Kompresja

Na czym polega kompresja danych?

Kompresja (z łac. compressio — „ściśnięcie") w różnych dziedzinach nauki oznacza zmniejszenie objętości (np. w fizyce — objętości cieczy, gazów). W informatyce kompresja odnosi się do zmniejszania objętości (wielkości) danych. Nie każde zmniejszenie objętości danych jest jednak kompresją.

Kompresja

Kompresja to proces zmniejszania objętości danych, który umożliwia odtworzenie pierwotnych danych.

Proces odtwarzania pierwotnych danych nazywamy dekompresją.

Dane odtworzone nie muszą być dokładnie takie same jak oryginalne — pewne metody kompresji powodują usunięcie niektórych fragmentów danych.

Dla każdego zbioru danych istnieje minimalna objętość, do jakiej dane te mogą zostać skompresowane. Oznacza to, że danych raz skompresowanych nie da się najczęściej ponownie skompresować.

Zastosowanie kompresji

Zastosowania kompresji danych są bardzo różnorodne. Bez kompresji danych nie istniałyby standardy JPEG, DVD, Blu-ray czy MP3. Kompresja pozwała także na efektywniejsze wykorzystywanie łączy telekomunikacyjnych (jest np. stosowana w modemach).

Współczynnik kompresji

Współczynnik kompresji obliczamy, dzieląc objętość danych skompresowanych przez objętość danych nieskompresowanych.

Wzór ten pozwala nam obliczyć, jak bardzo dane zmniejszyły się w stosunku do oryginalnych, i ile miejsca zaoszczędziliśmy w stosunku do oryginału.


Rodzaje kompresji

Wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje kompresji:

• kompresję bezstratną
• kompresję stratną

W przypadku kompresji bezstratnej dane odtworzone są identyczne (bit po bicie) z danymi pierwotnymi. Natomiast w przypadku kompresji stratnej dane odtworzone są podobne do danych pierwotnych i na ogół różnią się od nich w sposób trudny do wychwycenia.

Zastosowanie kompresji

Z oczywistych względów kompresja stratna nie może być wykorzystywana do każdego rodzaju danych. Zmiana choćby jednej litery w przekazie tekstowym może prowadzić do całkowitej zmiany jego sensu. Podobnie zmiana nawet jednego bitu w programie komputerowym może spowodować zupełnie inne jego działanie (program może np. wykonać odejmowanie zamiast dodawania). Z drugiej strony, prawdopodobnie nikt nie zauważy niewielkiej zmiany koloru kilku pikseli obrazu komputerowego.

Zastosowanie odpowiedniego rodzaju kompresji jest więc wymuszone przez rodzaj danych, które zamierzamy skompresować


Kompresja bezstratna

• teksty
• programy komputerowe
• bazy danych
• pliki z innymi danymi (pliki arkusza kalkulacyjnego, pliki konfiguracyjne, dane przesyłane w sieciach komputerowych itp.)
• niektóre rodzaje grafiki (np. formaty GIF i TIFF)   

Kompresja stratna

• dźwięki (kompresja GSM wykorzystywana w telefonii komórkowej)
• muzyka (format MP3)
• obrazy (format JPEG)
• filmy (format MPEG)

Zadanie

1. Korzystając z podręcznika odpowiedz na pytanie na czym bazują algorytmy kompresji stratnej.
2. Korzystając z podręcznika odpowiedz na pytanie jakie są algorytmy kompresji bezstratnej.