无损压缩：它是什么以及如何使用它

通过金 更新： 2022 年 6 月 28 日

无损压缩 是数字媒体的一个重要概念。 它指的是数据被压缩的过程 没有任何数据丢失. 无损压缩是在不牺牲质量的情况下减小数字媒体文件大小的好方法。

在本文中，我们将探讨

• 什么是无损压缩,
• 如何运作及
• 你如何利用它来发挥你的优势.

让我们开始吧！

无损压缩的定义

无损压缩 是一种数据压缩类型，它在编码和解码过程中保留所有原始数据，因此结果是原始文件或数据的精确副本。 它的工作原理是在数据中寻找模式并更有效地存储它。 例如，如果一个文件有 5 个重复的单词，无损压缩将只存储该单词的一个实例，而不是存储这 5 个重复的单词，以及可以在文件中找到有关其用法信息的参考。

不比 有损压缩 （选择性地丢弃一些信息以减小尺寸） 无损压缩 让你保持 图像分辨率，文本清晰度和文件完整性 没有质量损失. 这使得它适用于某些信息必不可少且不能为了缩小尺寸而牺牲的应用程序。 无损压缩的常见用途包括：

• 压缩音乐文件（因此音频质量必须保持不变）
• 压缩医学图像（因为小细节可能对诊断至关重要）
• 压缩软件应用程序的源代码
• 归档文档以供长期存储。

可以使用这种算法的压缩器的例子是 ZIP 和 PNG 文件 以及一些图像格式，如 TIFF 和 GIF.

无损压缩的好处

无损压缩 是一种将数据压缩成更小尺寸而不损失任何质量的技术。 这是通过使用识别冗余或重复数据字符串的算法，然后用更短的代码替换它们而实现的。 使用这种方法可以帮助显着减少数据的大小，通常是通过 一半或更多，使用户能够更高效地存储和传输大量信息。

除了节省存储空间外，使用无损压缩还有其他几个主要好处。 这些包括：

• 改进的性能：无损压缩可以提高文件的传输速度，因为它们更小并且在发送或下载时占用的带宽更少。
• 数据的完整性：因为使用无损压缩时不会丢失数据，所以任何编码的信息在解压缩时都将保持不变。
• 兼容性：由于其标准编码算法，压缩文件通常可以在不同平台上使用各种应用程序打开。
• 缩短处理时间：减小文件大小可加快打印、流式传输和编辑等过程，因为较小的文件需要较少的计算能力。

无损压缩的类型

有各种各样的类型 无损压缩 允许您在不丢失任何信息的情况下压缩数据的技术。 最常见的无损压缩类型是 ZIP、gzip 和 LZW. 这三种以及其他各种类型都有其自身的优点和缺点。

在本文中，我们将讨论不同类型的无损压缩方法以及如何使用它们：

• 邮编
• GZIP
• z

行程编码

运行长度编码 (RLE) 是一种数据压缩算法，用于在不丢失任何数据的情况下减小文件的大小。 它的工作原理是分析数据，搜索连续的字符，然后将它们压缩成更小、更简洁的形式。 这使文件更易于存储和传输。 在解压过程中，可以完全重建原始数据。

游程编码通常用于压缩数字图像，因为它有效地减少了材料中的信息冗余，例如 重复的模式，运行 像素 或大面积填充单一颜色. 文本文档也适合进行 RLE 压缩，因为它们通常包含重复的单词和短语。

运行长度编码利用了这样一个事实，即音频文件中的许多连续样本具有 相同的值 为了减小它们的大小，但在减压时保持其原始质量。 这可以显着减小文件大小——通常 50％或更多 – 在音频质量和性能方面几乎没有损失。

使用 RLE 编码时，请务必记住，虽然它可能会减小与声音或图像文件相关的文件大小，但它实际上可能对文本文件类型没有好处，因为它们的制作方式通常不会有太多冗余. 因此，在就此类压缩技术是否最适合您的需求做出最终选择之前，可能需要对不同类型的应用程序进行一些试验。

霍夫曼编码

霍夫曼编码 是一种自适应的无损数据压缩算法。 该算法使用一组数据符号或字符，以及它们在文件中出现的频率来构建有效的前缀代码。 此代码由表示较频繁字符的较短代码字和表示较罕见字符的较长代码字组成。 使用这些代码，霍夫曼编码可以减小文件大小，而对其数据完整性的影响很小。

霍夫曼编码分两步进行：构造一组唯一的符号代码并使用它来压缩数据流。 符号代码通常是根据杂项文件的字符分布和通过检查字符的相对频率获得的信息构建的。 其中出现不同的字符. 通常，当用于包含具有以下符号的数据流时，霍夫曼编码比其他无损压缩算法更有效 不等的发生概率 – 例如，表征一个文本文件，其中一些字母（像“e”) 比其他人更频繁地发生 (像“z”).

