Stiskanje brez izgube: kaj je to in kako ga uporabljati

kim Posodobljeno: Junij 28, 2022

Stiskanje brez izgube je pomemben koncept, ko gre za digitalne medije. Nanaša se na postopek stiskanja podatkov brez izgube podatkov. Stiskanje brez izgube je odličen način za zmanjšanje velikosti datoteke vašega digitalnega medija brez žrtvovanja kakovosti.

V tem članku bomo raziskali

• kaj je stiskanje brez izgube,
• kako delujein
• kako ga lahko uporabite sebi v prid.

Začnimo!

Opredelitev stiskanja brez izgube

Stiskanje brez izgube je vrsta stiskanja podatkov, ki med postopkom kodiranja in dekodiranja ohrani vse izvirne podatke, tako da je rezultat natančna kopija izvirne datoteke ali podatkov. Deluje tako, da najde vzorce v podatkih in jih učinkoviteje shrani. Na primer, če ima datoteka 5 ponavljajočih se besed, bo stiskanje brez izgub namesto shranjevanja teh 5 podvojenih besed shranilo le en primerek te besede in sklic na to, kje v datoteki najde informacije o njeni uporabi.

Za razliko od stiskanje z izgubo (ki selektivno zavrže nekatere informacije, da zmanjša velikost) Stiskanje brez izgub omogoča vzdrževanje ločljivost slike, jasnost besedila in celovitost datoteke z brez izgube kakovosti. Zaradi tega je primeren za aplikacije, kjer so nekatere informacije bistvenega pomena in jih ni mogoče žrtvovati zaradi zmanjšanja velikosti. Pogoste uporabe stiskanja brez izgube vključujejo:

• Stiskanje glasbenih datotek (zato mora kakovost zvoka ostati nedotaknjena)
• Stiskanje medicinskih slik (ker so lahko majhne podrobnosti kritične za diagnozo)
• Stiskanje izvorne kode programskih aplikacij
• Arhiviranje dokumentov za dolgoročno hrambo.

Primeri kompresorjev, ki lahko uporabljajo to vrsto algoritma, so Datoteke ZIP in PNG kot tudi nekateri formati slik, kot je TIFF in GIF.

Prednosti stiskanja brez izgube

Stiskanje brez izgube je tehnologija, ki stisne podatke v manjšo velikost brez izgube kakovosti. To je mogoče z uporabo algoritmov, ki identificirajo odvečne ali ponavljajoče se nize podatkov in jih nato nadomestijo s krajšimi kodami. Uporaba te metode lahko znatno zmanjša velikost podatkov, pogosto za pol ali več, ki uporabnikom omogoča učinkovitejše shranjevanje in prenos velikih količin informacij.

Poleg prihranka prostora za shranjevanje obstaja več drugih ključnih prednosti uporabe stiskanja brez izgub. Tej vključujejo:

• Izboljšana učinkovitost: Stiskanje brez izgub lahko izboljša hitrost prenosa datotek, saj so manjše in zavzamejo manj pasovne širine med pošiljanjem ali prenašanjem.
• Celovitost podatkov: Ker se pri uporabi stiskanja brez izgube ne izgubijo nobeni podatki, bodo vse kodirane informacije po dekompresiji ostale nedotaknjene.
• združljivost: Stisnjene datoteke je običajno mogoče odpreti z različnimi aplikacijami na različnih platformah zaradi standardnih algoritmov kodiranja.
• Skrajšan čas obdelave: Zmanjšanje velikosti datoteke pospeši postopke, kot so tiskanje, pretakanje in urejanje, saj manjše datoteke zahtevajo manj računalniške moči.

Vrste stiskanja brez izgube

Obstajajo različne vrste stiskanje brez izgub tehnike, ki vam omogočajo stiskanje podatkov brez izgube informacij. Najpogostejše vrste stiskanja brez izgub so ZIP, gzip in LZW. Vse te tri, skupaj z drugimi različnimi vrstami, imajo svoje prednosti in slabosti.

