Как работает сжатие файлов?

Реклама

Сжатие файлов является основной частью работы Интернета. Это позволяет нам передавать файлы, которые в противном случае потребовали бы слишком большой пропускной способности и времени. Всякий раз, когда вы получаете доступ к файлам ZIP или просматриваете изображения в формате JPEG, вы получаете выгоду от сжатия файлов.

Таким образом, в какой-то момент вы, вероятно, задали вопрос: как работает сжатие файлов? Вот основной взгляд на то, как работает сжатие.

Что означает сжатие?

Проще говоря, сжатие файла (или сжатие данных) является актом уменьшения размера файла при сохранении исходных данных. Это позволяет файлу занимать меньше места на устройстве хранения данных, а также облегчает его передачу через Интернет или другим способом.

Важно отметить, что сжатие не бесконечно. Хотя сжатие файла в ZIP уменьшает его размер, вы не можете продолжать сжатие файла, чтобы еще больше уменьшить его размер до нуля.

Обычно сжатие файлов делится на два основных типа: с потерями и без потерь. Давайте посмотрим, как они оба работают по очереди.

Как работает сжатие файлов: сжатие с потерями

Сжатие с потерями уменьшает размер файла, удаляя ненужные биты информации. Это наиболее распространенный формат изображений, видео и аудио, где нет необходимости в идеальном представлении исходного мультимедиа. Многие распространенные форматы для этих типов носителей используют сжатие с потерями; MP3 и JPEG — два популярных примера.

MP3 не содержит всей аудиоинформации из оригинальной записи — вместо этого он выбрасывает некоторые звуки, которые люди не могут слышать. В любом случае вы не заметите, что они отсутствуют, поэтому удаление этой информации приведет к меньшему размеру файла, практически без недостатков.

Аналогично, файлы JPEG удаляют ненужные части изображений. Например, в изображении, содержащем голубое небо, сжатие JPEG может изменить все пиксели неба на один или два оттенка синего вместо использования десятков различных оттенков.

Однако чем сильнее вы сжимаете файл, тем заметнее становится снижение качества. Вы, вероятно, испытали это с грязными файлами MP3, загруженными на YouTube. Например, сравните этот высококачественный музыкальный трек:

С этой сильно сжатой версией той же песни:

Сжатие с потерями подходит, когда файл содержит больше информации, чем нужно для ваших целей. Например, допустим, у вас есть огромный файл изображения RAW. Хотя вы, вероятно, хотите сохранить это качество при печати изображения на большом баннере, бессмысленно загружать файл RAW в Facebook.

Изображение содержит так много данных, что не заметно при просмотре на сайтах социальных сетей. Сжатие изображения в высококачественный JPEG выбрасывает некоторую информацию, но изображение выглядит почти невооруженным глазом. Смотрите наше сравнение популярных форматов изображений

JPEG, GIF или PNG? Типы файлов изображений объяснены и протестированы



JPEG, GIF или PNG? Типы файлов изображений объяснены и протестированы
Знаете ли вы различия между JPEG, GIF, PNG и другими типами файлов изображений? Знаете ли вы, когда следует использовать один вместо другого? Не бойся, MakeUseOf все объясняет!
Прочитайте больше

для более глубокого взгляда на это.

Сжатие с потерями в общем использовании

Как мы уже упоминали, сжатие с потерями отлично подходит для большинства видов носителей. В связи с этим жизненно важно, чтобы такие компании, как Spotify и Netflix, постоянно передавали огромные объемы информации. Максимальное уменьшение размера файла при сохранении качества делает их работу более эффективной. Можете ли вы представить, было ли каждое видео YouTube храниться и передаваться в оригинальном несжатом формате?

Но сжатие с потерями не очень хорошо работает с файлами, для которых важна вся информация. Например, использование сжатия с потерями в текстовом файле или электронной таблице приведет к искаженному выводу. Вы действительно не можете ничего выбросить без серьезного вреда для конечного продукта.