算术编码

一种可以使用的无损压缩称为 算术编码. 这种方法利用了这样一个事实，即数据流可能具有耗尽空间但不传达任何实际信息的冗余部分。 它通过删除这些冗余部分来压缩数据，同时保留其原始信息内容。

要了解算术编码的工作原理，让我们考虑一个基于文本的示例。 假设我们的数据流中有四个字符—— A，B，C， 和 D. 如果数据未压缩，每个字符将占用 32 位，整个流中总共有 XNUMX 位。 然而，使用算术编码，重复值如 A和b 每个可以用少于八位来表示。

在此示例中，我们将使用四位块来表示每个字符，这意味着所有四个字符都可以打包到一个 16 位块中。 编码器查看数据流，并根据每个字符出现在连续字符串中的可能性为每个字符分配概率，以节省空间，同时确保在另一端解压缩它们时的最大准确性。 因此，在压缩过程中，只有那些概率较高的字符占用较少的位，而频率较低或出现频率较低的字符每个字符块需要更多的位，但仍保持捆绑在一个 16 位块中，就像在整个数据流中保存几个字节之前一样与其未压缩版本相比。

如何使用无损压缩

无损压缩 是一种编码和压缩数据而不丢失任何信息的方法。 这种压缩方法用于减小数字图像、音频和视频文件的大小。 无损压缩使数据能够以其原始大小的一小部分存储，从而使文件小得多。

那么，让我们进入细节并探索 如何使用无损压缩:

文件格式

无损压缩 是一种数据压缩类型，可在不牺牲原始文件中包含的任何数据的情况下减小文件大小。 这使其成为压缩大文件（如数码照片、音频文件和视频剪辑）的理想方法。 要使用这种类型的压缩，您必须了解无损压缩器支持的文件类型以及如何正确设置它们以获得最佳结果。

出于无损目的压缩文件时，您可以选择多种文件格式。 最有可能的是，你会选择 JPEG 和 PNG 因为它们都以良好的文件大小提供了出色的结果。 你也可以使用像这样的格式 GIF 或 TIFF 如果您的软件支持它们。 还有一些专门为音频或视频设计的特定压缩格式。 这些包括 FLAC（无损音频）、AVI（无损视频）和 QuickTime 的 Apple 无损格式 (ALAC).

请务必注意，虽然这些格式比未压缩的格式提供更好的压缩，但由于它们在某些应用程序和软件程序中的支持有限，因此可能更难使用。 根据您的设置，使用 未压缩格式 从长远来看可能会更简单，即使它占用更多的磁盘空间。

压缩工具

有多种可用的压缩工具旨在减小数据文件的大小，同时保持原始数据的完整性。 这些工具使用算法来识别冗余数据并将其从文件中丢弃而不丢失任何信息。

无损压缩对于图形图像或音频和视频记录特别有用。 工具如 ZIP、RAR、Stuffit X、GZIP 和 ARJ 支持各种文件类型的各种级别的无损压缩，包括 PDF 和压缩的可执行文件 (EXE)。 例如，如果您使用以下格式之一压缩图像 最大尺寸缩小设置, 您将能够打开并查看该图片而不会丢失任何细节或颜色信息。

使用的算法将影响可以实现的文件大小以及处理和压缩文件所需的时间。 这可能从几分钟到几小时不等，具体取决于您选择的工具的复杂程度。 流行的压缩工具，例如 7 拉链 (LZMA2) 提供更高级别的压缩，但需要更长的处理时间。 高度优化的程序，如 SQ=z（挤压） 是低级例程，与更流行的应用程序（如 WinZip的 or WinRAR的 但它们的技术复杂性意味着它们很少被业余 PC 用户使用。

图像压缩

图像压缩 是一种减少表示数字图像所需的数据量的方法。 这是通过以下两种方法中的一种或两种方法完成的：通过删除或减少无关紧要的图像数据，称为 无损压缩; 或者通过仔细的数据删除，称为 有损压缩.