V tem članku bomo razpravljali o različnih vrstah metod stiskanja brez izgub in o tem, kako jih uporabljati:

• ZIP
• gzip
• LZW

Kodiranje dolžine

Kodiranje po dolžini (RLE) je algoritem za stiskanje podatkov, ki se uporablja za zmanjšanje velikosti datoteke brez izgube podatkov. Deluje tako, da analizira podatke, išče zaporedne znake in jih nato stisne v manjšo, bolj zgoščeno obliko. To olajša shranjevanje in prenos datotek. Med postopkom dekompresije je mogoče izvirne podatke popolnoma rekonstruirati.

Encoding Run Length Encoding se pogosto uporablja za stiskanje digitalnih slik, saj učinkovito zmanjša redundanco informacij v materialu, kot je npr. ponavljajoči se vzorci, nizi slikovnih pik ali velike površine, zapolnjene z eno samo barvo. Besedilni dokumenti so tudi primerni kandidati za stiskanje RLE, ker pogosto vsebujejo ponavljajoče se besede in besedne zveze.

Encoding Run Length izkorišča dejstvo, da imajo številni zaporedni vzorci v zvočnih datotekah enake vrednosti da bi zmanjšali njihovo velikost, vendar ohranili prvotno kakovost po dekompresiji. To lahko povzroči znatno zmanjšanje velikosti datoteke – običajno 50% ali več – z zelo malo izgubami v smislu kakovosti in zmogljivosti zvoka.

Ko uporabljate kodiranje RLE, si je pomembno zapomniti, da čeprav je verjetno, da bo zmanjšalo velikost datotek, povezanih z zvočnimi ali slikovnimi datotekami, morda dejansko ne bo koristno za vrste besedilnih datotek, ki običajno nimajo veliko redundance zaradi tega, kako so oblikovane na konvencionalni način. . Zato bo morda potrebno nekaj eksperimentiranja z različnimi vrstami aplikacij, preden se dokončno odločite, ali je ta vrsta tehnologije stiskanja najbolj primerna za vaše potrebe.

Huffmanovo kodiranje

Huffmanovo kodiranje je prilagodljiv algoritem za stiskanje podatkov brez izgub. Ta algoritem uporablja nabor podatkovnih simbolov ali znakov skupaj z njihovo pogostostjo pojavljanja v datoteki za izdelavo učinkovite predponske kode. Ta koda je sestavljena iz krajših kodnih besed, ki predstavljajo pogostejše znake, in daljših kodnih besed, ki predstavljajo redkejše. Z uporabo teh kod lahko Huffman Coding zmanjša velikost datoteke z majhnim vplivom na celovitost podatkov.

Huffmanovo kodiranje deluje v dveh korakih: izdelava niza edinstvenih simbolnih kod in njegova uporaba za stiskanje toka podatkov. Simbolne kode so na splošno sestavljene iz porazdelitve znakov v datoteki in iz informacij, pridobljenih s preučevanjem relativnih frekvenc, s katerimi v njej se pojavljajo različni liki. Na splošno Huffmanovo kodiranje deluje učinkoviteje kot drugi algoritmi stiskanja brez izgub, če se uporablja za podatkovne tokove, ki vsebujejo simbole, ki imajo neenake verjetnosti pojava – na primer označevanje besedilnega dokumenta, v katerem je nekaj črk (kot "e") pojavljajo pogosteje kot drugi (kot "z").

Aritmetično kodiranje

Ena vrsta stiskanja brez izgub, ki se lahko uporablja, se imenuje Aritmetično kodiranje. Ta metoda izkorišča dejstvo, da ima tok podatkov lahko odvečne dele, ki zasedajo prostor, vendar ne prenašajo dejanskih informacij. Podatke stisne tako, da odstrani te odvečne dele, hkrati pa ohrani njihovo prvotno informacijsko vsebino.

