無損壓縮：它是什麼以及如何使用它

通過金 更新： 2022 年 6 月 28 日

無損壓縮 是數字媒體的一個重要概念。 它指的是數據被壓縮的過程 沒有任何數據丟失. 無損壓縮是在不犧牲質量的情況下減小數字媒體文件大小的好方法。

在本文中，我們將探討

• 什麼是無損壓縮,
• 它是如何工作和
• 你如何利用它來發揮你的優勢.

讓我們開始吧！

無損壓縮的定義

無損壓縮 是一種數據壓縮類型，它在編碼和解碼過程中保留所有原始數據，因此結果是原始文件或數據的精確副本。 它的工作原理是在數據中尋找模式並更有效地存儲它。 例如，如果一個文件有 5 個重複的單詞，無損壓縮將只存儲該單詞的一個實例，而不是存儲這 5 個重複的單詞，以及可以在文件中找到有關其用法信息的參考。

不像 有損壓縮 （選擇性地丟棄一些信息以減小尺寸） 無損壓縮 讓你保持 圖像分辨率，文本清晰度和文件完整性 沒有質量損失. 這使得它適用於某些信息必不可少且不能為了縮小尺寸而犧牲的應用程序。 無損壓縮的常見用途包括：

• 壓縮音樂文件（因此音頻質量必須保持不變）
• 壓縮醫學圖像（因為小細節可能對診斷至關重要）
• 壓縮軟件應用程序的源代碼
• 歸檔文檔以供長期存儲。

可以使用這種算法的壓縮器的例子是 ZIP 和 PNG 文件 以及一些圖像格式，如 TIFF 和 GIF.

無損壓縮的好處

無損壓縮 是一種將數據壓縮成更小尺寸而不損失任何質量的技術。 這是通過使用識別冗餘或重複數據字符串的算法，然後用更短的代碼替換它們而實現的。 使用這種方法可以幫助顯著減少數據的大小，通常是通過 一半或更多，使用戶能夠更高效地存儲和傳輸大量信息。

除了節省存儲空間外，使用無損壓縮還有其他幾個主要好處。 這些包括：

• 改進性能：無損壓縮可以提高文件的傳輸速度，因為它們更小並且在發送或下載時佔用的帶寬更少。
• 數據的完整性：因為使用無損壓縮時不會丟失數據，所以任何編碼的信息在解壓縮時都將保持不變。
• 相容性：由於其標準編碼算法，壓縮文件通常可以在不同平台上使用各種應用程序打開。
• 縮短處理時間：減小文件大小可加快打印、流式傳輸和編輯等過程，因為較小的文件需要較少的計算能力。

無損壓縮的類型

有各種類型的 無損壓縮 允許您在不丟失任何信息的情況下壓縮數據的技術。 最常見的無損壓縮類型是 ZIP、gzip 和 LZW. 這三種以及其他各種類型都有其自身的優點和缺點。

在本文中，我們將討論不同類型的無損壓縮方法以及如何使用它們：

• ZIP
• GZIP
• 左翼

遊程長度編碼

運行長度編碼 (RLE) 是一種數據壓縮算法，用於在不丟失任何數據的情況下減小文件的大小。 它的工作原理是分析數據，搜索連續的字符，然後將它們壓縮成更小、更簡潔的形式。 這使文件更易於存儲和傳輸。 在解壓過程中，可以完全重建原始數據。

遊程編碼通常用於壓縮數字圖像，因為它有效地減少了材料中的信息冗餘，例如 重複的模式，運行 像素 或大面積填充單一顏色. 文本文檔也適合進行 RLE 壓縮，因為它們通常包含重複的單詞和短語。

運行長度編碼利用了這樣一個事實，即音頻文件中的許多連續樣本具有 相同的值 為了減小它們的大小，但在減壓時保持其原始質量。 這可以顯著減小文件大小——通常 50％或更多 – 在音頻質量和性能方面幾乎沒有損失。

使用 RLE 編碼時，請務必記住，雖然它可能會減小與聲音或圖像文件相關的文件大小，但它實際上可能對文本文件類型沒有好處，因為它們的製作方式通常不會有太多冗餘. 因此，在就此類壓縮技術是否最適合您的需求做出最終選擇之前，可能需要對不同類型的應用程序進行一些試驗。

霍夫曼編碼

霍夫曼編碼 是一種自適應的無損數據壓縮算法。 該算法使用一組數據符號或字符，以及它們在文件中出現的頻率來構建有效的前綴代碼。 此代碼由表示較頻繁字符的較短代碼字和表示較罕見字符的較長代碼字組成。 使用這些代碼，霍夫曼編碼可以減小文件大小，而對其數據完整性的影響很小。

霍夫曼編碼分兩步進行：構造一組唯一的符號代碼並使用它來壓縮數據流。 符號代碼通常是根據雜項文件的字符分佈和通過檢查字符的相對頻率獲得的信息構建的。 其中出現不同的字符. 通常，當用於包含具有以下符號的數據流時，霍夫曼編碼比其他無損壓縮算法更有效地運行 不等的發生概率 – 例如，表徵一個文本文件，其中一些字母（像“e”) 比其他人更頻繁地發生 (像“z”).