При сохранении в формате с потерями, вы часто можете установить уровень качества. Например, многие графические редакторы имеют ползунок для выбора качества JPEG от 0 до 100.

Сохранить как сжатый JPEG в низком качестве

Экономия на уровне 90 или 80 процентов приводит к небольшому уменьшению размера файла, с небольшой разницей в глазах. Но сохранение в плохом качестве или повторное сохранение одного и того же файла в формате с потерями ухудшит его.

Ниже вы можете увидеть пример этого (нажмите, чтобы увидеть увеличенные изображения). Слева оригинальное изображение, загруженное с Pixabay в формате JPEG. Среднее изображение является результатом сохранения его в формате JPEG с 50-процентным качеством. И самое правое изображение показывает исходное изображение, сохраненное вместо этого в формате JPEG с 10-процентным качеством.

На первый взгляд среднее изображение выглядит не так уж плохо. Вы можете заметить артефакты по краям коробок только при увеличении. Конечно, самое правое изображение сразу выглядит ужасно.

Перед кадрированием для загрузки размеры файлов составляли 874 КБ, 310 КБ и 100 КБ соответственно.

Как работает сжатие файлов: сжатие без потерь

Сжатие без потерь — это способ уменьшить размер файла, чтобы вы могли идеально восстановить исходный файл. В отличие от сжатия с потерями, он не выдает никакой информации. Вместо этого сжатие без потерь по существу работает за счет устранения избыточности.

Давайте рассмотрим простой пример, чтобы показать, что это значит. Ниже стопка из 10 кирпичей: два синих, пять желтых и три красных. Этот стек — простой способ проиллюстрировать эти блоки, но есть и другой способ сделать это.

Как работает сжатие файлов? Пример кирпича без потерь

Вместо того, чтобы показывать все 10 блоков, мы можем удалить все цвета, кроме одного. Затем, если мы используем цифры, чтобы показать, сколько кирпичей каждого цвета было, мы представили точно такой же бит информации, используя гораздо меньше кирпичей. Вместо 10 кирпичей нам теперь нужно только три.

как работает сжатие файлов: блоки сжатия без потерь

Это простая иллюстрация того, как возможно сжатие без потерь. Он хранит ту же информацию более эффективным способом, удаляя избыточность. Рассмотрим реальный файл, где строка ниже:

mmmmmuuuuuuuoooooooooooo

Можно «сжать» до следующей, гораздо более короткой формы:

m5u7o12

Это позволяет нам использовать семь символов вместо 24 для представления одних и тех же данных, что является значительной экономией.

Сжатие без потерь в повседневном использовании

Пример архивации файлов Windows

Как мы упоминали выше, сжатие без потерь важно в тех случаях, когда вы не можете удалить исходный файл. Если вам интересно, как работают ZIP-файлы, это ответ.

Когда вы создаете ZIP-файл из исполняемой программы Windows, он использует сжатие без потерь. Сжатие файла ZIP является более эффективным способом хранения программы, но когда вы распаковываете (распаковываете) ее, вся оригинальная информация присутствует. Если вы использовали сжатие с потерями для сжатия исполняемых файлов, распакованная версия будет повреждена и непригодна для использования.

Распространенные форматы без потерь включают PNG для изображений, FLAC для аудио и ZIP. Форматы видео без потерь редки, потому что они занимают огромное количество места.

Когда использовать сжатие с потерями против сжатия без потерь

Экспорт MP3 в Audacity

Теперь, когда мы рассмотрели обе формы сжатия файлов, вы можете задаться вопросом, когда следует использовать одну или другую. Как выясняется, «лучшей» формы сжатия не существует — все зависит от того, для чего вы используете файлы.

В общем, вы должны использовать сжатие без потерь, если вы хотите получить идеальную копию исходного материала, и сжатие с потерями, если недостаточно хорошая копия. Давайте посмотрим на другой пример, чтобы увидеть, как они могут работать в гармонии.