Da bi razumeli, kako deluje aritmetično kodiranje, si oglejmo besedilni primer. Recimo, da so v našem podatkovnem toku štirje znaki – A, B, C, in D. Če bi podatke pustili nestisnjene, bi vsak znak zavzel osem bitov za skupno 32 bitov v celotnem toku. Pri aritmetičnem kodiranju pa so ponavljajoče se vrednosti podobne A in B je mogoče predstaviti z manj kot osmimi biti.

V tem primeru bomo uporabili štiri-bitne bloke za predstavitev vsakega znaka, kar pomeni, da lahko vse štiri znake zapakiramo v en sam 16-bitni blok. Kodirnik pogleda tok podatkov in dodeli verjetnosti vsakemu znaku na podlagi njegove verjetnosti, da se bo pojavil v zaporednih nizih, da prihrani prostor in hkrati zagotovi največjo natančnost, ko so raztegnjeni na drugem koncu. Med stiskanjem zato samo tisti znaki z večjo verjetnostjo zavzamejo manj bitov, medtem ko bodo tisti z nižjimi frekvencami ali tisti, ki se pojavljajo redkeje, potrebovali več bitov na blok znakov, vendar še vedno ostanejo združeni v enem 16-bitnem bloku, kot pred shranjevanjem več bajtov v celotnem toku podatkov, ko v primerjavi z njegovo nestisnjeno različico.

Kako uporabljati stiskanje brez izgube

Stiskanje brez izgube je način kodiranja in stiskanja podatkov brez izgube informacij. Ta način stiskanja se uporablja za zmanjšanje velikosti digitalnih slik, avdio in video datotek. Stiskanje brez izgub omogoča shranjevanje podatkov v delčku prvotne velikosti, zaradi česar je datoteka veliko manjša.

Torej, pojdimo v podrobnosti in raziščimo kako uporabljati stiskanje brez izgube:

Formati datotek

Stiskanje brez izgube je vrsta stiskanja podatkov, ki zmanjša velikost datoteke, ne da bi pri tem žrtvoval podatke v izvirni datoteki. Zaradi tega je idealna metoda za stiskanje velikih datotek, kot so digitalne fotografije, zvočne datoteke in video posnetki. Če želite uporabiti to vrsto stiskanja, morate razumeti vrste datotek, ki jih podpirajo kompresorji brez izgub, in kako jih pravilno nastaviti za optimalne rezultate.

Pri stiskanju datoteke za namene brez izgub imate na voljo več možnosti za oblike datotek. Najverjetneje boste izbirali med JPEG in PNG saj oba zagotavljata odlične rezultate z dobrimi velikostmi datotek. Uporabite lahko tudi oblike, kot je GIF ali TIFF če jih vaša programska oprema podpira. Obstaja tudi nekaj posebnih stisnjenih formatov, zasnovanih posebej za zvok ali video. Tej vključujejo FLAC (zvok brez izgub), AVI (video brez izgub) in format QuickTime Apple Lossless (ALAC).

Pomembno je omeniti, da čeprav ti formati ponujajo boljše stiskanje kot njihovi nestisnjeni primerki, je z njimi težje delati zaradi omejene podpore v nekaterih aplikacijah in programih. Odvisno od vaše nastavitve, uporaba nestisnjeni formati je lahko dolgoročno enostavnejša, tudi če zavzame več prostora na disku.

Orodja za stiskanje

Na voljo so različna orodja za stiskanje, ki so zasnovana za zmanjšanje velikosti podatkovnih datotek, hkrati pa ohranjajo celovitost izvirnih podatkov. Ta orodja uporabljajo algoritme za prepoznavanje odvečnih podatkov in njihovo odstranjevanje iz datoteke brez izgube informacij.

Stiskanje brez izgub je še posebej uporabno za grafične slike ali avdio in video posnetke. Orodja, kot je npr ZIP, RAR, Stuffit X, GZIP in ARJ podpira različne stopnje stiskanja brez izgub za različne vrste datotek, vključno s PDF-ji in stisnjenimi izvršljivimi datotekami (EXE). Na primer, če stisnete sliko z enim od teh formatov na največja nastavitev zmanjšanja velikosti, bi lahko odprli in si ogledali to sliko, ne da bi pri tem izgubili podrobnosti ali barvne informacije.

