Απώλεια συμπίεσης

Η συμπίεση με απώλεια είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται από μορφές εικόνας, βίντεο, ήχου και άλλων μέσων ως μέσο για τη μείωση του μεγέθους ενός συγκεκριμένου αρχείου. Αυτό το κάνει απορρίπτοντας δεδομένα που πιθανότατα θα περνούσαν απαρατήρητα προκειμένου να απλοποιηθεί το περιεχόμενο του αρχείου, το οποίο επιτρέπει την πιο αποτελεσματική κωδικοποίηση και έτσι μειώνει το μέγεθος του τελικού αποθηκευμένου αρχείου.

Το αντίθετο της συμπίεσης με απώλειες είναι, φυσικά, η συμπίεση χωρίς απώλειες, στην οποία τα δεδομένα αρχείων συμπιέζονται χρησιμοποιώντας μεθόδους που δεν θα οδηγήσουν σε απώλεια λεπτομέρειας. μπαίνουμε μέσα συμπίεση χωρίς απώλειες εδώ.

Γιατί θα σε νοιάζει το μέγεθος του αρχείου που λες. Τα μικρότερα μεγέθη αρχείων σημαίνουν ότι απαιτείται λιγότερος αποθηκευτικός χώρος για την αποθήκευση του αρχείου και λιγότερο εύρος ζώνης εάν χρειάζεται να ανεβάσετε ή να στείλετε μέσω email το αρχείο.

Συμπίεση εικόνας με απώλεια

Ένα παράδειγμα συμπίεσης αρχείων με απώλειες είναι η γνωστή μορφή εικόνας JPEG. Όταν μια εικόνα αποθηκεύεται σε αυτήν τη μορφή, παρόμοια μέρη της εικόνας αναγνωρίζονται και αποθηκεύονται με τρόπο που δεν τα αντιγράφει, εξοικονομώντας μεγάλο χώρο στη διαδικασία. Μπορεί να γίνει σημαντική εξοικονόμηση σε οποιαδήποτε έγχρωμη φωτογραφική εικόνα, καθώς υπάρχουν πολλές χιλιάδες χρώματα, πολλά από τα οποία είναι πολύ παρόμοια, και μερικά από αυτά τα παρόμοια χρώματα μπορούν να απορριφθούν.

Για να συγκρίνουμε πόσο μπορεί να συμπιεστεί ένα αρχείο εικόνας χρησιμοποιώντας αυτήν τη διαδικασία, μπορούμε να επιθεωρήσουμε μια φωτογραφία που τραβήχτηκε με μέση κάμερα 12 megapixel της οποίας η ανάλυση pixel είναι περίπου 4080x3072. Αποθηκευμένο ως JPEG, αυτό το αρχείο έρχεται σε περίπου 2 mb. Εάν αυτό το αρχείο αποθηκευόταν σε ακατέργαστη, ασυμπίεστη μορφή 24-bit RGB, το μέγεθος του αρχείου θα ήταν περίπου 36 Mb.

Εδώ έχουμε μια εικόνα αποθηκευμένη σε διαφορετικές ρυθμίσεις συμπίεσης. Η πρώτη εικόνα αποθηκεύεται στην προεπιλεγμένη ρύθμιση που μεγιστοποιεί την ποιότητα, η δεύτερη εικόνα στο 50% και η τελική εικόνα στο 90%, με αποτέλεσμα το μικρότερο μέγεθος αρχείου. Μπορείτε να εντοπίσετε τη διαφορά; Με ορισμένες φωτογραφίες φωτογραφιών, μπορεί να είναι δύσκολο να δει κανείς τη μείωση της ποιότητας, κάτι που αποτελεί απόδειξη του πόσο καλός είναι πραγματικά ο αλγόριθμος συμπίεσης.

Μια αλυσίδα βροχής με χαμηλή ρύθμιση συμπίεσης (517 Kb)

Η ίδια εικόνα με ρύθμιση συμπίεσης 50% (140 Kb)

Η ίδια εικόνα με ρύθμιση συμπίεσης 90% (46Kb)

Ενώ η συμπίεση φωτογραφιών χρησιμοποιώντας τη μέθοδο συμπίεσης JPEG οδηγεί σε εξαιρετικά αποτελέσματα, ενδέχεται να μην έχετε τα ίδια αποτελέσματα για άλλους τύπους εικόνων. Συγκεκριμένα, οι εικόνες που περιέχουν ευκρινείς άκρες ή χρώματα σε αντίθεση σε κοντινή απόσταση τείνουν να φαίνονται χειρότερες. Παραδείγματα αυτών των εικόνων, όπως τα λογότυπα εταιρειών και η τέχνη βιντεοπαιχνιδιών, είναι μερικοί από τους τύπους εικόνων που δεν λειτουργούν καλά με μεθόδους συμπίεσης με απώλειες όπως το JPEG.

