Jak se soubory komprimují. Pochopení kompresních technik

Jaké jsou druhy komprese?

Komprese dat lze rozdělit do dvou základních kategorií:

Ztrátová komprese – při kompresi jsou některé informace nenávratně ztraceny a nelze je zpět zrekonstruovat. …
Bezeztrátová komprese – obvykle není tak účinná jako ztrátová komprese dat.

Další informace najdete na cs.wikipedia.org

Představte se: Běžnou metodou pro zmenšení velikosti digitálních souborů bez ztráty jejich informací je komprese souborů. Komprese souborů může snížit nároky na úložiště a zjednodušit jejich přenos, ať už se jedná o dokumenty, obrázky, videa nebo jakýkoli jiný druh souborů. V tomto příspěvku se podíváme na to, jak se soubory komprimují, jaký to má vliv na obrazové soubory, jak souvisí komprese a kvalita souborů, jak komprimovat velké soubory a jak zipování ovlivňuje velikost souborů. Pochopení komprese souborů: Když se informace zakódují tak, aby se odstranila nadbytečnost a zmenšila velikost souboru, označuje se tento proces jako komprese souborů. Redundance je označení pro nadbytečné informace nebo vzory v souboru, které lze odstranit nebo efektivněji reprezentovat. Toho se dosahuje pomocí kompresních technik, které umožňují kompaktnější reprezentaci nahrazením opakujících se vzorů kratšími symboly nebo kódy.

Komprese souborů pro obrázky:

Kompresní metody pro obrazové soubory se snaží minimalizovat velikost souboru při zachování přijatelné úrovně vizuální kvality. Bezztrátová a ztrátová komprese jsou dvě hlavní formy komprese obrázků.

1. Bezeztrátová komprese: Algoritmy, které používají bezeztrátovou kompresi, zmenšují soubory bez snížení kvality obrazu. Dosahují toho tím, že vyhledávají nadbytečná data a zbavují se jich. Příkladem bezeztrátové komprese jsou formáty PNG a GIF. Bezztrátová komprese dokáže zmenšit soubory bez ztráty kvality, i když nemohla dosáhnout stejné úrovně komprese jako ztrátové techniky.

2. Ztrátová komprese: Ztrátové kompresní metody záměrně vylučují některá obrazová data, aby dosáhly vyššího kompresního poměru. To znamená, že dochází k určité ztrátě kvality obrazu. JPEG je známý standard ztrátové komprese, který se často používá pro fotografie a snímky. Uživatelé mohou určit kompromis mezi zmenšením velikosti souboru a kvalitou obrazu úpravou parametrů komprese. Má komprese souboru vliv na jeho kvalitu? Odpověď na tento dotaz závisí na typu použité komprese. Metody bezeztrátové komprese zachovávají všechna původní data, proto není kvalita souboru ovlivněna. Jak však název napovídá, při ztrátových kompresních technikách dochází ke ztrátě některých dat, což může mít za následek snížení kvality. Rozsah ztráty kvality závisí na citlivosti souboru na kompresní artefakty a na nastavení komprese. Zmenšení velikosti velkých souborů: Při sdílení nebo přenosu velkých souborů online může být komprese obzvláště výhodná. Existuje několik technik komprese obrovských souborů:

1. Zipová komprese: Běžnou technikou komprese souborů a složek je zipování. Využívá bezeztrátovou kompresní metodu známou jako algoritmus ZIP. Při zazipování souboru se vytvoří jeden archivní soubor (.zip), který zmenší velikost celého souboru tím, že obsahuje jeden nebo více komprimovaných souborů nebo adresářů. Ne všechny typy souborů lze komprimovat stejně a některé soubory, včetně mediálních souborů, které již byly komprimovány, nebo zašifrovaných dat, nemusí při zazipování výrazně zmenšit svou velikost.

2. Kompresní software: Existuje řada nástrojů pro kompresní software, které nabízejí sofistikovanější kompresní algoritmy a možnosti volby. Mezi často používané příklady patří WinRAR, 7-Zip a WinZip. Tyto aplikace často poskytují uživatelům větší kontrolu nad postupem komprese tím, že jim umožňují vybrat si z různých kompresních algoritmů, upravit nastavení a rozdělit soubory na několik částí pro jednodušší distribuci.

Shrnutí:

Užitečnou metodou pro minimalizaci velikosti souborů a maximalizaci úložného prostoru je komprese souborů. Soubory lze účinně komprimovat odstraněním nadbytečných informací a využitím řady kompresních algoritmů. O tom, zda použít bezeztrátovou nebo ztrátovou kompresi, rozhodují přesné potřeby souboru a zamýšlená rovnováha mezi zmenšením velikosti souboru a zachováním kvality. Velké soubory lze pro účely sdílení a přepravy komprimovat zazipováním nebo pomocí specializovaných kompresních nástrojů. Je však třeba vzít v úvahu druh komprimované položky, protože u některých souborů nemusí dojít k velkému zmenšení velikosti, protože jsou již komprimovány nebo zašifrovány.

FAQ

Jak se komprimuje soubor JPEG?

Kompresní formát obrázků JPEG (Joint Photographic Experts Group) je široce používán. Používá přístup ztrátové komprese ke zmenšení velikosti souboru při zachování přijatelného stupně vizuální kvality.

Postup komprese JPEG zahrnuje následující kroky:

1. Převod barevného prostoru: Pro rozdělení obrazu na jasovou (luma) a rozdílovou (chroma) složku se barevný prostor RGB běžně transformuje do barevného systému YCbCr. Díky tomuto převodu je možná účinnější komprese. 2. Převzorkování: Pro snížení rozlišení se chromatické složky často podvzorkují. Vzhledem k tomu, že lidské oči jsou citlivější na změny jasu než barvy, vyplývá z toho, že informace o barvě je zachována při nižším rozlišení než informace o jasu. 3. Diskrétní kosinová transformace (DCT): Obraz je rozdělen do bloků, které mají obvykle velikost 8×8 pixelů, a každý blok prochází matematickou transformací DCT. DCT představuje obraz jako součet různých frekvenčních složek převodem prostorové informace každého bloku na frekvenční informaci. 4. Kvantování: Převedené frekvenční složky jsou odděleny řadou předem stanovených hodnot známých jako kvantizační tabulky. Zaokrouhlením dat směrem dolů tento proces přináší ztrátu informací a zároveň umožňuje další kompresi. Kvantované frekvenční složky jsou následně komprimovány pomocí Huffmanova kódování.

5. Pro méně obvyklé hodnoty se používají delší kódy, zatímco pro často se opakující hodnoty v Huffmanově kódování se používají kratší kódy. Tím se snižuje celková velikost souboru.

6. Ukládání: K uložení komprimovaných obrazových dat spolu s požadovanými metadaty se používá formát souboru JPEG.

Je nezbytné si uvědomit, že komprese JPEG je ztrátová, což znamená, že za účelem dosažení lepšího kompresního poměru jsou některé obrazové informace vyřazeny. V důsledku toho dochází ke snížení velikosti souboru a snížení kvality obrazu.