Сжатие с потерями: различия между версиями
Перейти к навигации
Перейти к поиску
| [отпатрулированная версия] | [непроверенная версия] |
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Glovacki (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
мНет описания правки |
||
| (не показано 18 промежуточных версий 9 участников) | |||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
{{Значения|Сжатие}} |
{{Значения|Сжатие}} |
||
'''Сжатие данных с потерями''' — метод [[Сжатие данных|сжатия]] (компрессии) данных, при использовании которого распакованные данные отличаются от исходных, но степень отличия не существенна с точки зрения их дальнейшего использования. Этот тип компрессии часто применяется для сжатия аудио- и видеоданных, статических изображений, в [[Интернет]]е (особенно в [[потоковая передача данных|потоковой передаче данных]]) и цифровой [[телефония|телефонии]]. Альтернативой является [[сжатие без потерь]]. |
'''Сжатие данных с потерями''' ({{lang-en|lossy data compression}}) — метод [[Сжатие данных|сжатия]] (компрессии) данных, при использовании которого распакованные данные отличаются от исходных, но степень отличия не существенна с точки зрения их дальнейшего использования. Этот тип компрессии часто применяется для сжатия аудио- и видеоданных, статических изображений, в [[Интернет]]е (особенно в [[потоковая передача данных|потоковой передаче данных]]) и цифровой [[телефония|телефонии]]. Альтернативой является [[сжатие без потерь]]. |
||
== Типы сжатия с потерями == |
== Типы сжатия с потерями == |
||
| Строка 6: | Строка 6: | ||
* В трансформирующих [[кодек]]ах фреймы изображений или звука обычно трансформируются в новое базисное пространство и производится [[Квантование (обработка сигналов)|квантование]]. Трансформация может осуществляться либо для всего фрейма целиком (как, например, в схемах на основе [[Сжатие с использованием вейвлет|wavelet]]-преобразования), либо поблочно (характерный пример — [[JPEG]]). Результат затем сжимается [[Энтропийное кодирование|энтропийными методами]]. |
* В трансформирующих [[кодек]]ах фреймы изображений или звука обычно трансформируются в новое базисное пространство и производится [[Квантование (обработка сигналов)|квантование]]. Трансформация может осуществляться либо для всего фрейма целиком (как, например, в схемах на основе [[Сжатие с использованием вейвлет|wavelet]]-преобразования), либо поблочно (характерный пример — [[JPEG]]). Результат затем сжимается [[Энтропийное кодирование|энтропийными методами]]. |
||
* В предсказывающих кодеках предыдущие и/или последующие [[Децимация (обработка сигналов)|отсчеты данных]] используются для того, чтобы предсказать текущий отсчет изображения или звука. Ошибка между предсказанными данными и реальными вместе с добавочной информацией, необходимой для производства предсказания, затем [[Квантование (обработка сигналов)|квантуется]] и кодируется. |
* В предсказывающих кодеках предыдущие и/или последующие [[Децимация (обработка сигналов)|отсчеты данных]] используются для того, чтобы предсказать текущий отсчет изображения или звука. Ошибка между предсказанными данными и реальными вместе с добавочной информацией, необходимой для производства предсказания, затем [[Квантование (обработка сигналов)|квантуется]] и кодируется. |
||
| Строка 12: | Строка 11: | ||
== Сжатие с потерями против сжатия без потерь == |
== Сжатие с потерями против сжатия без потерь == |
||
Преимущество методов сжатия с потерями над методами сжатия без потерь состоит в том, что первые делают возможной большую степень сжатия, продолжая удовлетворять поставленным требованиям, а именно — искажения должны быть в допустимых пределах чувствительности человеческих органов физических чувств. |
Преимущество методов сжатия с потерями над методами сжатия без потерь состоит в том, что первые делают возможной большую степень сжатия, продолжая удовлетворять поставленным требованиям, а именно — искажения должны быть в допустимых пределах чувствительности человеческих органов, физических чувств. |
||
Методы сжатия с потерями часто используются для сжатия аналоговых данных — чаще всего звука или изображений. |
Методы сжатия с потерями часто используются для сжатия аналоговых данных — чаще всего звука или изображений. |
||
| Строка 23: | Строка 22: | ||
=== Недостатки === |
=== Недостатки === |
||
При использовании сжатия с потерями необходимо учитывать, что повторное сжатие обычно приводит к деградации качества. Однако, если повторное сжатие выполняется без каких-либо изменений сжимаемых данных, качество не меняется. Так например, сжатие изображения методом JPEG, восстановление его и повторное сжатие с теми же самыми параметрами не приведёт к снижению качества. То же справедливо и для метода JPEG-LS в режиме сжатия с ограниченными потерями. Но в общем случае, когда декодированные данные подвергаются редактированию, несжатый оригинал целесообразно сохранять (или сжимать без потери данных). |
|||
