Nén mất dữ liệu: Nó là gì và sử dụng nó như thế nào

bởi kim Cập nhật: 28 Tháng Sáu, 2022

Nén tổn thất là một phương pháp được sử dụng để giảm kích thước tệp dữ liệu mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của dữ liệu gốc.

Nó cho phép bạn lấy các tệp lớn chứa nhiều dữ liệu và giảm kích thước của chúng bằng cách loại bỏ một số dữ liệu nhưng không ảnh hưởng đến chất lượng tổng thể. Điều này có thể đặc biệt hữu ích khi xử lý các tệp video hoặc hình ảnh lớn.

Phần còn lại của bài viết này sẽ giải thích các nguyên tắc nén mất dữ liệu và làm thế nào để áp dụng và sử dụng nó một cách hiệu quả:

Định nghĩa về nén mất dữ liệu

Nén tổn thất là một loại kỹ thuật nén dữ liệu sử dụng các phương pháp để giảm kích thước của tệp hoặc luồng dữ liệu mà không làm mất một lượng đáng kể nội dung thông tin của nó. Kiểu nén này tạo ra các tệp nhỏ hơn phiên bản gốc của chúng trong khi vẫn đảm bảo chất lượng, độ rõ nét và tính toàn vẹn của dữ liệu. Nó hoạt động bằng cách xóa có chọn lọc các phần của dữ liệu phương tiện (chẳng hạn như âm thanh hoặc đồ họa) mà giác quan của con người không thể nhận thấy được. Nén mất dữ liệu đã xuất hiện trong nhiều năm và việc sử dụng nó ngày càng trở nên phổ biến do những tiến bộ trong công nghệ.

Kiểu nén này có lợi trong các trường hợp băng thông hoặc dung lượng lưu trữ bị hạn chế, khiến nó đặc biệt hữu ích trong:

• Các ứng dụng phát trực tuyến như video theo yêu cầu (VoD),
• Truyền hình vệ tinh,
• hình ảnh y tế,
• Định dạng âm thanh kỹ thuật số.

Kỹ thuật này cũng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng chỉnh sửa âm thanh và hình ảnh để duy trì chất lượng với kích thước tệp thấp hơn khi lưu tệp dự án đã chỉnh sửa. Nén mất dữ liệu có thể được áp dụng cho các loại dữ liệu khác, chẳng hạn như tệp văn bản, miễn là không có nội dung gốc quan trọng nào bị mất trong quá trình này.

Trái ngược với nén mất mát, Có Nén không mất dữ liệu cố gắng giảm thiểu sự biến dạng giữa các luồng dữ liệu đầu vào và đầu ra mà không làm giảm độ rõ ràng của nhận thức bằng cách sử dụng thông tin dư thừa từ chính tài liệu nguồn thay vì xóa bất kỳ thông tin nào khỏi tài liệu đó.

Lợi ích của nén mất dữ liệu

Nén tổn thất là một cách hiệu quả để giảm kích thước tệp trong khi vẫn duy trì chất lượng hình ảnh tổng thể. Không giống như truyền thống hơn kỹ thuật nén dữ liệu không mất dữ liệu, chọn và loại bỏ các phần dư thừa trong dữ liệu để giảm kích thước và tăng tốc độ truyền, nén mất dữ liệu hoạt động bằng cách loại bỏ có chọn lọc thông tin không quan trọng và dư thừa trong một tệp. Kiểu nén này sử dụng các thuật toán để phân tích dữ liệu trong tệp kỹ thuật số và loại bỏ các phần không cần thiết mà không ảnh hưởng lớn đến chất lượng tổng thể hoặc kết quả cuối cùng.