算術編碼

一種可以使用的無損壓縮稱為 算術編碼. 這種方法利用了這樣一個事實，即數據流可能具有耗盡空間但不傳達任何實際信息的冗餘部分。 它通過刪除這些冗餘部分來壓縮數據，同時保留其原始信息內容。

要了解算術編碼的工作原理，讓我們考慮一個基於文本的示例。 假設我們的數據流中有四個字符—— 甲、乙、丙、 和 D. 如果數據未壓縮，每個字符將佔用 32 位，整個流中總共有 XNUMX 位。 然而，使用算術編碼，重複值如 A和B. 每個可以用少於八位來表示。

在此示例中，我們將使用四位塊來表示每個字符，這意味著所有四個字符都可以打包到一個 16 位塊中。 編碼器查看數據流，並根據每個字符出現在連續字符串中的可能性為每個字符分配概率，以節省空間，同時確保在另一端解壓縮它們時的最大準確性。 因此，在壓縮過程中，只有那些概率較高的字符佔用較少的位，而頻率較低或出現頻率較低的字符每個字符塊需要更多的位，但仍保持捆綁在一個 16 位塊中，就像在整個數據流中保存幾個字節之前一樣與其未壓縮版本相比。

如何使用無損壓縮

無損壓縮 是一種編碼和壓縮數據而不丟失任何信息的方法。 這種壓縮方法用於減小數字圖像、音頻和視頻文件的大小。 無損壓縮使數據能夠以其原始大小的一小部分存儲，從而使文件小得多。

那麼，讓我們進入細節並探索 如何使用無損壓縮:

文件格式

無損壓縮 是一種數據壓縮類型，可在不犧牲原始文件中包含的任何數據的情況下減小文件大小。 這使其成為壓縮大文件（如數碼照片、音頻文件和視頻剪輯）的理想方法。 要使用這種類型的壓縮，您必須了解無損壓縮器支持的文件類型以及如何正確設置它們以獲得最佳結果。

出於無損目的壓縮文件時，您可以選擇多種文件格式。 最有可能的是，你會選擇 JPEG 和 PNG 因為它們都以良好的文件大小提供了出色的結果。 你也可以使用像這樣的格式 GIF 或 TIFF 如果您的軟件支持它們。 還有一些專門為音頻或視頻設計的特定壓縮格式。 這些包括 FLAC（無損音頻）、AVI（無損視頻）和 QuickTime 的 Apple 無損格式 (ALAC).

請務必注意，雖然這些格式比未壓縮的格式提供更好的壓縮，但由於它們在某些應用程序和軟件程序中的支持有限，因此可能更難使用。 根據您的設置，使用 未壓縮格式 從長遠來看可能會更簡單，即使它佔用更多的磁盤空間。

壓縮工具

有多種可用的壓縮工具旨在減小數據文件的大小，同時保持原始數據的完整性。 這些工具使用算法來識別冗餘數據並將其從文件中丟棄而不丟失任何信息。

無損壓縮對於圖形圖像或音頻和視頻記錄特別有用。 工具如 ZIP、RAR、Stuffit X、GZIP 和 ARJ 支持各種文件類型的各種級別的無損壓縮，包括 PDF 和壓縮的可執行文件 (EXE)。 例如，如果您使用以下格式之一壓縮圖像 最大尺寸縮小設置, 您將能夠打開並查看該圖片而不會丟失任何細節或顏色信息。

使用的算法將影響可以實現的文件大小以及處理和壓縮文件所需的時間。 這可能從幾分鐘到幾小時不等，具體取決於您選擇的工具的複雜程度。 流行的壓縮工具，例如 7 拉鍊 (LZMA2) 提供更高級別的壓縮，但需要更長的處理時間。 高度優化的程序，如 SQ=z（擠壓） 是低級例程，與更流行的應用程序（如 WinZip的 or WinRAR的 但它們的技術複雜性意味著它們很少被業餘 PC 用戶使用。

圖像壓縮

圖像壓縮 是一種減少表示數字圖像所需的數據量的方法。 這是通過以下兩種方法中的一種或兩種方法完成的：通過刪除或減少無關緊要的圖像數據，稱為 無損壓縮; 或者通過仔細的數據刪除，稱為 有損壓縮.