Εδώ έχουμε ένα κομμάτι της τέχνης pixel του βιντεοπαιχνιδιού. η αρχική εικόνα στα αριστερά αποθηκεύεται ως PNG, το οποίο χρησιμοποιεί συμπίεση χωρίς απώλειες. Η δεύτερη εικόνα αποθηκεύεται ως JPEG χρησιμοποιώντας μια ρύθμιση συμπίεσης 50%, με την εικόνα στα δεξιά χρησιμοποιώντας μια ρύθμιση συμπίεσης 90%. Όχι μόνο βλέπουμε θάμπωμα/αιμορραγία μεταξύ των καθαρών και αντίθετων χρωμάτων, που οδηγεί σε μια εμφανώς φτωχότερη αναπαράσταση της αρχικής εικόνας, αλλά τα μεγέθη των αρχείων είναι στην πραγματικότητα πολύ μεγαλύτερα για τις εκδόσεις JPEG από την αρχική εικόνα PNG. Αυτό δείχνει τη σημασία της επιλογής της σωστής μορφής αρχείου για τον τύπο της εικόνας που δημιουργείτε. Οι μορφές που βασίζονται σε απώλεια συμπίεσης, όπως το JPEG, δεν είναι κατάλληλες για όλες τις εικόνες.

Κάποια τέχνη βιντεοπαιχνιδιών στην αρχική τους μορφή PNG (12Kb)

Το ίδιο παιχνίδι τέχνης με ρύθμιση συμπίεσης 50% (55Kb)

Το ίδιο παιχνίδι τέχνης με ρύθμιση συμπίεσης 90% (23Kb)

Συμπίεση ήχου με απώλεια

Με τα αρχεία ήχου, η πιο κοινή μέθοδος συμπίεσης με απώλειες είναι Ψυχοακουστική, στο οποίο αναλύεται ο ήχος που περιέχεται στο αρχείο ήχου και αφαιρούνται ορισμένοι ήχοι που δεν ακούγονται στο ανθρώπινο αυτί. Αυτό μπορεί να αποφέρει σημαντική εξοικονόμηση σε μεγέθη αρχείων χωρίς ο ακροατής να παρατηρήσει απώλεια ποιότητας.

Ένα παράδειγμα των ειδών εξοικονόμησης πόρων μπορεί να δει κανείς με τον ήχο που είναι αποθηκευμένος σε ένα CD (CD). Ένα τυπικό CD μπορεί να χωρέσει 80 λεπτά ήχου, που ανέρχονται σε περίπου 700 Mb δεδομένων. Για να εξασφαλιστεί η μέγιστη εμπειρία ακρόασης, αυτός ο ήχος αποθηκεύεται σε υψηλής ποιότητας, ασυμπίεστη μορφή.

Αν μετατρέψατε αυτά τα 80 λεπτά ήχου σε μέτριας ποιότητας (128 kbps )MP3 αρχείο, το αρχείο που προκύπτει θα είναι περίπου 74 Mb.

Συμπίεση βίντεο με απώλεια

Οι τεχνικές συμπίεσης που χρησιμοποιούνται σε μορφές αρχείων ταινίας, όπως το MPEG, μεταφέρουν τη συμπίεση εικόνας με απώλειες που περιγράφηκε προηγουμένως για αρχεία JPEG στο λογικό επόμενο βήμα, το οποίο είναι όχι μόνο η αφαίρεση διπλών στοιχείων κάθε καρέ αλλά και η αφαίρεση επαναλαμβανόμενων ακολουθιών μεταξύ των μεμονωμένων καρέ του ταινία. Αυτό το επίπεδο συμπίεσης, εάν γίνει σε μια λογική ρύθμιση συμπίεσης, οδηγεί σε ένα αρχείο βίντεο χωρίς αξιοσημείωτη απώλεια στις λεπτομέρειες. Μαζί με τη συμπίεση εικόνας, ο ήχος σε ένα τυπικό αρχείο βίντεο MPEG συμπιέζεται χρησιμοποιώντας συμπίεση MP3, καθιστώντας τη μορφή MPEG βέλτιστη για την αποθήκευση αρχείων βίντεο.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη συμπίεση με απώλειες, βλ αυτό το άρθρο που πηγαίνει σε περισσότερες λεπτομέρειες από ό, τι έχουμε καλύψει εδώ.