Khi được sử dụng đúng cách, nén mất dữ liệu có thể mang lại nhiều lợi ích, chẳng hạn như:

• Giảm yêu cầu lưu trữ: Bằng cách loại bỏ các chi tiết không liên quan khỏi tệp kỹ thuật số, kích thước hình ảnh thu được có thể nhỏ hơn đáng kể so với đối tác ban đầu của nó, mang lại khả năng tiết kiệm dung lượng lớn hơn cho quản trị viên web.
• Cải thiện tốc độ đường truyền: Thuật toán nén mất dữ liệu sử dụng ít dữ liệu hơn bằng cách loại bỏ thông tin không cần thiết khỏi hình ảnh mà mắt người không nhìn thấy được. Điều này có nghĩa là các tệp được truyền qua mạng có thể nhanh hơn đáng kể so với phiên bản gốc của chúng mà không làm giảm chất lượng.
• Nâng cao trải nghiệm xem: Với việc giảm đáng kể kích thước tệp, trải nghiệm xem được cải thiện khi duyệt trực tuyến hoặc xem hình ảnh trên thiết bị di động. Hình ảnh nén bị mất dữ liệu chiếm ít bộ nhớ hơn trên ổ cứng thiết bị, giúp tăng hiệu suất kết xuất hình ảnh khi tải ảnh hoặc duyệt trang web.

Các loại nén mất dữ liệu

Nén tổn thất là một kỹ thuật nén dữ liệu làm giảm kích thước của tệp bằng cách loại bỏ các phần dữ liệu được cho là không cần thiết. Nó giúp tối ưu hóa kích thước tệp và có thể giúp tiết kiệm không gian lưu trữ. Loại kỹ thuật nén này có thể được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như tệp hình ảnh, âm thanh và video.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về bốn loại nén mất dữ liệu, ưu điểm và nhược điểm của chúng:

JPEG

JPEG (Nhóm chuyên gia chụp ảnh chung) là một tiêu chuẩn cho nén mất dữ liệu của hình ảnh kỹ thuật số. JPEG hỗ trợ hình ảnh thang độ xám 8-bit và hình ảnh màu 24-bit. JPG hoạt động tốt nhất trên ảnh, đặc biệt là những ảnh có nhiều chi tiết.

Khi JPG được tạo, hình ảnh được chia thành các khối nhỏ gọi là 'khối macro'. Một công thức toán học làm giảm số lượng màu sắc hoặc tông màu có sẵn trong mỗi khối và loại bỏ những điểm không hoàn hảo gây chướng mắt cho chúng ta, nhưng không gây khó chịu cho máy tính. Nó ghi lại tất cả các thay đổi được thực hiện trong các khối này để nó quay lại chúng và ghi lại trạng thái ban đầu của chúng để giảm kích thước của chúng. Khi ảnh được lưu dưới dạng JPG, ảnh sẽ xuất hiện hơi khác tùy thuộc vào mức độ nén đã được sử dụng để giảm kích thước ảnh. Chất lượng hình ảnh giảm khi mức độ nén cao hơn được áp dụng và các thành phần giả có thể bắt đầu xuất hiện – cùng với nhiễu và pixel. Khi lưu hình ảnh dưới dạng JPG, bạn có thể chọn mức độ rõ ràng cần hy sinh để giảm kích thước tệp ở mức độ nào – thường được gọi là “chất lượng“. Cài đặt này ảnh hưởng đến số lượng nén mất mát được sử dụng trên tập tin của bạn.

MPEG

MPEG (Nhóm chuyên gia hình ảnh chuyển động) là một loại nén mất mát được sử dụng chủ yếu cho các tệp âm thanh và video. Nó được thiết kế như một tiêu chuẩn để nén các tệp đa phương tiện và ngày càng trở nên phổ biến trong những năm qua. Ý tưởng chính đằng sau quá trình nén MPEG là giảm kích thước của tệp mà không ảnh hưởng đến chất lượng – điều này được thực hiện bằng cách loại bỏ một số thành phần của tệp không quan trọng đối với người xem.

Nén MPEG hoạt động bằng cách phân tích video, chia nhỏ video thành nhiều phần và đưa ra quyết định về phần nào có thể được loại bỏ một cách an toàn trong khi vẫn duy trì mức chất lượng chấp nhận được. MPEG tập trung vào thành phần chuyển động trong một tệp video; các đối tượng không di chuyển trong một cảnh dễ nén hơn nhiều so với các đối tượng di chuyển xung quanh hoặc có sự thay đổi nhanh chóng về màu sắc hoặc cường độ ánh sáng. Sử dụng các thuật toán nâng cao, MPEG có thể tạo các phiên bản hiệu quả của từng khung hình trong tệp và sau đó sử dụng các khung hình đó để thể hiện các phần lớn hơn của cảnh.

