Ztrátová komprese

Ztrátová komprese je metoda používaná formáty obrázků, videa, zvuku a dalších médií jako prostředek ke zmenšení velikosti konkrétního souboru. Dělá to tak, že zahodí data, která by pravděpodobně zůstala nepovšimnuta, aby se zjednodušil obsah souboru, což umožňuje efektivnější kódování a tím se snižuje velikost konečného uloženého souboru.

Opakem ztrátové komprese je samozřejmě bezeztrátová komprese, při které jsou data souborů komprimována metodami, které nepovedou k žádné ztrátě detailů. Jdeme do zde neztrátová komprese.

Proč by vás zajímala velikost souboru, jak říkáte. Menší velikosti souborů znamenají, že k uložení souboru je potřeba méně úložného prostoru a je potřeba menší šířka pásma, pokud potřebujete soubor odeslat nebo poslat e-mailem.

Ztrátová komprese obrazu

Příkladem ztrátové komprese souborů je známý formát obrázků JPEG. Když je obrázek uložen v tomto formátu, jsou podobné části obrázku identifikovány a uloženy způsobem, který je neduplikuje, čímž se ušetří velké množství místa v procesu. V rámci jakéhokoli barevného fotografického obrazu lze dosáhnout značných úspor, protože existuje mnoho tisíc barev, z nichž mnohé jsou velmi podobné, a některé z těchto podobných barev lze vyřadit.

Abychom porovnali, do jaké míry lze tímto procesem komprimovat obrazový soubor, můžeme zkontrolovat fotografii pořízenou průměrným 12megapixelovým fotoaparátem, jehož rozlišení pixelů je přibližně 4080 x 3072. Při uložení jako JPEG má tento soubor velikost přibližně 2 MB. Pokud by byl tento soubor uložen v nezpracovaném, nekomprimovaném 24bitovém RGB formátu, velikost souboru by byla přibližně 36 MB.

Zde máme obrázek uložený s různým nastavením komprese. První obrázek se uloží ve výchozím nastavení, které maximalizuje kvalitu, druhý obrázek na 50 % a konečný obrázek na 90 %, což vede k nejmenší velikosti souboru. Dokážete rozeznat rozdíl? U některých fotografií může být těžké vidět snížení kvality, což je důkazem toho, jak dobrý je kompresní algoritmus skutečně.

Dešťový řetěz s nastavením nízké komprese (517Kb)

Stejný obrázek s nastavením komprese 50 % (140 Kb)

Stejný obrázek s nastavením komprese 90 % (46 Kb)

Zatímco komprimace fotografií pomocí kompresní metody JPEG vede ke skvělým výsledkům, u jiných typů obrázků nemusíte dosáhnout stejných výsledků. Zejména obrázky obsahující ostré okraje nebo kontrastní barvy v těsné blízkosti mají tendenci vypadat hůře. Příklady těchto obrázků, jako jsou loga společností a umění videoher, jsou některé z typů obrázků, které nefungují dobře se ztrátovými kompresními metodami, jako je JPEG.

Zde máme kousek videoherního pixel artu; původní obrázek vlevo je uložen jako PNG, který využívá bezeztrátovou kompresi. Druhý snímek se uloží jako JPEG s nastavením komprese 50 % a snímek vpravo s nastavením komprese 90 %. Nejen, že vidíme rozmazání/propouštění ostrých a kontrastních barev, což vede k viditelně horšímu zobrazení původního obrázku, ale velikosti souborů jsou ve skutečnosti mnohem větší pro verze JPEG než původní obrázek PNG. To ilustruje důležitost výběru správného formátu souboru pro typ obrázku, který vytváříte. Formáty založené na ztrátové kompresi, jako je JPEG, nejsou vhodné pro všechny obrázky.

Některé obrázky z videoher v původním formátu PNG (12 kB)

Stejné herní umění s nastavením komprese 50 % (55 kb)

Stejné herní umění s nastavením komprese 90 % (23 kB)

Ztrátová komprese zvuku

U zvukových souborů je nejběžnější metodou ztrátové komprese Psychoakustika, ve kterém je analyzován zvuk obsažený ve zvukovém souboru a jsou odstraněny určité zvuky, které by lidské ucho nebylo slyšitelné. To může přinést podstatné úspory ve velikosti souborů, aniž by posluchač zaznamenal jakoukoli ztrátu kvality.

Příklad druhů úspor, kterých lze dosáhnout, lze vidět u zvuku uloženého na kompaktním disku (CD). Typické CD pojme 80 minut zvuku, což představuje přibližně 700 Mb dat. Aby byl zajištěn ten nejlepší zážitek z poslechu, je tento zvuk uložen ve vysoce kvalitním nekomprimovaném formátu.

Pokud jste převedli těchto 80 minut zvuku na střední kvalitu (128 kbps )MP3 soubor, výsledný soubor by měl přibližně 74 Mb.

Ztrátová komprese videa

Techniky komprese používané ve formátech filmových souborů, jako je MPEG, posouvají ztrátovou kompresi obrazu popsanou dříve pro soubory JPEG k dalšímu logickému kroku, kterým je nejen odstranění duplicitních prvků každého snímku, ale také odstranění opakovaných sekvencí mezi jednotlivými snímky. film. Tato úroveň komprese, pokud je provedena při rozumném nastavení komprese, má za následek video soubor bez znatelné ztráty detailů. Spolu s kompresí obrazu je zvuk v typickém video souboru MPEG komprimován pomocí komprese MP3, díky čemuž je formát MPEG optimální pro ukládání video souborů.

Další informace o ztrátové kompresi viz tento článek který jde do větších podrobností, než jsme zde popisovali.