الضياع

الضغط مع فقدان البيانات هو أسلوب تستخدمه تنسيقات الصور والفيديو والصوت والوسائط الأخرى كوسيلة لتقليل حجم ملف معين. يقوم بذلك عن طريق التخلص من البيانات التي من المحتمل أن تمر دون أن يلاحظها أحد من أجل تبسيط محتوى الملف، مما يتيح تشفيرًا أكثر كفاءة وبالتالي تقليل حجم الملف المحفوظ النهائي.

عكس الضغط مع فقدان البيانات هو بالطبع الضغط بدون فقدان البيانات، حيث يتم ضغط بيانات الملف باستخدام طرق لا تؤدي إلى فقدان أي تفاصيل. نذهب إلى ضغط غير ضياع هنا.

لماذا تهتم بحجم الملف الذي أقوله هنا. تعني أحجام الملفات الأصغر أن هناك حاجة إلى مساحة تخزين أقل لتخزين الملف، كما أن هناك حاجة إلى نطاق ترددي أقل إذا كنت بحاجة إلى تحميل الملف أو إرساله بالبريد الإلكتروني.

ضغط الصور المفقود

مثال على ضغط الملفات مع فقدان البيانات هو تنسيق الصور المعروف JPEG. عندما يتم حفظ صورة بهذا التنسيق، يتم تحديد الأجزاء المتشابهة من الصورة وتخزينها بطريقة لا تتكرر، مما يوفر مساحة كبيرة في العملية. يمكن تحقيق وفورات كبيرة في أي صورة فوتوغرافية ملونة، حيث أن هناك عدة آلاف من الألوان، والعديد منها متشابه إلى حد كبير، ويمكن التخلص من بعض هذه الألوان المتشابهة.

لمقارنة مقدار ملف الصورة الذي يمكن ضغطه باستخدام هذه العملية، يمكننا فحص الصورة الملتقطة بكاميرا متوسطة بدقة 12 ميجابكسل تبلغ دقة البكسل فيها حوالي 4080 × 3072. تم حفظ هذا الملف بتنسيق JPEG، ويبلغ حجمه حوالي 2 ميجابايت ، وإذا تم حفظ هذا الملف بتنسيق 24 بت غير مضغوط RGB، فسيكون حجم الملف حوالي 36 ميجابايت.

لدينا هنا صورة محفوظة بإعدادات ضغط مختلفة. يتم حفظ الصورة الأولى بالإعداد الافتراضي الذي يزيد الجودة إلى الحد الأقصى، والصورة الثانية بنسبة 50%، والصورة النهائية بنسبة 90%، مما يؤدي إلى أصغر حجم للملف. هل تستطيع ملاحظة الفرق؟ مع بعض الصور الفوتوغرافية، قد يكون من الصعب رؤية انخفاض في الجودة، وهو دليل على مدى جودة خوارزمية الضغط.

سلسلة مطرية ذات إعداد ضغط منخفض (517 كيلو بايت)

نفس الصورة مع ضبط الضغط بنسبة 50% (140 كيلو بايت)

نفس الصورة مع إعداد ضغط بنسبة 90% (46 كيلو بايت)

في حين أن ضغط الصور باستخدام طريقة الضغط JPEG يؤدي إلى نتائج رائعة، فقد لا تحصل على نفس النتائج لأنواع أخرى من الصور. على وجه الخصوص، تميل الصور التي تحتوي على حواف واضحة أو ألوان متباينة قريبة إلى الظهور بشكل أسوأ. أمثلة على هذه الصور، مثل شعارات الشركة وفن ألعاب الفيديو، هي بعض أنواع الصور التي لا تعمل بشكل جيد مع أساليب الضغط مع فقدان البيانات مثل JPEG.

لدينا هنا قطعة فنية من ألعاب الفيديو بالبكسل؛ يتم حفظ الصورة الأصلية الموجودة على اليسار بتنسيق PNG، والذي يستخدم الضغط بدون فقدان البيانات. يتم حفظ الصورة الثانية بتنسيق JPEG باستخدام إعداد ضغط بنسبة 50%، مع استخدام الصورة الموجودة على اليمين لإعداد ضغط بنسبة 90%. نحن لا نرى فقط عدم وضوح/نزف معًا للألوان الواضحة والمتباينة، مما يؤدي إلى تمثيل ضعيف بشكل واضح للصورة الأصلية، ولكن أحجام الملفات في الواقع أكبر بكثير بالنسبة للإصدارات JPEG من الصورة الأصلية PNG. يوضح هذا أهمية اختيار تنسيق الملف الصحيح لنوع الصورة التي تقوم بإنشائها. التنسيقات المستندة إلى الضغط مع فقدان البيانات، مثل JPEG، ليست مناسبة لجميع الصور.

بعض فنون ألعاب الفيديو بتنسيقها الأصلي PNG (12 كيلو بايت)

نفس صورة اللعبة مع إعداد ضغط بنسبة 50% (55 كيلو بايت)

نفس صورة اللعبة مع إعداد ضغط بنسبة 90% (23 كيلو بايت)

ضغط الصوت المفقود

مع الملفات الصوتية، الطريقة الأكثر شيوعًا للضغط مع فقدان البيانات هي الصوتيات النفسية ، حيث يتم تحليل الصوت الموجود داخل الملف الصوتي وإزالة بعض الأصوات التي قد لا تكون مسموعة للأذن البشرية. يمكن أن يؤدي ذلك إلى توفير كبير في أحجام الملفات دون أن يلاحظ المستمع أي فقدان للجودة.

يمكن رؤية مثال على أنواع التوفير التي سيتم إجراؤها من خلال الصوت المخزن على قرص مضغوط (CD). يمكن أن يحتوي القرص المضغوط النموذجي على 80 دقيقة من الصوت، أي ما يصل إلى حوالي 700 ميجابايت من البيانات. لضمان أفضل تجربة استماع، يتم تخزين هذا الصوت بتنسيق عالي الجودة وغير مضغوط.

إذا قمت بتحويل 80 دقيقة من الصوت إلى جودة متوسطة (128 كيلوبت في الثانية )MP3 الملف، سيكون الملف الناتج حوالي 74 ميجابايت.

ضغط الفيديو المفقود

تقنيات الضغط المستخدمة في تنسيقات ملفات الأفلام مثل MPEG تنقل ضغط الصور المنقوص الموصوف سابقًا لملفات JPEG إلى الخطوة المنطقية التالية، وهي ليس فقط إزالة العناصر المكررة من كل إطار ولكن أيضًا إزالة التسلسلات المتكررة بين الإطارات الفردية للإطار فيلم. هذا المستوى من الضغط، إذا تم إجراؤه بإعداد ضغط معقول، يؤدي إلى ملف فيديو بدون خسارة ملحوظة في التفاصيل. إلى جانب ضغط الصور، يتم ضغط الصوت داخل ملف فيديو MPEG النموذجي باستخدام ضغط MP3، مما يجعل تنسيق MPEG مثاليًا لتخزين ملفات الفيديو.

لمزيد من المعلومات حول الضغط مع فقدان البيانات، يرجى الاطلاع على هذا المقال والذي يدخل في تفاصيل أكبر مما تناولناه هنا.