Lượng chất lượng bị mất do nén MPEG phụ thuộc vào cả thuật toán đã chọn và cài đặt được sử dụng. Sự đánh đổi ở đây là giữa kích thước và chất lượng; cài đặt cao hơn sẽ mang lại kết quả tốt hơn nhưng với chi phí lớn hơn về không gian; ngược lại, các cài đặt thấp hơn sẽ tạo ra các tệp nhỏ hơn với mức giảm chất lượng đáng chú ý hơn, đặc biệt khi nói đến video lớn như phim dài tập hoặc video độ phân giải cao phù hợp với HDTV.

MP3

MP3, hoặc là Hình ảnh chuyển động Nhóm chuyên gia Lớp âm thanh 3, là định dạng âm thanh nén sử dụng một loạt các thuật toán cụ thể để giảm kích thước ban đầu của tệp âm thanh. Nó được coi là một trong những định dạng phổ biến nhất do tính hiệu quả của nó trong việc nén các bài hát âm thanh kỹ thuật số thành các kích thước nhỏ hơn các định dạng khác. mất mát định dạng. MP3 sử dụng dạng nén "mất dữ liệu" giúp loại bỏ một số dữ liệu của bản ghi gốc và giúp các thiết bị như máy nghe nhạc di động dễ dàng lưu trữ và phát trực tuyến lượng lớn nhạc kỹ thuật số.

MP3 có thể nén bất kỳ loại hỗn hợp kỹ thuật số nào, từ mono, mono trùng lặp, âm thanh nổi, kênh đôi và âm thanh nổi chung. Chuẩn MP3 hỗ trợ tốc độ bit 8-320Kbps (kilobit trên giây) nén dữ liệu giọng nói thành 8kbps phù hợp cho mục đích phát trực tuyến. Nó cung cấp các mức chất lượng âm thanh ngày càng cao hơn lên đến 320Kb/giây với độ trung thực của âm thanh cao hơn và tốc độ bit cao hơn mang lại chất lượng âm thanh sống động như thật với kích thước tệp tăng lên dẫn đến thời gian tải xuống chậm hơn. Khi sử dụng phương pháp nén này, thông thường người dùng sẽ đạt được mức trung bình Giảm 75% kích thước tệp mà không làm mất đi sự thích thú hoặc rõ ràng khi nghe nhờ hệ thống mã hóa giúp truyền lượng dữ liệu lớn hơn một cách hiệu quả trong khi vẫn duy trì chất lượng âm thanh phù hợp.

Cách sử dụng nén mất dữ liệu

Nén tổn thất là một kiểu nén dữ liệu làm giảm tệp bằng loại bỏ một số dữ liệu của nó. Điều này sẽ dẫn đến kích thước tệp nhỏ hơn và do đó, tốc độ tải xuống nhanh hơn. Nén mất dữ liệu là một công cụ tuyệt vời để sử dụng khi bạn cần nhanh chóng nén các tệp lớn.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận:

• Cách Sử dụng nén mất mát
• lợi ích là gì
• Làm thế nào để tối ưu hóa các tệp bạn nén

Hướng dẫn từng bước một

Sử dụng nén mất dữ liệu thường yêu cầu các bước sau:

