Tapskompresjon

Tapskomprimering er en metode som brukes av bilde-, video-, lyd- og andre medieformater som et middel til å redusere størrelsen på en bestemt fil. Den gjør dette ved å forkaste data som sannsynligvis ville gå ubemerket hen for å forenkle filinnholdet, noe som muliggjør mer effektiv koding og dermed reduserer størrelsen på den endelige lagrede filen.

Det motsatte av komprimering med tap er selvfølgelig tapsfri komprimering, der fildata komprimeres ved hjelp av metoder som ikke vil resultere i tap av detaljer. Vi går inn komprimering uten tap her.

Hvorfor bryr du deg om filstørrelsen, sier du her. Mindre filstørrelser betyr mindre lagringsplass er nødvendig for å lagre filen, og mindre båndbredde er nødvendig hvis du trenger å laste opp eller sende filen på e-post.

Bildekomprimering med tap

Et eksempel på filkomprimering med tap er det velkjente bildeformatet JPEG. Når et bilde lagres i dette formatet, blir lignende deler av bildet identifisert og lagret på en måte som ikke dupliserer dem, noe som sparer store mengder plass i prosessen. Betydelige besparelser kan gjøres innenfor ethvert fotografisk fargebilde, siden det er mange tusen farger, hvorav mange er veldig like, og noen av disse lignende fargene kan forkastes.

For å sammenligne hvor mye en bildefil kan komprimeres ved hjelp av denne prosessen, kan vi inspisere et bilde tatt med et gjennomsnittlig 12-megapiksel kamera hvis pikseloppløsning er rundt 4080x3072. Lagret som en JPEG, kommer denne filen på rundt 2 MB. Hvis denne filen ble lagret i et rå, ukomprimert 24-bit RGB-format, ville filstørrelsen være rundt 36Mb.

Her har vi et bilde lagret med forskjellige komprimeringsinnstillinger. Det første bildet lagres med standardinnstillingen som maksimerer kvaliteten, det andre bildet ved 50 % og det siste bildet ved 90 %, noe som resulterer i den minste filstørrelsen. Kan du se forskjellen? Med noen fotobilder kan det være vanskelig å se reduksjonen i kvalitet, noe som er et bevis på hvor god komprimeringsalgoritmen egentlig er.

En regnkjede med lav kompresjonsinnstilling (517Kb)

Det samme bildet med en komprimeringsinnstilling på 50 % (140Kb)

Det samme bildet med en komprimeringsinnstilling på 90 % (46Kb)

Selv om komprimering av bilder ved hjelp av JPEG-komprimeringsmetoden fører til flotte resultater, kan det hende du ikke får de samme resultatene for andre typer bilder. Spesielt bilder som inneholder skarpe kanter eller kontrasterende farger i umiddelbar nærhet har en tendens til å se dårligere ut. Eksempler på disse bildene, for eksempel firmalogoer og videospillkunst, er noen av bildetypene som ikke fungerer godt med tapskomprimeringsmetoder som JPEG.

Her har vi et stykke videospillpikselkunst; det originale bildet til venstre lagres som en PNG, som bruker tapsfri komprimering. Det andre bildet lagres som en JPEG med en komprimeringsinnstilling på 50 %, mens bildet til høyre bruker en komprimeringsinnstilling på 90 %. Ikke bare ser vi uskarphet/blødning sammen av de skarpe og kontrasterende fargene, noe som fører til en synlig dårligere representasjon av originalbildet, men filstørrelsene er faktisk mye større for JPEG-versjonene enn det originale PNG-bildet. Dette illustrerer viktigheten av å velge riktig filformat for den typen bilde du lager. Tapsbaserte komprimeringsbaserte formater, for eksempel JPEG, er ikke egnet for alle bilder.

Noe videospillkunst i det originale PNG-formatet (12Kb)

Den samme spillkunsten med en komprimeringsinnstilling på 50 % (55Kb)

Den samme spillkunsten med en komprimeringsinnstilling på 90 % (23Kb)

Tapslydkomprimering

Med lydfiler er den vanligste metoden for tapskomprimering Psykoakustikk, der lyden i lydfilen analyseres og visse lyder som ikke ville være hørbare for det menneskelige øret fjernes. Dette kan gi betydelige besparelser i filstørrelser uten at lytteren merker noe tap av kvalitet.

Et eksempel på hva slags besparelser som kan gjøres kan sees med lyd lagret på en CD (CD). En typisk CD kan inneholde 80 minutter med lyd, noe som utgjør rundt 700 Mb data. For å sikre den beste lytteopplevelsen er denne lyden lagret i et ukomprimert format av høy kvalitet.

Hvis du konverterte de 80 minuttene med lyd til en middels kvalitet (128 kbps )MP3 fil, vil den resulterende filen være rundt 74 Mb.

Taps videokomprimering

Komprimeringsteknikker som brukes i filmfilformater som MPEG tar den tapende bildekomprimeringen som er beskrevet tidligere for JPEG-filer til det logiske neste trinnet, som er å ikke bare fjerne dupliserte elementer av hvert bilde, men også fjerne gjentatte sekvenser mellom de individuelle framene i film. Dette komprimeringsnivået, hvis det gjøres med en rimelig komprimeringsinnstilling, resulterer i en videofil uten merkbart tap i detalj. Sammen med bildekomprimering blir lyd i en typisk MPEG-videofil komprimert ved hjelp av MP3-komprimering, noe som gjør MPEG-formatet optimalt for lagring av videofiler.

For mer informasjon om komprimering med tap, se denne artikkelen som går mer i detalj enn vi har omtalt her.