Все способы сжатия информации

Методы сжатия информации

Все методы сжатия информации можно условно разделить на два больших непересекающихся класса:

· сжатие с потерей инфор­мации

· сжатие без потери информации.

1) Сжатие с потерей информации. Сжатие с потерей информации означает, что после распаковки уплотненного архива будет полу­чен документ, который несколько отличается от того, который был в самом начале. Понятно, что чем больше степень сжатия, тем больше величина потери и наоборот.

К алгоритмам сжатия с потерей информации относятся такие известные алгоритмы как JPEG и MPEG. Алгоритм JPEG исполь­зуется при сжатии фотоизображений. Графические файлы, сжатые этим методом, имеют расширение JPG. Алгоритмы MPEG используют при сжатии видео и музыки. Эти файлы могут иметь различные расширения, в зависимости от конкретной программы, но наиболее известными являются .MPG для видео и .МРЗ для музыки.

2) Сжатие без потери информации. Эти методы применяют при передаче текстовых документов и программ, при создании резервных копий информации, хранящейся на компьютере.

Методы сжатия этого класса не могут допустить утрату информа­ции, поэтому они основаны только на устранении ее избыточности, а информация имеет избыточность почти всегда. Наличие повторяющихся фрагментов — основание для избыточности. В текстах это встречается редко, но в таблицах и в графике повторение кодов —

обычное явление. Так, например, если число 0 повторяется двадцать раз подряд, то нет смысла ставить двадцать нулевых байтов. Вместо них ставят один ноль и коэффициент 20. Такие алгоритмы, основанные на выявлении повторов, называют методами RLE (Run Length Encoding).

Основные свойства алгоритмов сжатия

1. У всякого сжатия есть предел.На первый взгляд этот принцип самоочевиден, но из него вытекает не очевидное следствие: уплотнение ранее уплотненного файла в лучшем случае не дает выигрыша, а в худшем случае может привести и к проигрышу в размере результирующего файла. Поэтому прежде чем уплотнять информацию, неплохо знать, не была ли она до этого уплотнена другими средствами.

2. Для всякого метода сжатия можно подобрать файл, применительно к которому данный метод является наилучшим. Справедливо и обратное: для всякого метода сжатия можно подобрать файл, который в результате сжатия не уменьшится, а наоборот увеличится.

Отсюда вывод: все дискуссии о том, что один метод сжатия лучше, чем другой, несостоятельны, поскольку их эффективность зависит от конкретных условий.

Источник

Простым языком о том, как работает сжатие файлов

Авторизуйтесь

Простым языком о том, как работает сжатие файлов

Сжатие файлов позволяет быстрее передавать, получать и хранить большие файлы. Оно используется повсеместно и наверняка хорошая вам знакомо: самые популярные расширения сжатых файлов — ZIP, JPEG и MP3. В этой статье кратко рассмотрим основные виды сжатия файлов и принципы их работы.

Что такое сжатие?

Сжатие файла — это уменьшение его размера при сохранении исходных данных. В этом случае файл занимает меньше места на устройстве, что также облегчает его хранение и передачу через интернет или другим способом. Важно отметить, что сжатие не безгранично и обычно делится на два основных типа: с потерями и без потерь. Рассмотрим каждый из них по отдельности.

Сжатие с потерями

Такой способ уменьшает размер файла, удаляя ненужные биты информации. Чаще всего встречается в форматах изображений, видео и аудио, где нет необходимости в идеальном представлении исходного медиа. MP3 и JPEG — два популярных примера. Но сжатие с потерями не совсем подходит для файлов, где важна вся информация. Например, в текстовом файле или электронной таблице оно приведёт к искажённому выводу.

MP3 содержит не всю аудиоинформацию из оригинальной записи. Этот формат исключает некоторые звуки, которые люди не слышат. Вы заметите, что они пропали, только на профессиональном оборудовании с очень высоким качеством звука, поэтому для обычного использования удаление этой информации позволит уменьшить размер файла практически без недостатков.

3–5 декабря, Онлайн, Беcплатно

Аналогично файлы JPEG удаляют некритичные части изображений. Например, в изображении с голубым небом сжатие JPEG может изменить все пиксели на один или два оттенка синего вместо десятков.

Чем сильнее вы сжимаете файл, тем заметнее становится снижение качества. Вы, вероятно, замечали такое, слушая некачественную музыку в формате MP3, загруженную на YouTube. Например, сравните музыкальный трек высокого качества с сильно сжатой версией той же песни.

Сжатие с потерями подходит, когда файл содержит больше информации, чем нужно для ваших целей. Например, у вас есть огромный файл с исходным (RAW) изображением. Целесообразно сохранить это качество для печати изображения на большом баннере, но загружать исходный файл в Facebook будет бессмысленно. Картинка содержит множество данных, не заметных при просмотре в социальных сетях. Сжатие картинки в высококачественный JPEG исключает некоторую информацию, но изображение выглядит почти как оригинал.

При сохранении в формате с потерями, вы зачастую можете установить уровень качества. Например, у многих графических редакторов есть ползунок для выбора качества JPEG от 0 до 100. Экономия на уровне 90 или 80 процентов приводит к небольшому уменьшению размера файла с незначительной визуальной разницей. Но сохранение в плохом качестве или повторное сохранение одного и того же файла в формате с потерями ухудшит его.

Посмотрите на этот пример.

Оригинальное изображение, загруженное с Pixabay в формате JPEG. 874 КБ:

Результат сохранения в формате JPEG с 50-процентным качеством. Выглядит не так уж плохо. Вы можете заметить артефакты по краям коробок только при увеличении. 310 КБ:

Исходное изображение, сохранённое в формате JPEG с 10-процентным качеством. Выглядит ужасно. 100 КБ:

Где используется сжатие с потерями

Как мы уже упоминали, сжатие с потерями отлично подходит для большинства медиафайлов. Это крайне важно для таких компаний как Spotify и Netflix, которые постоянно транслируют большие объёмы информации. Максимальное уменьшение размера файла при сохранении качества делает их работу более эффективной.

Сжатие без потерь

Сжатие без потерь позволяет уменьшить размер файла так, чтобы в дальнейшем можно было восстановить первоначальное качество. В отличие от сжатия с потерями, этот способ не удаляет никакую информацию. Рассмотрим простой пример. На картинке ниже стопка из 10 кирпичей: два синих, пять жёлтых и три красных.

Вместо того чтобы показывать все 10 блоков, мы можем удалить все кирпичи одного цвета, кроме одного. Используя цифры, чтобы показать, сколько кирпичей каждого цвета было, мы представляем те же данные используя гораздо меньше кирпичей — три вместо десяти.

Это простая иллюстрация того, как осуществить сжатие без потерь. Та же информация сохраняется более эффективным способом. Рассмотрим реальный файл: mmmmmuuuuuuuoooooooooooo. Его можно сжать до гораздо более короткой формы: m5u7o12. Это позволяет использовать 7 символов вместо 24 для представления одних и тех же данных.

Где используется сжатие без потерь

ZIP-файлы — популярный пример сжатия без потерь. Хранить информацию в виде ZIP-файлов более эффективно, при этом когда вы распаковываете архив, там присутствует вся оригинальная информация. Это актуально для исполняемых файлов, так как после сжатия с потерями распакованная версия будет повреждена и непригодна для использования.

Другие распространённые форматы без потерь — PNG для изображений и FLAC для аудио. Форматы видео без потерь встречаются редко, потому что они занимают много места.

Сжатие с потерями vs сжатие без потерь

Теперь, когда мы рассмотрели обе формы сжатия файлов, может возникнуть вопрос, когда и какую следует использовать. Здесь всё зависит от того, для чего вы используете файлы.

Скажем, вы только что откопали свою старую коллекцию компакт-дисков и хотите оцифровать её. Когда вы копируете свои компакт-диски, имеет смысл использовать формат FLAC, формат без потерь. Это позволяет получить мастер-копию на компьютере, которая обладает тем же качеством звука, что и оригинальный компакт-диск.

Позже вы, возможно, захотите загрузить музыку на телефон или старый MP3-плеер. Здесь не так важно, чтобы музыка была в идеальном качестве, поэтому вы можете конвертировать файлы FLAC в MP3. Это даст вам аудиофайл, который по-прежнему достаточно хорош для прослушивания, но не занимает много места на мобильном устройстве. Качество MP3, преобразованного из FLAC, будет таким же, как если бы вы создали сжатый MP3 с оригинального CD.

Тип данных, представленных в файле, также может определять, какой вид сжатия подходит больше. В PNG используется сжатие без потерь, поэтому его хорошо использовать для изображений, в которых много однотонного пространства. Например, для скриншотов. Но PNG занимает гораздо больше места, когда картинка состоит из смеси множества цветов, как в случае с фотографиями. В этом случае с точки зрения размера файлов лучше использовать JPEG.

Проблемы во время сжатия файлов

Бесполезно конвертировать формат с потерями в формат без потерь. Это пустая трата пространства. Скажем, у вас есть MP3-файл весом в 3 МБ. Преобразование его в FLAC может привести к увеличению размера до 30 МБ. Но эти 30 МБ содержат только те звуки, которые имел уже сжатый MP3. Качество звука от этого не улучшится, но объём станет больше.

Также стоит иметь в виду, что преобразовывая один формат с потерями в аналогичный, вы получаете дальнейшее снижение качества. Каждый раз, когда вы применяете сжатие с потерями, вы теряете больше деталей. Это становится всё более и более заметно, пока файл по существу не будет разрушен. Помните также, что форматы с потерями удаляют некоторые данные и их невозможно восстановить.

Заключение

Мы рассмотрели как сжатие файлов с потерями, так и без потерь, чтобы увидеть, как они работают. Теперь вы знаете, как можно уменьшить размер файла и как выбрать лучший способ для этого.

Алгоритмы, которые определяют, какие данные выбрасываются в методах с потерями и как лучше хранить избыточные данные при сжатии без потерь, намного сложнее, чем описано здесь. На эту тему можно почитать больше информации здесь, если вам интересно.

Источник

Способы сжатия текста

Изложение как вид речевого произведения может быть подробным или сжатым.

Подробное изложение предполагает воспроизведение исходного текста наиболее полно, с сохранением авторского стиля. Задача сжатого изложения — передать основное содержание в краткой форме.

Работая над сжатым изложением, необходимо уметь отбирать в исходном тексте основную информацию, вычленять микротемы, в каждой микротеме выделять существенное, знать основные приёмы сжатия текста, уметь последовательно излагать отобранную информацию.

Известны следующие способы сжатия текста:

1. Исключение

2. Обобщение

3. Замена (упрощение)

Исключение

однородных членов предложения;

риторических вопросов и восклицаний;

деталей, которые не влияют на ход авторской мысли;

слов, предложений, которые могут быть удалены без ущерба для содержания.

При ИСКЛЮЧЕНИИ необходимо:

выделить главное (существенное) и детали (подробности);

пропустить предложения, содержащие второстепенные факты;

пропустить предложения с описаниями и рассуждениями;

составить новый текст.

Варианты ИСКЛЮЧЕНИЯ :

1. Исключаем один или несколько синонимов в ряду однородных членов, сохраняем тот из синонимов, который обладает наибольшей ёмкостью в данном контексте.

ПРИМЕР:

до сжатия

У каждого человека, заходившего в комнату к малышам, на лице появлялась радостная, светлая, приветливая улыбка.

после сжатия

У каждого человека, заходившего в комнату к малышам, на лице появлялась приветливая улыбка.

2. Удаляем из текста поясняющие конструкции, например, ряд однородных членов при обобщающем слове или ряд простых предложений в составе бессоюзного сложного, поясняющих содержание первой части.

ПРИМЕР:

до сжатия

Он знал разные языки: немецкий, французский, итальянский и молдавский , и никто не мог распознать в нём русского.

после сжатия

Он знал разные языки, и никто не мог распознать в нём русского.

Обобщение

связанных одной мыслью, частей предложений;

конкретных, единичных фактов, событий, явлений.

При ОБОБЩЕНИИ необходимо

Найти в тексте мелкие, единичные факты.

Найти в них общее.

Объединить эти факты на основе общего.

Сформулировать получившееся предложение.

ПРИМЕР:

до сжатия

Жители посёлка проводят свой досуг по-разному. Кто-то перечитывает любимые с детства жюль-верновские романы; кто-то проводит много времени на реке или в лесу. Основное занятие подростков — спортивные игры и соревнования. Самым запоминающимся событием был прошлогодний велокросс.

после сжатия

Жители посёлка проводят свой досуг по-разному, в зависимости от вкусов и привычек.

Замена (упрощение)

однородных членов обобщающим словом;

сложного предложения — простым;

части предложения или ряда предложений общим понятием или выражением;

прямой речи — косвенной;

части текста — одним предложением;

части предложения местоимением и т.д.

При ЗАМЕНЕ необходимо:

заменить сложное предложение простым;

заменить предложение или его часть указательным местоимением;

объединить два или три предложения в одно;

разбить сложное предложение на сокращённые простые;

перевести прямую речь в косвенную;

найти слова, смысловые части или предложения, которые можно сократить с помощью замены обобщающим словом, простым предложением и т.д.;

сформулировать получившееся предложение.

ПРИМЕРЫ:

1. Замена придаточного определительного предложения синонимичным определением.

до сжатия

Небольшое помещение на втором этаже занимает фирма, которая предлагает своим клиентам туры по всем континентам и странам.

после сжатия

Небольшое помещение на втором этаже занимает туристическая фирма.

2. Замена придаточного обстоятельственного предложения деепричастным оборотом.

до сжатия

Когда читаешь дневник Никитина , то чувствуешь его беспредельную любовь к родине.

после сжатия

Читая дневник Никитина , чувствуешь его беспредельную любовь к родине.

3. Сокращение количества структурных частей сложного предложения.

до сжатия

Приятно смотреть на зимородка, который, плавно опустившись на ветку ольхи, склонившуюся к самому зеркалу реки, принялся подкарауливать добычу.

после сжатия

Приятно смотреть на зимородка, который плавно опустился на ветку ольхи и принялся подкарауливать добычу.

Все эти и другие приёмы сжатия текста могут применяться как по отдельности, так и в комплексе.

Следующий пример демонстрирует комплексное применение приёмов сжатия:

замена придаточного обстоятельственного предложения деепричастным оборотом;

​замена согласованного определения, выраженного причастным оборотом, нераспространённым несогласованным определением.

до сжатия

Когда слышу гармоничное сочетание голосов птиц , устраивающих утренний концерт , я стараюсь смотреть на реку. Когда любуешься рекой и наслаждаешься пением птиц , отдыхаешь по-настоящему.

после сжатия

Слушая утренний концерт птиц , я стараюсь смотреть на реку. Любуясь рекой и наслаждаясь пением птиц, отдыхаешь по-настоящему.

Один и тот же приём сжатия можно использовать как в одной микротеме, так и в целом тексте.

При сжатии исходного текста необходимо помнить о типе речи , к которому относится исходный текст. Если тип речи — описание, то нельзя сокращать признаки, характеризующие предмет; можно сжать средства описания. Если тип речи — повествование, то действия, передающие развитие сюжета, следует сохранить, а сократить детали, описания, подробности. Если тип речи — рассуждение, то аргументы сокращать нельзя, можно опустить примеры.

Источник