1. Chọn loại tệp hoặc dữ liệu bạn muốn nén – Tùy thuộc vào kích thước và mức chất lượng tệp kết quả mong muốn, loại định dạng nén có thể khác nhau. Các định dạng phổ biến bao gồm JPEG, MPEG, và MP3.
2. Chọn một công cụ nén – Các công cụ nén khác nhau sử dụng các thuật toán khác nhau để tạo các mức nén tệp khác nhau. Một số công cụ phổ biến là WinZip, zipX, 7-Zip và WinRAR cho người dùng Windows; nhồi bông X cho người dùng Mac; và iZarc cho người dùng đa nền tảng.
3. Điều chỉnh cài đặt nén – Để tạo kết quả phù hợp hơn, hãy thực hiện các điều chỉnh như thay đổi mức độ nén, độ phân giải hình ảnh hoặc cài đặt nhúng khác trong định dạng nén trước khi nén dữ liệu. Đồng thời xem xét các cài đặt tối ưu hóa hình ảnh để xem trên web nếu có.
4. Nén tệp hoặc dữ liệu – Bắt đầu quá trình nén bằng cách nhấp vào bắt đầu hoặc “OK” trong ứng dụng của bạn khi hoàn tất các điều chỉnh cài đặt của bạn. Tùy thuộc vào kích thước của tệp được nén, có thể mất vài phút để hoàn tất quá trình này tùy thuộc vào tốc độ của bộ xử lý và ứng dụng phần mềm được sử dụng.
5. Giải nén tệp hoặc dữ liệu – Quá trình giải nén sẽ cho phép bạn truy cập vào các tệp mới được thu nhỏ sau khi hoàn thành để bạn có thể bắt đầu sử dụng chúng ngay lập tức, tuy nhiên, phù hợp nhất với dự án của bạn. Truy cập các tệp mong muốn từ các thư mục nén các loại thường khác nhau từ .zip .rar .7z .tar .iso v.v... Trích xuất giải nén chỉ đơn giản là trích xuất các thành phần nén cụ thể thông qua các ứng dụng như WinZip, 7Zip, IZarc v.v.. cho phép kiểm soát cá nhân đối với những thành phần nào bạn muốn truy cập vào bất kỳ thời điểm nào trong khi vẫn giữ những thành phần khác ẩn trong các thư mục được bảo vệ chặt chẽ an toàn dựa trên sở thích của bạn!

Thực tiễn tốt nhất

Khi đang sử dụng nén mất mát, điều quan trọng là sử dụng đúng định dạng cho đúng ứng dụng. Ví dụ: nếu bạn cần chia sẻ tệp bản trình bày với người khác, thì bạn nên sử dụng Định dạng hình ảnh mất dữ liệu vì các bài thuyết trình thường được hiển thị ở độ phân giải thấp hơn và kích thước nhỏ.

Có một số cách để tối đa hóa hiệu quả của nén mất dữ liệu. Dưới đây là một số thực tiễn tốt nhất:

• Chọn một định dạng nén phù hợp theo trường hợp sử dụng của bạn (jpeg cho hình ảnh, mp3 cho âm thanh, Vv).
• Đặt mức chất lượng phù hợp tùy thuộc vào lượng dữ liệu bạn muốn loại bỏ.
• Điều chỉnh các thông số theo nhu cầu của bạn; phân tích sự đánh đổi giữa kích thước và chất lượng tệp.
• Lưu ý rằng việc áp dụng nén mất dữ liệu nhiều lần có thể tạo ra các hiện vật có thể nhìn thấy trong các tệp phương tiện của bạn và làm giảm chất lượng của chúng đáng kể hơn so với một lần nén thông thường.
• Đảm bảo rằng siêu dữ liệu liên kết với các tệp nén được lưu giữ đúng cách để tất cả thông tin quan trọng vẫn có sẵn khi phân phối hoặc hiển thị các thành phần của nội dung tệp.

Kết luận

Trong kết luận, nén mất mát là một cách tuyệt vời để giảm kích thước tệp và giảm thời gian tải trên trang web trong khi vẫn giữ mức độ chất lượng cao. Nó cho phép bạn giảm kích thước tệp của tệp hình ảnh hoặc âm thanh mà không ảnh hưởng lớn đến chất lượng của tệp. Tuy nhiên, điều quan trọng cần nhớ là nén mất mát sẽ vẫn ảnh hưởng đến chất lượng của tệp và phải được sử dụng cẩn thận.

