Jak funguje komprese souborů?

Komprese souborů je základní součástí fungování webu. Umožňuje nám přenášet soubory, které by jinak vyžadovaly příliš velkou šířku pásma a čas. Při každém přístupu k souborům ZIP nebo prohlížení obrázků JPEG těží z komprese souborů.

V určitém okamžiku jste tedy pravděpodobně položili otázku: jak funguje komprese souborů? Zde je základní pohled na to, jak komprese funguje.

Co znamená komprese?

Jednoduše řečeno, komprese souboru (nebo komprese dat) je akt zmenšování velikosti souboru při zachování původních dat. Díky tomu může soubor zabírat méně místa na úložném zařízení a usnadnit přenos přes internet nebo jinak.

Je důležité si uvědomit, že komprese není nekonečná. Zatímco komprimace souboru do ZIP zmenšuje jeho velikost, nemůžete pokračovat v komprimaci souboru, aby se velikost dále zmenšila na nic.

Obecně je komprese souborů rozdělena do dvou hlavních typů: ztrátová a bezeztrátová. Podívejme se, jak obě tyto práce fungují postupně.

Jak funguje komprese souborů: Lossy Compression

Ztráta komprese snižuje velikost souboru odstraněním zbytečných bitů informací. Nejčastěji se vyskytuje v obrazových, obrazových a zvukových formátech, kde není nutná dokonalá reprezentace zdrojového média. Mnoho běžných formátů pro tyto typy médií používá ztrátovou kompresi; MP3 a JPEG jsou dva populární příklady.

MP3 neobsahuje všechny zvukové informace z původní nahrávky - místo toho vyhodí některé zvuky, které lidé neslyší. Nevšimli byste si, že by stejně chyběly, takže odstranění těchto informací má za následek nižší velikost souboru a v podstatě žádné nevýhody.

Podobně JPEG odstraní jiné než podstatné části obrázků. Například na obrázku obsahujícím modrou oblohu může komprese JPEG změnit všechny nebeské pixely na jeden nebo dva odstíny modré, namísto použití desítek různých odstínů.

Čím silněji však komprimujete soubor, tím je patrný pokles kvality. Pravděpodobně jste to zažili s blátivými soubory MP3 nahranými na YouTube. Například porovnejte tuto vysoce kvalitní hudební stopu:

S touto silně komprimovanou verzí stejné skladby:

Ztráta komprese je vhodná, pokud soubor obsahuje více informací, než kolik potřebujete pro své účely. Řekněme například, že máte obrovský obrazový soubor RAW. I když pravděpodobně budete chtít zachovat tuto kvalitu při tisku obrázku na velký banner, je zbytečné nahrát soubor RAW na Facebook..

Obrázek obsahuje tolik dat, která nejsou patrná při prohlížení na sociálních sítích. Komprese obrázku na vysoce kvalitní JPEG vyvolá některé informace, ale obraz vypadá téměř stejně jako pouhé oko. Podívejte se na naše srovnání populárních obrazových formátů JPEG, GIF nebo PNG? Typy obrazových souborů vysvětlily a testovaly JPEG, GIF nebo PNG? Vysvětlené a testované obrazové typy znáte rozdíly mezi JPEG, GIF, PNG a dalšími obrazovými typy? Víte, kdy byste měli použít jeden místo druhého? Nebojte se, MakeUseOf vysvětluje vše! pro hlubší pohled na to.

Ztráta komprese v obecném použití

Jak jsme již zmínili, ztrátová komprese je skvělá pro většinu forem médií. Z tohoto důvodu je nezbytné, aby společnosti jako Spotify a Netflix, které neustále přenášejí obrovské množství informací. Zmenšení velikosti souboru na maximální možnou míru při zachování kvality zefektivňuje jejich práci. Dokážete si představit, že každé video na YouTube bylo uloženo a přeneseno v původním nekomprimovaném formátu?

Ztráta komprese však nefunguje tak dobře pro soubory, kde jsou všechny informace zásadní. Například použití ztrátové komprese v textovém souboru nebo tabulce by mělo za následek zkomolený výstup. Opravdu nemůžete nic vyhodit, aniž byste vážně poškodili konečný produkt.

Při ukládání ve ztrátovém formátu můžete často nastavit úroveň kvality. Například mnoho editorů obrázků má posuvník pro výběr kvality JPEG od 0 do 100.

Úspora na něco jako 90 nebo 80 procent zmenší velikost souboru docela trochu, s malým rozdílem do oka. Uložení v nekvalitní kvalitě nebo opakované uložení stejného souboru ve ztrátovém formátu ho však degraduje.

Níže vidíte příklad toho (kliknutím zobrazíte větší obrázky). Vlevo je původní obrázek stažený z Pixabay jako JPEG. Střední obrázek je výsledkem jeho uložení ve formátu JPEG v 50% kvalitě. A obrázek zcela vpravo zobrazuje původní snímek uložený namísto JPEG ve formátu 10 procent.

Místo zobrazení všech 10 bloků můžeme odstranit všechny kromě jedné z každé barvy. Pokud pak pomocí čísel ukážeme, kolik cihel každé barvy tam bylo, reprezentovali jsme přesně stejný kousek informací pomocí mnohem méně cihel. Místo 10 cihel nyní potřebujeme pouze tři.

Toto je jednoduchý příklad toho, jak je možné bezeztrátové komprese. Ukládá stejné informace efektivněji odstraněním nadbytečnosti. Zvažte skutečný soubor, kde níže uvedený řetězec:

mmmmmuuuuuuuoooooooooooooo

Umět “komprimovat” do následující, mnohem kratší formy:

m5u7o12

To nám umožňuje použít sedm znaků namísto 24 k reprezentaci stejných dat, což je významná úspora.

