstrarea pe termen lung a conținutului digital
• S-a deschis căi pentru instrumente virtuale și servicii media de streaming pe internet, asigurând audiențe potențial masive cu resurse minime de lățime de bandă

Bună, sunt Kim, o mamă și o pasionată de stop-motion cu experiență în crearea media și dezvoltarea web. Am o pasiune uriașă pentru desen și animație, iar acum merg cu capul întâi în lumea stop-motion. Cu blogul meu, vă împărtășesc cunoștințele mele.