Tóm tắt nén mất dữ liệu

Nén tổn thất là một kiểu nén dữ liệu làm giảm kích thước tệp bằng cách loại bỏ một số thông tin có trong tệp gốc. Quá trình này thường dẫn đến các tệp nhỏ hơn tệp gốc và đã được nén bằng các thuật toán như JPEG, MP3 và H.264 đến tên một vài. Các kỹ thuật nén mất dữ liệu có xu hướng đánh đổi một số chất lượng để lấy kích thước nhưng các thuật toán được tối ưu hóa có thể tạo ra các tệp có rất ít sự khác biệt có thể nhận thấy được so với bản gốc không nén.

Khi áp dụng nén mất dữ liệu, điều quan trọng là phải xem xét chất lượng có thể chấp nhận được đối với mục tiêu giảm kích thước tệp nhất định. Một số nén mất dữ liệu có thể làm giảm đáng kể kích thước tệp trong khi giảm chất lượng tương đối tối thiểu trong khi những nén khác có thể tạo ra các tệp cực nhỏ nhưng có biến dạng hoặc giả không thể chấp nhận được. Nói chung, nếu mong muốn giảm kích thước lớn hơn, thì có thể dự kiến ​​tổn thất chất lượng lớn hơn và ngược lại.

Nhìn chung, nén mất dữ liệu cung cấp một cách hiệu quả để giảm kích thước tệp mà không làm giảm quá nhiều hiệu suất so với các định dạng không nén trong nhiều trường hợp; tuy nhiên, những vấn đề này phải được đánh giá theo từng trường hợp cụ thể trước khi đưa ra quyết định xem đó có phải là giải pháp phù hợp cho một nhóm vấn đề nhất định hay không.

Ưu điểm của việc sử dụng nén mất dữ liệu

Nén mất dữ liệu cung cấp nhiều lợi thế cho các tệp phương tiện kỹ thuật số. Ưu điểm rõ ràng nhất là nén mất dữ liệu cung cấp mức độ lớn hơn giảm kích thước tập tin hơn truyền thống thuật toán nén không mất dữ liệu. Điều này giúp giữ cho các yêu cầu sử dụng băng thông và lưu trữ ở mức tối thiểu khi truyền các tệp phương tiện lớn qua internet hoặc để nén chúng để lưu trữ cục bộ.

Ngoài việc cung cấp khả năng giảm kích thước tệp tốt hơn so với các kỹ thuật không mất dữ liệu truyền thống, việc sử dụng nén mất dữ liệu còn giúp giảm kích thước tệp hơn nữa trong khi vẫn duy trì mức chất lượng chấp nhận được (tùy thuộc vào loại phương tiện được nén). Ngoài ra, sử dụng thuật toán lossy cho phép người dùng điều chỉnh cục bộ chất lượng hình ảnh và âm thanh khi cần mà không phải mã hóa lại toàn bộ tệp – điều này giúp việc lưu tệp dự án dễ dàng và nhanh hơn nhiều vì chỉ cần sửa đổi một phần của tệp phương tiện.

Cuối cùng, sử dụng thuật toán mất dữ liệu cũng có thể cung cấp bảo mật bổ sung trong một số trường hợp; vì âm thanh có tốc độ bit thấp hơn thường ít khác biệt hơn và khó diễn giải giống hệt hơn so với các phiên bản có tốc độ bit cao hơn, nên nó có thể cung cấp một lớp bảo mật bổ sung nếu các tập dữ liệu lớn cần được bảo vệ khỏi việc nghe hoặc xem trái phép. Nhiều lợi ích của nén mất dữ liệu làm cho nó trở nên phổ biến đối với những người sử dụng phương tiện kỹ thuật số, những người muốn các tệp nhỏ hơn với nỗ lực tối thiểu.

Xin chào, tôi là Kim, một người mẹ và là người đam mê stop-motion với kiến ​​thức nền tảng về tạo phương tiện truyền thông và phát triển web. Tôi có niềm đam mê lớn với vẽ và hoạt hình, và bây giờ tôi đang lao đầu vào thế giới stop-motion. Với blog của mình, tôi đang chia sẻ những kiến ​​thức của mình với các bạn.