這款獨特的敏感免洗唇膜採用 Moisture WrapTM 技術和 Berry Mix ComplexTM 成分， 無損壓縮, 圖像看起來與壓縮前完全一樣，並且使用更少的內存進行存儲。 與 有損壓縮 技術，當文件被保存和重新壓縮時，一些數據會丟失，但如果正確完成，從原始未壓縮文件中應該看不到明顯的失真。

無損壓縮技術廣泛用於數碼攝影和圖形設計工作流程。 無損技術允許將文件壓縮成比使用其他方法（例如 JPEG 圖像專為 有損壓縮 以損失質量或細節為代價獲得更小的文件大小。

無損圖像格式包括：

• 煙花 PNG （ortf）
• GIF格式 (動圖)
• 和最常用的格式 TIFF格式 （TIFF）。

Photoshop 等圖像處理軟件應用程序可以打開不同類型的圖像，並使用“另存為”等功能將它們轉換為其中一種格式，這是文件在不同格式之間轉換的頻率，無需下載其他軟件。

一些替代圖像格式，例如 JPEG 2000 (jp2) 也使用這種類型的壓縮技術，但是它們提供了一個額外的好處，因為與 JPEG 相比，它們可以更準確地存儲直接信息，同時由於其高效的編碼方案，文件大小仍然很小。

結論

無損壓縮 是一個強大的工具，可以幫助您減小文件大小並節省存儲空間，同時還可以確保您不會在此過程中丟失任何數據。 它使您能夠壓縮文件而不會丟失它們包含的任何信息，使它們 更易於存儲、訪問和共享。

總之， 無損壓縮 是現代數據存儲和管理的必備工具。

無損壓縮總結

無損壓縮 是一種數據壓縮技術，可以在不犧牲其中包含的任何數據的情況下減小文件大小。 它非常適合壓縮基於文本的文件，例如文檔、電子表格以及圖像和音頻文件。

無損壓縮的主要好處是它 允許您在不犧牲文件質量的情況下減小文件的大小. 這意味著可以多次壓縮同一個文件，從而更容易快速輕鬆地存儲和傳輸大文件。 它還允許通過從文件中刪除冗餘數據並僅存儲信息的基本元素來更有效地使用存儲。

一般來說，有兩種無損壓縮算法—— 基於字典的算法 像 Def​​late/GZip 或 Lempel-Ziv（將文件壓縮到索引列表中）或 冗餘消除方法 例如算術編碼或遊程編碼（通過對重複模式進行編碼來消除冗餘）。 當涉及到媒體和應用程序類型時，每種類型都有其特定的用途。

對於圖像，特別是無損圖像格式，如 巴布亞新幾內亞 優於其他有損格式，例如 JPEG 因為它們比 JPEG 更好地保留了圖像細節，同時仍提供合理的壓縮級別，而不會顯著降低圖像質量或難以解碼或檢索原始源數據。 同樣，數字音頻 未壓縮的波形文件 傾向於做得更好 矢量量化技術 而不是純粹的比特率降低技術。

總之，無損壓縮是一種在不犧牲質量的情況下減小大文件大小的有效方法； 這使它們成為保存有價值數據同時節省存儲空間和成本的絕佳選擇。 由於不同的算法比其他算法更有效地適合不同類型的媒體，因此最好研究哪種格式最適合您對隱私保護和空間效率的需求——正確的選擇可以發揮重要作用！

無損壓縮的好處

無損壓縮 是一種數據編碼和解碼過程，允許文件在不犧牲質量的情況下節省空間。 儘管存儲成本一直在下降，但維護高質量的數字內容可能既昂貴又耗時。 無損壓縮算法有助於跨不同系統的存儲、網絡優化和文件傳輸。 此外，優化的數據傳輸速度可以降低與 I/O 操作相關的運營成本，並幫助科學或醫學數據分析部門更快地驗證其結果。

使用無損壓縮技術的優點包括：

• 在不引入任何失真或質量下降的情況下減小文件大小
• 通過減少網絡傳輸的數據量來提高頁面加載速度
• 開源應用程序的網關，可降低訪問在線服務器上內容的通信成本
• 增強的歸檔功能可長期保存數字內容
• 通過以最少的帶寬資源迎合潛在的大量觀眾，為虛擬儀器和互聯網流媒體服務開闢了道路

大家好，我是 Kim，一位母親和定格動畫愛好者，具有媒體創作和網絡開發背景。 我對繪畫和動畫有著極大的熱情，現在我正一頭扎進定格動畫世界。 通過我的博客，我與大家分享我的經驗教訓。