Стиснення з втратами

Стиснення з втратами — це метод, який використовується у форматах зображень, відео, аудіо та інших мультимедійних форматах для зменшення розміру певного файлу. Це робиться шляхом відкидання даних, які, ймовірно, залишаться непоміченими, щоб спростити вміст файлу, що забезпечує більш ефективне кодування та, таким чином, зменшує розмір остаточного збереженого файлу.

Протилежністю стисненню з втратами є, звичайно, стиснення без втрат, при якому дані файлу стискаються за допомогою методів, які не призведуть до втрати деталей. Заходимо в стиснення без втрат тут.

Чому ви дбаєте про розмір файлу, який я тут ви кажете. Менші розміри файлів означають, що для зберігання файлів потрібно менше місця для зберігання, а також менша пропускна здатність, якщо вам потрібно завантажити файл або надіслати його електронною поштою.

Стиснення зображення з втратами

Прикладом стиснення файлів із втратами є відомий формат зображення JPEG. Коли зображення зберігається в цьому форматі, подібні частини зображення ідентифікуються та зберігаються таким чином, щоб вони не дублювалися, заощаджуючи значну кількість місця під час процесу. Можна значно заощадити на будь-якому кольоровому фотографічному зображенні, оскільки існує багато тисяч кольорів, багато з яких дуже схожі, і деякі з цих подібних кольорів можна викинути.

Щоб порівняти, наскільки файл зображення можна стиснути за допомогою цього процесу, ми можемо перевірити фотографію, зроблену середньою 12-мегапіксельною камерою з роздільною здатністю приблизно 4080x3072. Цей файл, збережений як JPEG, має розмір близько 2 Мб. Якби цей файл було збережено в необробленому нестисненому 24-розрядному форматі RGB, розмір файлу становив би близько 36 Мб.

Тут ми маємо зображення, збережене з різними параметрами стиснення. Перше зображення зберігається з налаштуванням за замовчуванням, яке максимізує якість, друге зображення – 50%, а остаточне зображення – 90%, що призводить до найменшого розміру файлу. Ви можете помітити різницю? На деяких фотозображеннях може бути важко помітити зниження якості, що є свідченням того, наскільки хорошим є насправді алгоритм стиснення.

Ланцюг від дощу з низьким ступенем стиснення (517Kb)

Те саме зображення зі стисненням 50% (140 Кб)

Те саме зображення зі стисненням 90% (46 Кб)

Хоча стиснення фотографій за допомогою методу стиснення JPEG дає чудові результати, ви можете не отримати таких же результатів для інших типів зображень. Зокрема, зображення з чіткими краями або контрастними кольорами на близькій відстані виглядають гірше. Приклади таких зображень, як-от логотипи компанії та зображення відеоігор, є одними з типів зображень, які погано працюють із методами стиснення з втратами, такими як JPEG.

Тут ми маємо фрагмент піксельного мистецтва відеоігор; оригінальне зображення зліва зберігається як PNG, де використовується стиснення без втрат. Друге зображення зберігається як JPEG із 50% стисненням, а зображення праворуч із 90% стисненням. Ми не тільки бачимо розмивання/злиття чітких і контрастних кольорів, що призводить до помітно гіршого представлення оригінального зображення, але розміри файлів насправді набагато більші для версій JPEG, ніж вихідне зображення PNG. Це ілюструє важливість вибору правильного формату файлу для типу зображення, яке ви створюєте. Формати на основі стиснення з втратами, наприклад JPEG, не підходять для всіх зображень.

Деякі зображення відеоігор в оригінальному форматі PNG (12 Кб)

Те саме зображення гри з налаштуванням стиснення 50% (55 Кб)

Те саме зображення гри зі стисненням 90% (23 Кб)

Стиснення аудіо з втратами

Для аудіофайлів найпоширенішим методом стиснення з втратами є Психоакустика, у якому аудіо, що міститься у звуковому файлі, аналізується та видаляються певні звуки, які не чутно людським вухом. Це може дати суттєву економію розміру файлу, не помічаючи слухачу жодної втрати якості.

Приклад того, яку економію можна зробити, можна побачити на аудіо, збереженому на компакт-диску (CD). Типовий компакт-диск може вмістити 80 хвилин аудіо, тобто приблизно 700 Мб даних. Щоб забезпечити найкращі враження від прослуховування, це аудіо зберігається у високоякісному форматі без стиснення.

Якщо ви перетворили ці 80 хвилин аудіо на середню якість (128 Кбіт/с )MP3 файлу, кінцевий файл матиме приблизно 74 Мб.

Стиснення відео з втратами

Методи стиснення, які використовуються у таких форматах відеофайлів, як MPEG, переводять стиснення зображень із втратами, описане раніше для файлів JPEG, на логічний наступний крок, який полягає не лише у видаленні повторюваних елементів кожного кадру, але й у видаленні повторюваних послідовностей між окремими кадрами фільм. Цей рівень стиснення, якщо його виконати з розумним налаштуванням стиснення, призводить до отримання відеофайлу без помітної втрати деталей. Разом із стисненням зображення, звук у типовому відеофайлі MPEG стискається за допомогою стиснення MP3, що робить формат MPEG оптимальним для зберігання відеофайлів.

Для отримання додаткової інформації про стиснення з втратами див Ця стаття який містить більше деталей, ніж ми розглянули тут.