Uporabljeni algoritem bo vplival na velikost datoteke, ki jo je mogoče doseči, ter na čas, potreben za obdelavo in stiskanje datoteke. To lahko traja od minut do nekaj ur, odvisno od tega, kako sofisticirano je vaše izbrano orodje. Priljubljena orodja za stiskanje, kot je npr 7-zip (LZMA2) nudijo višje stopnje stiskanja, vendar zahtevajo daljši čas obdelave. Visoko optimizirani programi, kot je SQ=z (SQUASH) so rutine nizke ravni, ki lahko iztisnejo dodatne bajte z bliskovito hitrostjo v primerjavi z bolj priljubljenimi aplikacijami, kot je WinZip or WinRAR vendar njihova tehnična zapletenost pomeni, da jih amaterski uporabniki osebnih računalnikov redko uporabljajo.

Stiskanje slik

Stiskanje slike je način za zmanjšanje količine podatkov, potrebnih za predstavitev digitalne slike. To se izvede z enim ali obema od dveh pristopov: z odstranitvijo ali zmanjšanjem nepomembnih slikovnih podatkov, imenovanih stiskanje brez izgub; ali s skrbnim izločanjem podatkov, imenovano stiskanje z izgubo.

z stiskanje brez izgub, je slika videti natanko tako, kot je bila pred stiskanjem, in za shranjevanje porabi manj pomnilnika. Z stiskanje z izgubo tehnika, se nekateri podatki izgubijo, ko je datoteka shranjena in ponovno stisnjena, vendar, ko je opravljeno pravilno, iz izvirne nestisnjene datoteke ne bi smelo biti vidnega popačenja.

Tehnike stiskanja brez izgube se pogosto uporabljajo v digitalni fotografiji in v delovnih tokovih grafičnega oblikovanja. Tehnike brez izgube omogočajo stiskanje datotek v veliko manjše velikosti, kot če bi bile stisnjene z drugimi metodami, kot so slike JPEG, ki so zasnovane za stiskanje z izgubo kjer dobite manjšo velikost datoteke na račun izgubljene kakovosti ali podrobnosti.

Formati slik brez izgube vključujejo:

• Ognjemeti PNG (ortf)
• GIF (gif)
• in najpogosteje uporabljena oblika TIFF (tiff).

Programske aplikacije za obdelavo slik, kot je Photoshop, lahko odprejo različne vrste slik in jih pretvorijo v enega od teh formatov s pomočjo funkcij, kot je »Shrani kot«, kar pomeni, kako pogosto se datoteke pretvorijo med formati, ne da bi bilo treba prenesti dodatno programsko opremo.

Nekateri alternativni slikovni formati, kot npr JPEG 2000 (jp2) prav tako uporabljajo to vrsto tehnike stiskanja, vendar zagotavljajo dodatno prednost, saj lahko natančneje shranjujejo neposredne informacije v primerjavi z JPEG, medtem ko imajo še vedno majhno velikost datoteke zaradi učinkovite sheme kodiranja.

zaključek

Stiskanje brez izgube je zmogljivo orodje, ki vam lahko pomaga zmanjšati velikost datotek in prihraniti prostor za shranjevanje, hkrati pa poskrbi, da pri tem ne izgubite nobenih podatkov. Omogoča vam stiskanje datotek, ne da bi pri tem izgubili podatke, ki jih vsebujejo, zaradi česar so lažje shranjevanje, dostop in deljenje.

V zaključku, stiskanje brez izgub je bistveno orodje za sodobno shranjevanje in upravljanje podatkov.

Povzetek stiskanja brez izgube

Stiskanje brez izgube je vrsta tehnike stiskanja podatkov, ki zmanjša velikost datoteke, ne da bi pri tem žrtvoval podatke, ki jih vsebuje. Idealen je za stiskanje besedilnih datotek, kot so dokumenti, preglednice, pa tudi slike in zvočne datoteke.

