بایگانی برچسب‌ها : فشرده سازی

فشرده سازی داده Data Compression

فشرده سازی داده یا Data Compression چیست؟

فشرده سازی داده (Data Compression) به فرایندی گفته می‌شود که طی آن داده‌ها با استفاده از تعداد کمتری بیت کدگذاری می‌شوند.

روش‌های فشرده‌سازی به لحاظ از دست رفتن داده‌ها به دو نوع کلی تقسیم می‌شود: اتلافی (Lossy) و غیراتلافی (Lossless). در فشرده سازی اتلافی با حذف بخشی از داده‌ها (داده‌های با اهمیت کمتر) و تخمین‌های نسبی از محتوای اصلی، نمایی تقریبی از نسخه‌ی اصلی ارائه می‌شود. اما در فشرده سازی غیراتلافی هیچ چیز از دست نمی‌رود و می‌توان داده‌های اصلی را از روی داده‌های فشرده شده به صورت دقیق بازیابی نمود.

فشرده سازی منجر می‌شود داده‌ها به فضای ذخیره‌سازی کمتر و هم‌چنین پهنای باند کمتری برای انتقال نیاز داشته باشند. با این وجود حین انجام فرایند فشرده سازی و یا فرایند معکوس آن (یعنی خارج کردن داده‌ها از حالت فشرده یا Decompression) منابع محاسباتی بیشتری استفاده می‌شوند. بنابراین باید نوعی تعادل میان میزان فضای ذخیره‌سازی و پیچیدگی زمانی الگوریتم‌های مورد نیاز برای Compression و Decompression قائل شد. به عبارت بهتر علاوه بر درجه‌ی فشرده سازی و میزان از دست رفتن داده‌ها (در شیوه‌های اتلافی)، لازم است میزان منابع محاسباتی لازم برای انجام دو فرایند فوق و نحوه انجام این کار نیز درنظر گرفته شود. به عنوان نمونه در مورد ویدیوها در صورتی که قرار باشد ابتدا کل ویدیوی فشرده شده از حالت فشرده خارج شود و سپس پخش ویدیو آغاز شود زمان و فضای بیشتری لازم خواهد بود در صورتی که پخش قطعه‌ای از ویدیو همزمان با خارج کردن آن از حالت فشرده می‌تواند کارامدتر باشد.

تصاویر، داده‌های صوتی و ویدیویی دیجیتال از رایج‌ترین انواع داده‌هایی هستند که فرایند فشرده‌سازی روی آن‌ها اعمال می‌شود. فرمت‌های JPEG و PNG و GIF برای فایل‌های تصویری، فرمت MP3 برای فایل‌های صوتی و … از شاخص‌ترین و مشهورترین فرمت‌های فایلی هستند که از فشرده‌سازی پشتیبانی می‌کنند. به جرأت می‌توان گفت یکی از متداول‌ترین موارد استفاده از چنین داده‌هایی (به خصوص تصاویر فشرده شده) در صفحات وب قابل مشاهده است به این ترتیب میزان پهنای باند مصرفی برای انتقال داده‌های فشرده شده از سرور به مرورگر کاربر کاهش پیدا کرده و سرعت بارگیری صفحات (و پخش فایل‌های چندرسانه‌ای موجود در صفحه) نیز افزایش می‌یابد.

در کنار فرمت‌های رایج فایل‌های تصویری، موسیقی و ویدیویی فشرده شده فرمت‌هایی از قبیل ZIP و RAR از جمله فرمت‌های رایج آرشیوی به شمار می‌روند که از فشرده‌سازی داده‌ها پشتیبانی می‌کنند.

پیوندهای پیشنهادی تک دیک

لینک واژه در ویکیپدیا

فشرده سازی اتلافی Lossy Compression

فشرده سازی اتلافی یا Lossy Compression چیست؟

فشرده سازی اتلافی (Lossy Compression) به گونه‌ای از روش‌های فشرده سازی (یا کدگذاری داده‌ها) اطلاق می‌شود که با حذف بخشی از داده‌ها و تخمین‌های نسبی از محتوای اصلی، نمایی تقریبی از آن ارائه می‌کنند. به این نوع فشرده سازی، فشرده سازی بازگشت ناپذیر (Irreversible) نیز گفته می‌شود.

معمولا روش‌های اتلافی به منظور کاهش حجم داده‌های اصلی (جهت نگه‌داری یا انتقال آن از طریق یک شبکه) به کار می‌روند. در اثر اعمال این روش‌ها روی محتوای اصلی (همان‌طور که از نام آن‌ها نیز برمی‌آید)، بخشی از محتوا به صورت غیرقابل بازگشت از دست خواهد رفت و پس از کدگشاییِ نمونه‌ی فشرده شده، نسخه‌ای با تخمین تقریبی از نمونه‌ی اصلی را در اختیار خواهیم داشت. در مقابل این تکنیک‌ها، روش‌هایی تحت عنوان روش‌های فشرده سازی بدون اتلاف (Lossless Compression) نیز وجود دارد که در آن‌ها برخلاف روش‌های Lossy می‌توان داده‌های اصلی را بدون از دست رفتن کوچکترین جزئیاتی از روی داده‌های فشرده شده بازسازی نمود. با اینحال در اغلب موارد، میزان فشرده سازی داده‌ها و کاهش حجم در روش‌های اتلافی بسیار بیشتر از روش‌های بدون اتلاف است. البته روش‌های اتلافی قدرتمند می‌توانند با از دست رفتن ناچیز و غیرقابل تشخیص محتوای اصلی تا حد قابل قبولی حجم آن را کاهش دهند. به علاوه در بسیاری از کاربردها (نظیر انتقال سریع فایل) ترجیح داده می‌شود با استفاده از روش‌های فشرده سازی اتلافی حتی در صورتی که تفاوت میان محتوای فشرده شده و محتوای اصلی مشخص باشد باز هم فشرده سازی بیشتر (و حجم کمتری) داشته باشیم.

رایج‌ترین کاربرد روش‌های فشرده سازی اتلافی را می‌توان در حوزه فشرده‌سازی داده‌های چندرسانه‌ای (نظیر موسیقی‌ها، ویدیوها و تصاویر) مشاهده نمود. معمولا به هنگام اعمال این روش‌ها روی چنین داده‌هایی تلاش می‌شود از جزئیات محتوا تا حدی صرف نظر شود که تفاوت نتیجه فشرده‌سازی و محتوای اصلی برای انسان‌ها غیر قابل تشخیص باشد. به عنوان مثال اغلب تصاویری که در صفحات وب مشاهده می‌کنید (نظیر فرمت JPEG) با استفاده از روش‌های اتلافی فشرده سازی شده‌اند در حالی که معمولا چشم انسان قادر به تشخیص افت کیفیت حاصل در این تصاویر نمی‌باشد.

در تصاویر زیر می‌توانید نمونه اِعمال فشرده سازی اتلافی با سطوح فشرده سازی متفاوت را روی تصویری یکسان مشاهده نمایید. با اندکی دقت می‌توانید کاهش کیفیت در تصویر دوم را تشخیص دهید. البته در کنار این افت کیفیت حجم فایل نیز به حدود یک پنجم کاهش پیدا کرده است.

تصویری با میزان فشرده سازی متوسط به شیوه اتلافی – حجم فایل 58 KB
فشرده سازی اتلافی Lossy Compression
تصویری با میزان فشرده سازی بالا به شیوه اتلافی – حجم فایل 13 KB

پیوندهای پیشنهادی تک دیک

لینک واژه در ویکیپدیا