Förlustig kompression

Förlustkomprimering är en metod som används av bild-, video-, ljud- och andra medieformat som ett sätt att minska storleken på en viss fil. Den gör detta genom att kassera data som sannolikt skulle gå obemärkt förbi för att förenkla filinnehållet, vilket möjliggör effektivare kodning och därmed minskar storleken på den slutgiltiga sparade filen.

Motsatsen till förlustfri komprimering är naturligtvis förlustfri komprimering, där fildata komprimeras med metoder som inte kommer att resultera i någon förlust av detaljer. Vi går in icke-förlustig komprimering här.

Varför skulle du bry dig om filstorleken jag här säger du. Mindre filstorlekar betyder mindre lagringsutrymme behövs för att lagra filen, och mindre bandbredd behövs om du behöver ladda upp eller mejla filen.

Förlustig bildkomprimering

Ett exempel på förlustfilkomprimering är det välkända bildformatet JPEG. När en bild sparas i det här formatet identifieras liknande delar av bilden och lagras på ett sätt som inte duplicerar dem, vilket sparar stora mängder utrymme i processen. Avsevärda besparingar kan göras inom alla fotografiska färgbilder, eftersom det finns många tusen färger, varav många är väldigt lika, och några av dessa liknande färger kan kasseras.

För att jämföra hur mycket en bildfil kan komprimeras med den här processen kan vi inspektera ett foto taget med en genomsnittlig 12-megapixelkamera vars pixelupplösning är runt 4080x3072. Sparad som en JPEG, kommer den här filen in på cirka 2 MB. Om den här filen sparades i ett rått, okomprimerat 24-bitars RGB-format skulle filstorleken vara cirka 36 Mb.

Här har vi en bild sparad med olika komprimeringsinställningar. Den första bilden sparas med standardinställningen som maximerar kvaliteten, den andra bilden vid 50 % och den sista bilden vid 90 %, vilket resulterar i den minsta filstorleken. Kan du se skillnaden? Med vissa fotobilder kan det vara svårt att se kvalitetsminskningen, vilket är ett bevis på hur bra komprimeringsalgoritmen verkligen är.

En regnkedja med låg kompressionsinställning (517Kb)

Samma bild med en komprimeringsinställning på 50 % (140Kb)

Samma bild med en komprimeringsinställning på 90 % (46Kb)

Även om komprimering av foton med komprimeringsmetoden JPEG leder till fantastiska resultat, kanske du inte får samma resultat för andra typer av bilder. I synnerhet bilder som innehåller skarpa kanter eller kontrasterande färger i närheten tenderar att se sämre ut. Exempel på dessa bilder, som företagslogotyper och videospelskonst, är några av de bildtyper som inte fungerar bra med förlustkompressionsmetoder som JPEG.

Här har vi ett stycke videospelspixelkonst; originalbilden till vänster sparas som en PNG, som använder förlustfri komprimering. Den andra bilden sparas som en JPEG med en 50 % komprimeringsinställning, med bilden till höger med en 90 % komprimeringsinställning. Vi ser inte bara att de skarpa och kontrasterande färgerna blir suddiga/blödande, vilket leder till en synbart sämre representation av originalbilden, utan filstorlekarna är faktiskt mycket större för JPEG-versionerna än den ursprungliga PNG-bilden. Detta illustrerar vikten av att välja rätt filformat för den typ av bild du skapar. Förlustbaserade komprimeringsbaserade format, som JPEG, är inte lämpliga för alla bilder.

Viss videospelskonst i originalformat PNG (12Kb)

Samma spelkonst med en komprimeringsinställning på 50 % (55Kb)

Samma spelkonst med en komprimeringsinställning på 90 % (23Kb)

Förlustig ljudkomprimering

Med ljudfiler är den vanligaste metoden för förlustkomprimering Psykoakustik, där ljud som finns i ljudfilen analyseras och vissa ljud som inte skulle vara hörbara för det mänskliga örat tas bort. Detta kan ge avsevärda besparingar i filstorlekar utan att lyssnaren märker någon kvalitetsförlust.

Ett exempel på vilka typer av besparingar som kan göras kan ses med ljud lagrat på en CD-skiva. En typisk CD-skiva kan innehålla 80 minuters ljud, vilket motsvarar cirka 700 Mb data. För att säkerställa den bästa lyssningsupplevelsen lagras detta ljud i ett högkvalitativt, okomprimerat format.

Om du konverterade de 80 minuterna av ljud till en mediumkvalitet (128kbps )MP3 fil, skulle den resulterande filen vara cirka 74 Mb.

Förlustig videokomprimering

Komprimeringstekniker som används inom filmfilformat som MPEG tar den förlustiga bildkomprimeringen som beskrivits tidigare för JPEG-filer till det logiska nästa steget, vilket är att inte bara ta bort dubbletter av varje bildruta utan också ta bort upprepade sekvenser mellan de individuella bildrutorna i film. Denna nivå av komprimering, om den görs med en rimlig komprimeringsinställning, resulterar i en videofil utan märkbar förlust i detalj. Tillsammans med bildkomprimering komprimeras ljud i en typisk MPEG-videofil med MP3-komprimering, vilket gör MPEG-formatet optimalt för att lagra videofiler.

För mer information om komprimering med förlust, se Denna artikel som går in mer i detalj än vi har behandlat här.