Glavna prednost stiskanja brez izgub je, da omogoča zmanjšanje velikosti datoteke brez žrtvovanja kakovosti datoteke. To pomeni, da je mogoče isto datoteko večkrat stisniti, kar olajša shranjevanje in hiter in enostaven prenos velikih datotek. Omogoča tudi učinkovitejšo uporabo pomnilnika z odstranitvijo odvečnih podatkov iz datoteke in shranjevanjem le bistvenih elementov informacij.

Na splošno obstajata dve vrsti algoritmov stiskanja brez izgub – algoritmi, ki temeljijo na slovarju kot je Deflate/GZip ali Lempel-Ziv (ki stisne datoteke v indeksiran seznam) ali metode odprave odvečnosti kot je aritmetično kodiranje ali kodiranje dolžine zaporedja (ki odstrani redundanco s kodiranjem ponavljajočih se vzorcev). Vsaka vrsta ima svoje posebne namene, ko gre za vrste medijev in aplikacij.

Za slike, zlasti slikovne formate brez izgub, kot je PNG imajo prednost pred drugimi formati z izgubo, kot je npr JPEG ker ohranjajo podrobnosti slike bolje kot JPEG, medtem ko še vedno ponujajo razumno stopnjo stiskanja brez znatnega poslabšanja kakovosti slike ali težav pri dekodiranju ali pridobivanju izvornih podatkov. Podobno digitalni zvok nestisnjene datoteke z valovno obliko ponavadi delajo bolje z tehnike vektorske kvantizacije namesto čistih tehnik zmanjševanja bitne hitrosti.

Skratka, stiskanje brez izgub je učinkovit način za zmanjšanje velikosti velikih datotek brez žrtvovanja kakovosti; zaradi tega so odlična alternativa za shranjevanje dragocenih podatkov, hkrati pa prihranijo prostor za shranjevanje in stroške. Ker različni algoritmi ustrezajo različnim vrstam medijev učinkoviteje kot drugi, je vedno najbolje raziskati, kateri format najbolj ustreza vašim potrebam tako glede zaščite zasebnosti kot glede učinkovitosti prostora – prava izbira lahko naredi vse!

Prednosti stiskanja brez izgube

Stiskanje brez izgube je postopek kodiranja in dekodiranja podatkov, ki datotekam omogoča prihranek prostora brez žrtvovanja kakovosti. Čeprav se stroški shranjevanja nenehno znižujejo, je vzdrževanje visokokakovostnih digitalnih vsebin lahko drago in dolgotrajno. Algoritmi stiskanja brez izgub olajšajo shranjevanje, optimizacijo omrežja in prenos datotek med različnimi sistemi. Poleg tega lahko optimizirane hitrosti prenosa podatkov zmanjšajo operativne stroške, povezane z V/I operacijami, in pomagajo oddelkom za analizo znanstvenih ali medicinskih podatkov hitreje potrditi svoje rezultate.

Prednosti uporabe tehnik stiskanja brez izgub vključujejo:

• Zmanjšanje velikosti datoteke brez kakršnega koli popačenja ali poslabšanja kakovosti
• Izboljšana hitrost nalaganja strani z zmanjšanjem količine podatkov, prenesenih prek spleta
• Prehodi do odprtokodnih aplikacij, ki zmanjšajo komunikacijske stroške za dostop do vsebin na spletnih strežnikih
• Povečane zmogljivosti arhiviranja za dolgoročno hrambo digitalnih vsebin
• Odprli poti za virtualne instrumente in internetne pretočne medijske storitve z oskrbo potencialno velikega občinstva z minimalnimi viri pasovne širine

Živjo, sem Kim, mama in ljubiteljica stop-motiona z izkušnjami pri ustvarjanju medijev in spletnem razvoju. Imam veliko strast do risanja in animacije, zdaj pa se na glavo potapljam v svet stop-motiona. S svojim blogom z vami delim svoja spoznanja.