Compressão com perda

A compactação com perdas é um método usado por imagem, vídeo, áudio e outros formatos de mídia como meio de reduzir o tamanho de um arquivo específico. Ele faz isso descartando dados que provavelmente passariam despercebidos para simplificar o conteúdo do arquivo, o que permite uma codificação mais eficiente e, assim, reduz o tamanho do arquivo final salvo.

O oposto da compactação com perdas é, obviamente, a compactação sem perdas, na qual os dados do arquivo são compactados usando métodos que não resultarão em perda de detalhes. Nós entramos compressão sem perdas aqui.

Por que você se importaria com o tamanho do arquivo que eu digo aqui. Tamanhos de arquivo menores significam menos espaço de armazenamento necessário para armazenar o arquivo e menos largura de banda se você precisar fazer upload ou enviar o arquivo por e-mail.

Compressão de imagem com perdas

Um exemplo de compactação de arquivo com perdas é o conhecido formato de imagem JPEG. Quando uma imagem é salva neste formato, partes semelhantes da imagem são identificadas e armazenadas de forma que não as dupliquem, economizando muito espaço no processo. Economias consideráveis ​​podem ser feitas em qualquer imagem fotográfica colorida, pois existem muitos milhares de cores, muitas das quais são muito semelhantes, e algumas dessas cores semelhantes podem ser descartadas.

Para comparar o quanto um arquivo de imagem pode ser compactado usando esse processo, podemos inspecionar uma foto tirada com uma câmera média de 12 megapixels cuja resolução de pixels é de cerca de 4080x3072. Salvo como JPEG, este arquivo tem cerca de 2 MB. Se esse arquivo fosse salvo em um formato bruto e descompactado de 24 bits RGB, o tamanho do arquivo seria em torno de 36 MB.

Aqui temos uma imagem salva com diferentes configurações de compactação. A primeira imagem é salva na configuração padrão que maximiza a qualidade, a segunda imagem em 50% e a imagem final em 90%, resultando no menor tamanho de arquivo. Você pode ver a diferença? Com algumas imagens fotográficas, pode ser difícil ver a redução na qualidade, o que é uma prova de quão bom é realmente o algoritmo de compressão.

Uma corrente de chuva com configuração de baixa compressão (517Kb)

A mesma imagem com configuração de compactação de 50% (140 KB)

A mesma imagem com configuração de compactação de 90% (46Kb)

Embora a compactação de fotos usando o método de compactação JPEG resulte em ótimos resultados, você pode não obter os mesmos resultados para outros tipos de imagens. Em particular, imagens contendo bordas nítidas ou cores contrastantes próximas tendem a ter uma aparência pior. Exemplos dessas imagens, como logotipos de empresas e arte de videogame, são alguns dos tipos de imagens que não funcionam bem com métodos de compactação com perdas como JPEG.

Aqui temos uma peça de pixel art de videogame; a imagem original à esquerda é salva como PNG, que utiliza compactação sem perdas. A segunda imagem é salva como JPEG usando uma configuração de compactação de 50%, com a imagem à direita usando uma configuração de compactação de 90%. Não apenas vemos desfoque/sangramento das cores nítidas e contrastantes, levando a uma representação visivelmente pior da imagem original, mas os tamanhos dos arquivos são na verdade muito maiores para as versões JPEG do que para a imagem original PNG. Isso ilustra a importância de escolher o formato de arquivo correto para o tipo de imagem que você está criando. Formatos baseados em compactação com perdas, como JPEG, não são adequados para todas as imagens.

Algumas artes de videogame em seu formato original PNG (12Kb)

A mesma arte do jogo com configuração de compactação de 50% (55Kb)

A mesma arte do jogo com configuração de compactação de 90% (23Kb)

Compressão de áudio com perdas

Com arquivos de áudio, o método mais comum de compactação com perdas é Psicoacústica, em que o áudio contido no arquivo de som é analisado e determinados sons que não seriam audíveis ao ouvido humano são removidos. Isso pode gerar economias substanciais no tamanho dos arquivos sem que o ouvinte perceba qualquer perda de qualidade.

Um exemplo dos tipos de economia a serem feitos pode ser visto com o áudio armazenado em um disco compacto (CD). Um CD típico pode conter 80 minutos de áudio, totalizando cerca de 700 MB de dados. Para garantir a melhor experiência auditiva, esse áudio é armazenado em um formato não compactado de alta qualidade.

Se você converteu esses 80 minutos de áudio em qualidade média (128kbps )MP3 arquivo, o arquivo resultante teria cerca de 74 MB.

Compressão de vídeo com perdas

As técnicas de compactação usadas em formatos de arquivo de filme, como MPEG, levam a compactação de imagem com perdas descrita anteriormente para arquivos JPEG para o próximo passo lógico, que é não apenas remover elementos duplicados de cada quadro, mas também remover sequências repetidas entre os quadros individuais do filme. Esse nível de compactação, se feito com uma configuração de compactação razoável, resulta em um arquivo de vídeo sem perda perceptível de detalhes. Junto com a compactação de imagem, o áudio de um arquivo de vídeo MPEG típico é compactado usando a compactação MP3, tornando o formato MPEG ideal para armazenar arquivos de vídeo.

Para obter mais informações sobre compactação com perdas, consulte Este artigo que entra em mais detalhes do que abordamos aqui.