Скажем, вы только что откопали свою старую коллекцию CD и хотите оцифровать ее

Как конвертировать CD, кассеты и мини-диски в MP3



Как конвертировать CD, кассеты и мини-диски в MP3
Если у вас есть старые компакт-диски, кассеты, мини-диски или виниловые пластинки, от которых вы хотите избавиться, пришло время оцифровать вашу коллекцию. Вот все, что вам нужно знать.
Прочитайте больше

так что у вас есть вся музыка на вашем компьютере. Когда вы копируете свои компакт-диски, имеет смысл использовать такой формат, как FLAC, который без потерь. Это позволяет вам иметь мастер-копию на вашем компьютере, которая так же хороша, как и оригинальный компакт-диск.

Позже, возможно, вы захотите поставить музыку на телефон или старый MP3-плеер, чтобы вы могли слушать на ходу. Возможно, вам не нужно, чтобы ваша музыка была в идеальном качестве, поэтому вы можете конвертировать файлы FLAC в MP3.

Как конвертировать FLAC в MP3 бесплатно



Как конвертировать FLAC в MP3 бесплатно
Вам нужно конвертировать аудио файлы FLAC в MP3? Тогда вот бесплатные приложения, которые вы должны проверить на Windows, Mac, Linux и в Интернете.
Прочитайте больше

, Это дает вам аудиофайл, который по-прежнему идеально подходит для прослушивания, но не занимает много места на вашем мобильном устройстве. Качество MP3, преобразованного из FLAC, будет таким же хорошим, как если бы вы создали сжатый MP3 прямо с оригинального CD.

Тип данных, представленных в файле, также может определять, какой тип сжатия является лучшим. Поскольку в PNG-изображениях используется сжатие без потерь, они предлагают небольшие размеры файлов для изображений с большим равномерным пространством, например, компьютерные снимки экрана. Тем не менее, вы заметите, что PNG занимают гораздо больше места, когда они представляют собой смесь цветов на реальных фотографиях.

Проблемы во время сжатия файлов

Как мы уже видели, преобразование форматов с потерями в формат потерь — это хорошо, равно как и преобразование одного формата без потерь в другой. Однако вы никогда не должны конвертировать формат с потерями в без потерь и должны остерегаться преобразования одного формата с потерями в другой.

Преобразование форматов с потерями в без потерь просто пустая трата пространства. Помните, что форматы с потерями выбрасывают данные; восстановить эти данные невозможно.

Скажем, у вас есть 3MB MP3-файл. Преобразование этого в FLAC может привести к 30-мегабайтному файлу, но эти 30-мегабайтные содержат точные звуки, которые сделал гораздо меньший MP3. Преобразование обратно в формат без потерь не «восстанавливает» информацию, которую выбросило сжатие MP3.

Наконец, как упоминалось ранее, преобразование одного формата с потерями в другой (или многократное сохранение в том же формате) приведет к дальнейшему снижению качества. Каждый раз, когда вы применяете сжатие с потерями, вы теряете больше деталей. Это становится все более и более заметным, пока файл по существу не разрушен.

Как работает компрессия? Теперь ты знаешь

Мы рассмотрели как сжатие с потерями, так и сжатие без потерь, чтобы увидеть, как они работают. Теперь вы знаете, как можно сохранить файл в меньшем размере, чем его первоначальная форма, и как выбрать лучший метод для ваших нужд.

Конечно, алгоритмы, которые определяют, какие данные выбрасываются в методах с потерями и как лучше хранить избыточные данные при сжатии без потерь, намного сложнее, чем мы объясняли здесь. На эту тему можно найти гораздо больше, если вам интересно.

Пробовал сжатие без потерь и нужно что-то отправить другу? Попробуйте эти быстрые способы передачи больших файлов онлайн

5 быстрых и бесплатных веб-приложений для передачи больших файлов локально или онлайн



5 быстрых и бесплатных веб-приложений для передачи больших файлов локально или онлайн
Существует несколько способов передачи больших файлов между компьютерами, но эти веб-приложения бесплатны и эффективны. Вам, вероятно, больше ничего не понадобится.
Прочитайте больше

,

Похожие записи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *