Kompresja stratna
Kompresja stratna to metoda stosowana w przypadku obrazów, wideo, audio i innych formatów multimediów w celu zmniejszenia rozmiaru określonego pliku. Robi to poprzez odrzucanie danych, które prawdopodobnie pozostałyby niezauważone, aby uprościć zawartość pliku, co umożliwia bardziej wydajne kodowanie, a tym samym zmniejsza rozmiar ostatecznie zapisanego pliku.
Przeciwieństwem kompresji stratnej jest oczywiście kompresja bezstratna, podczas której dane pliku są kompresowane metodami, które nie powodują utraty szczegółów. Wchodzimy w tutaj kompresja bezstratna.
Dlaczego miałbyś przejmować się rozmiarem pliku, o którym mówię. Mniejsze rozmiary plików oznaczają, że do przechowywania pliku potrzeba mniej miejsca na dysku i potrzebna jest mniejsza przepustowość, jeśli chcesz przesłać plik lub wysłać go pocztą elektroniczną.
Stratna kompresja obrazu
Przykładem stratnej kompresji plików jest dobrze znany format obrazu JPEG. Gdy obraz jest zapisywany w tym formacie, podobne części obrazu są identyfikowane i przechowywane w sposób uniemożliwiający ich powielanie, co pozwala zaoszczędzić dużo miejsca. W przypadku dowolnego kolorowego obrazu fotograficznego można poczynić znaczne oszczędności, ponieważ istnieje wiele tysięcy kolorów, z których wiele jest bardzo podobnych, a niektóre z tych podobnych kolorów można odrzucić.
Aby porównać, jak bardzo plik obrazu może zostać skompresowany przy użyciu tego procesu, możemy sprawdzić zdjęcie wykonane przeciętnym 12-megapikselowym aparatem, którego rozdzielczość pikseli wynosi około 4080x3072. Zapisany jako JPEG plik ten ma rozmiar około 2 MB. Jeśli ten plik został zapisany w surowym, nieskompresowanym 24-bitowym formacie RGB, rozmiar pliku wyniósłby około 36 MB.
Tutaj mamy obraz zapisany z różnymi ustawieniami kompresji. Pierwszy obraz jest zapisywany przy ustawieniu domyślnym, które maksymalizuje jakość, drugi przy 50%, a końcowy przy 90%, co daje najmniejszy rozmiar pliku. Można dostrzec różnicę? W przypadku niektórych zdjęć może być trudno dostrzec spadek jakości, co świadczy o tym, jak dobry jest algorytm kompresji.
Łańcuch przeciwdeszczowy z niskim ustawieniem kompresji (517Kb)
Ten sam obraz z ustawieniem kompresji 50% (140 KB)
Ten sam obraz z ustawieniem kompresji 90% (46 KB)
Kompresja zdjęć przy użyciu metody kompresji JPEG zapewnia doskonałe rezultaty, ale w przypadku innych typów obrazów wyniki mogą nie być takie same. W szczególności obrazy zawierające ostre krawędzie lub kontrastujące kolory znajdujące się blisko siebie zwykle wyglądają gorzej. Przykłady takich obrazów, takich jak logo firmy i grafika z gier wideo, to niektóre typy obrazów, które nie działają dobrze w przypadku metod kompresji stratnej, takich jak JPEG.
Tutaj mamy kawałek grafiki pikselowej z gry wideo; oryginalny obraz po lewej stronie jest zapisywany w formacie PNG, w którym zastosowano kompresję bezstratną. Drugi obraz jest zapisywany w formacie JPEG przy ustawieniu kompresji 50%, a obraz po prawej stronie przy ustawieniu kompresji 90%. Nie tylko widzimy rozmycie/zlewanie się ostrych i kontrastujących kolorów, co prowadzi do wyraźnie gorszej reprezentacji oryginalnego obrazu, ale rozmiary plików są w rzeczywistości znacznie większe w przypadku wersji JPEG niż oryginalnego obrazu PNG. To pokazuje, jak ważny jest wybór odpowiedniego formatu pliku dla typu tworzonego obrazu. Formaty oparte na kompresji stratnej, takie jak JPEG, nie są odpowiednie dla wszystkich obrazów.
Niektóre grafiki z gier wideo w oryginalnym formacie PNG (12 KB)
Ta sama grafika gry z ustawieniem kompresji 50% (55 KB)
Ta sama grafika gry z ustawieniem kompresji 90% (23 KB)
Stratna kompresja dźwięku
W przypadku plików audio najpopularniejszą metodą kompresji stratnej jest Psychoakustyka, w którym analizowany jest dźwięk zawarty w pliku dźwiękowym i usuwane są pewne dźwięki, które nie byłyby słyszalne dla ludzkiego ucha. Może to zapewnić znaczne oszczędności w rozmiarach plików, bez zauważania przez słuchacza jakiejkolwiek utraty jakości.
Przykładem oszczędności, jakie można poczynić, jest nagranie audio zapisane na płycie kompaktowej (CD). Typowa płyta CD może pomieścić 80 minut dźwięku, co daje około 700 MB danych. Aby zapewnić najlepsze wrażenia słuchowe, dźwięk jest przechowywany w wysokiej jakości, nieskompresowanym formacie.
Jeśli przekonwertujesz te 80 minut dźwięku na dźwięk średniej jakości (128 kb/s )MP3 plik wynikowy będzie miał około 74 MB.
Stratna kompresja wideo
Techniki kompresji stosowane w formatach plików filmowych, takich jak MPEG, przenoszą stratną kompresję obrazu opisaną wcześniej dla plików JPEG do logicznego następnego kroku, który polega nie tylko na usunięciu zduplikowanych elementów każdej klatki, ale także usunięciu powtarzających się sekwencji pomiędzy poszczególnymi klatkami film. Ten poziom kompresji, jeśli zostanie wykonany przy rozsądnych ustawieniach kompresji, daje w wyniku plik wideo bez zauważalnej utraty szczegółów. Oprócz kompresji obrazu, dźwięk w typowym pliku wideo MPEG jest kompresowany przy użyciu kompresji MP3, dzięki czemu format MPEG jest optymalny do przechowywania plików wideo.
Więcej informacji na temat kompresji stratnej można znaleźć w artykule Ten artykuł który zawiera więcej szczegółów, niż tu omówiliśmy.