Bezeztrátová komprese při každodenním používání

Jak jsme zmínili výše, bezeztrátová komprese je důležitá v případech, kdy nelze odstranit žádný z původního souboru. Pokud jste byli zvědaví, jak fungují soubory ZIP, je to odpověď.

Když vytvoříte soubor ZIP z programu spustitelného ve Windows, použije bezeztrátovou kompresi. Komprese souboru ZIP je efektivnější způsob uložení programu, ale když jej rozbalíte (dekomprimujete), budou k dispozici všechny původní informace. Pokud jste ke kompresi spustitelných souborů použili ztrátovou kompresi, nezzipovaná verze by byla poškozená a nepoužitelná.

Mezi běžné bezeztrátové formáty patří PNG pro obrázky, FLAC pro audio a ZIP. Bezztrátové formáty pro video jsou vzácné, protože by zabíraly obrovské množství prostoru.

Kdy použít Lossy vs. bezeztrátovou kompresi

Nyní, když jsme se podívali na obě formy komprese souborů, můžete se divit, kdy byste měli použít jednu nebo druhou. Jak se ukazuje, není “lepší” forma komprese - vše záleží na tom, pro co soubory používáte.

Obecně byste měli používat bezeztrátovou kompresi, pokud chcete dokonalou kopii zdrojového materiálu, a ztrátovou kompresi, když je nedokonalá kopie dost dobrá. Podívejme se na další příklad a uvidíme, jak mohou pracovat v harmonii.

Řekněme, že jste právě vykopali svou starou sbírku CD a chcete ji digitalizovat Jak převést CD, kazety a MiniDisky na MP3 Jak převést CD, kazety a MiniDisky na MP3 Pokud máte staré CD, kazety, MiniDisky, nebo vinylové desky, které se chcete zbavit, je čas digitalizovat vaši sbírku. Zde je vše, co potřebujete vědět. takže máte veškerou hudbu v počítači. Když trháte disky CD, má smysl použít formát jako FLAC, který je bezeztrátový. To vám umožní mít v počítači kopii, která je stejně dobrá jako původní CD.

Později si možná budete chtít dát nějakou hudbu do svého telefonu nebo starého MP3 přehrávače, abyste mohli poslouchat na cestách. Pravděpodobně vám nebude záležet na tom, aby vaše hudba byla v perfektní kvalitě, takže můžete převádět soubory FLAC do MP3 Jak převést FLAC do MP3 zdarma Jak převádět FLAC do MP3 zdarma Potřebujete převést zvukové soubory FLAC do MP3? Zde jsou bezplatné aplikace, které si musíte vyzkoušet na Windows, Mac, Linux a na webu. . Tím získáte zvukový soubor, který je stále dokonale poslouchatelný, ale nezabírá tolik místa na vašem mobilním zařízení. Kvalita MP3 převedeného z FLAC bude stejně dobrá, jako kdybyste vytvořili komprimovaný MP3 přímo z původního CD.

Typ dat reprezentovaných v souboru může také určovat, který typ komprese je nejlepší. Protože obrázky PNG používají bezeztrátovou kompresi, nabízejí malé velikosti souborů pro obrázky se spoustou stejnoměrného prostoru, jako například počítačové snímky obrazovky. Všimnete si však, že PNG zabírají mnohem více místa, když představují fotografie barev v reálných fotografiích.

Obavy během komprese souboru

Jak jsme viděli, převod bezeztrátových formátů na bezztrátový je v pořádku, stejně jako převod jednoho bezeztrátového formátu do druhého. Nikdy byste však neměli převádět ztrátový formát na bezeztrátový a měli byste si dát pozor na převod jednoho ztrátového formátu do jiného.

Převod ztracených formátů na bezeztrátové je prostě ztráta místa. Nezapomeňte, že ztrátové formáty vyhodí data; tato data nelze obnovit.

Řekněme, že máte soubor MP3 3 MB. Převod na FLAC může mít za následek soubor 30 MB, ale tyto soubory 30 MB obsahují přesné zvuky, které udělal mnohem menší MP3. Převod zpět do bezeztrátového formátu ne “zotavit se” informace, které komprimace MP3 vyvolala.

Konečně, jak již bylo zmíněno dříve, převod jednoho ztrátového formátu do jiného (nebo opakované ukládání ve stejném formátu) bude dále zhoršovat kvalitu. Pokaždé, když použijete ztrátovou kompresi, ztratíte více detailů. To bude stále znatelnější, dokud nebude soubor v zásadě zničen.

Jak funguje komprese? Teď víš

Podívali jsme se na ztrátovou i bezeztrátovou kompresi, abychom zjistili, jak fungují. Nyní víte, jak je možné uložit soubor v menší velikosti, než je jeho původní forma, a jak vybrat nejlepší metodu pro vaše potřeby.

Algoritmy, které rozhodují o tom, která data budou vyhozena ztrátovými metodami, a jak nejlépe ukládat nadbytečná data do bezeztrátové komprese, jsou mnohem komplikovanější, než jsme zde vysvětlili. Pokud vás to zajímá, je v tomto tématu mnohem více.

Vyzkoušeli jste bezeztrátovou kompresi a potřebujete něco poslat příteli? Vyzkoušejte tyto rychlé způsoby přenosu velkých souborů online 5 rychlých a bezplatných webových aplikací pro přenos velkých souborů lokálně nebo online 5 rychlých a bezplatných webových aplikací pro přenos velkých souborů místně nebo online Existuje několik způsobů, jak přenášet velké soubory mezi počítači, ale tyto webové aplikace jsou zdarma a efektivní. Pravděpodobně nebudete potřebovat nic jiného. .