无损压缩, 图像看起来与压缩前完全一样，并且使用更少的内存进行存储。 与 有损压缩 技术，当文件被保存和重新压缩时，一些数据会丢失，但如果正确完成，从原始未压缩文件中应该看不到明显的失真。

无损压缩技术广泛用于数码摄影和图形设计工作流程。 无损技术允许将文件压缩成比使用其他方法（例如 JPEG 图像专为 有损压缩 以损失质量或细节为代价获得更小的文件大小。

无损图像格式包括：

• 烟花 PNG （ortf）
• GIF格式 (动图)
• 和最常用的格式 TIFF格式 （TIFF）。

Photoshop 等图像处理软件应用程序可以打开不同类型的图像，并使用“另存为”等功能将它们转换为其中一种格式，这是文件在不同格式之间转换的频率，无需下载其他软件。

一些替代图像格式，例如 JPEG 2000 (jp2) 也使用这种类型的压缩技术，但是它们提供了一个额外的好处，因为与 JPEG 相比，它们可以更准确地存储直接信息，同时由于其高效的编码方案，文件大小仍然很小。

结论

无损压缩 是一个强大的工具，可以帮助您减小文件大小并节省存储空间，同时还可以确保您不会在此过程中丢失任何数据。 它使您能够压缩文件而不会丢失它们包含的任何信息，使它们 更易于存储、访问和共享。

总之， 无损压缩 是现代数据存储和管理的必备工​​具。

无损压缩总结

无损压缩 是一种数据压缩技术，可以在不牺牲其中包含的任何数据的情况下减小文件大小。 它非常适合压缩基于文本的文件，例如文档、电子表格以及图像和音频文件。

无损压缩的主要好处是它 允许您在不牺牲文件质量的情况下减小文件的大小. 这意味着可以多次压缩同一个文件，从而更容易快速轻松地存储和传输大文件。 它还允许通过从文件中删除冗余数据并仅存储信息的基本元素来更有效地使用存储。

一般来说，有两种无损压缩算法—— 基于字典的算法 像 Def​​late/GZip 或 Lempel-Ziv（将文件压缩到索引列表中）或 冗余消除方法 例如算术编码或游程编码（通过对重复模式进行编码来消除冗余）。 当涉及到媒体和应用程序类型时，每种类型都有其特定的用途。

对于图像，特别是无损图像格式，如 PNG 优于其他有损格式，例如 JPEG格式 因为它们比 JPEG 更好地保留了图像细节，同时仍提供合理的压缩级别，而不会显着降低图像质量或难以解码或检索原始源数据。 同样，数字音频 未压缩的波形文件 倾向于做得更好 矢量量化技术 而不是纯粹的比特率降低技术。

总之，无损压缩是一种在不牺牲质量的情况下减小大文件大小的有效方法； 这使它们成为保存有价值数据同时节省存储空间和成本的绝佳选择。 由于不同的算法比其他算法更有效地适合不同类型的媒体，因此最好研究哪种格式最适合您对隐私保护和空间效率的需求——正确的选择可以发挥重要作用！

无损压缩的好处

无损压缩 是一种数据编码和解码过程，允许文件在不牺牲质量的情况下节省空间。 尽管存储成本一直在下降，但维护高质量的数字内容可能既昂贵又耗时。 无损压缩算法有助于跨不同系统的存储、网络优化和文件传输。 此外，优化的数据传输速度可以降低与 I/O 操作相关的运营成本，并帮助科学或医学数据分析部门更快地验证其结果。

使用无损压缩技术的优点包括：

• 在不引入任何失真或质量下降的情况下减小文件大小
• 通过减少网络传输的数据量来提高页面加载速度
• 开源应用程序的网关，可降低访问在线服务器上内容的通信成本
• 增强的归档功能可长期保存数字内容
• 通过以最少的带宽资源迎合潜在的大量观众，为虚拟仪器和互联网流媒体服务开辟了道路

大家好，我是 Kim，一位母亲和定格动画爱好者，具有媒体创作和网络开发背景。 我对绘画和动画有着极大的热情，现在我正一头扎进定格动画世界。 通过我的博客，我与大家分享我的经验教训。