При использовании сжатия с потерями необходимо учитывать, что повторное сжатие с потерями снижает качество, а декодирование увеличивает размер, не возвращая или не повышая качество. Поэтому для данных, которые когда-либо могут подвергнуться редактированию либо преобразованию в другие форматы (для [[Совместимость (информатика)|совместимости]] или из‐за невозможности платить [[Патенты на программное обеспечение|патентные отчисления]] за декодирование или распространение сжатых данных), следует сохранять оригинал (например сжимать оригинал без потери данных). |
|||
== Методы сжатия данных с потерями (примеры) == |
== Методы сжатия данных с потерями (примеры) == |
||
| Строка 35: | Строка 33: | ||
** [[JPEG-LS]] |
** [[JPEG-LS]] |
||
** [[ДИКМ]] |
** [[ДИКМ]] |
||
** Иерархическая сеточная интерполяция |
** Иерархическая сеточная интерполяция<ref>{{Cite web |url=http://www.iai.dn.ua/public/JournalAI_2003_3/Razdel3/4_Gaishnikov_Glumov_Sergeev.pdf |title=М. В. Гашников, Н. И. Глумов, В. В. Сергеев «Иерархическая компрессия изображений в системах реального времени». |access-date=2010-05-15 |archive-date=2012-12-20 |archive-url=https://web.archive.org/web/20121220015238/http://www.iai.dn.ua/public/JournalAI_2003_3/Razdel3/4_Gaishnikov_Glumov_Sergeev.pdf |deadlink=no }}</ref> |
||
** CALIC |
** CALIC<ref>{{Cite web |url=http://isis.poly.edu/memon/pdf/1996_calic.pdf |title=X.Wu, N.Memon «CALIC — A context based adaptive lossless image codec». |access-date=2012-11-24 |archive-date=2013-05-12 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130512215816/http://isis.poly.edu/memon/pdf/1996_calic.pdf |deadlink=yes }}</ref> |
||
* [[JPEG]] |
* [[JPEG]] |
||
* [[Вэйвлетная компрессия]] |
* [[Вэйвлетная компрессия]] |
||
** [[JPEG 2000]] |
** [[JPEG 2000]] |
||
** [[DjVu]] |
** [[DjVu]] |
||
* [[Дифференциальное сжатие]]<ref>Гришенцев А. Ю. [http://jre.cplire.ru/jre/nov12/1/text.pdf Эффективное сжатие изображений на базе дифференциального анализа] {{Wayback|url=http://jre.cplire.ru/jre/nov12/1/text.pdf |date=20130509120057 }} // Журнал радиоэлектроники, № 11, 2012.</ref>{{значимость факта}} |
|||
* [[Дифференциальное сжатие]] |
|||
** [http://jre.cplire.ru/jre/nov12/1/text.pdf Сжатие изображений на базе дифференциального анализа] |
|||
=== Компрессия видео === |
=== Компрессия видео === |
||
* [[Motion JPEG]] |
* [[Motion JPEG]] |
||
* [[Macromedia Flash|Flash]] (поддерживает Motion JPEG) |
* [[Macromedia Flash|Flash]] (поддерживает Motion JPEG) |
||
| Строка 57: | Строка 53: | ||
* [[MPEG-4]] Part 2 |
* [[MPEG-4]] Part 2 |
||
* Ogg [[Theora]] (отличается отсутствием патентных ограничений) |
* Ogg [[Theora]] (отличается отсутствием патентных ограничений) |
||
* {{не переведено| |
* {{не переведено|Sorenson video codec||en|Sorenson codec}} |
||
* [[VC-1]] — открытая спецификация для формата [[WMV]] ([[Microsoft]]) |
* [[VC-1]] — открытая спецификация для формата [[WMV]] ([[Microsoft]]) |
||
=== Компрессия звука === |
=== Компрессия звука === |
||
{{main|Цифровой звук}} |
{{main|Цифровой звук}} |
||
==== Музыка ==== |
==== Музыка ==== |
||
* [[MP3]] — Определён спецификацией [[MPEG-1]] |
* [[MP3]] — Определён спецификацией [[MPEG-1]] |
||
| Строка 67: | Строка 64: | ||
* [[AAC|AAC, AAC+]] — существует в нескольких вариантах, определённых спецификациями [[MPEG-2]] и [[MPEG-4]], используется, например, в [[Apple]] |
* [[AAC|AAC, AAC+]] — существует в нескольких вариантах, определённых спецификациями [[MPEG-2]] и [[MPEG-4]], используется, например, в [[Apple]] |
||
* [[eAAC+]] — формат, предлагаемый [[Sony]], как альтернатива [[AAC]] и [[AAC|AAC+]] |
* [[eAAC+]] — формат, предлагаемый [[Sony]], как альтернатива [[AAC]] и [[AAC|AAC+]] |
||
* [[Opus (кодек)|Opus]] |
|||
* [[Musepack]] |
* [[Musepack]] |
||
* [[WMA]] — собственность [[Microsoft]] |
* [[WMA]] — собственность [[Microsoft]] |
||
| Строка 80: | Строка 78: | ||
* [[G.711]] |
* [[G.711]] |
||
* [[G.726]] |
* [[G.726]] |
||
* {{не переведено| |
* {{не переведено|HILN||en|Harmonic and Individual Lines and Noise}} |
||
* [[Speex]] (отличается отсутствием патентных ограничений) |
* [[Speex]] (отличается отсутствием патентных ограничений) |
||
* [[iLBC]] (Кодек со свободными условиями лицензирования) |
* [[iLBC]] (Кодек со свободными условиями лицензирования) |
||
== См. также == |
|||
* [[Сжатие без потерь]] (lossless) |
|||
== Примечания == |
== Примечания == |
||
Текущая версия от 08:09, 30 августа 2022
Сжатие данных с потерями (англ. lossy data compression) — метод сжатия (компрессии) данных, при использовании которого распакованные данные отличаются от исходных, но степень отличия не существенна с точки зрения их дальнейшего использования. Этот тип компрессии часто применяется для сжатия аудио- и видеоданных, статических изображений, в Интернете (особенно в потоковой передаче данных) и цифровой телефонии. Альтернативой является сжатие без потерь.
Типы сжатия с потерями
[править | править код]Существуют две основных схемы сжатия с потерями:
- В трансформирующих кодеках фреймы изображений или звука обычно трансформируются в новое базисное пространство и производится квантование. Трансформация может осуществляться либо для всего фрейма целиком (как, например, в схемах на основе wavelet-преобразования), либо поблочно (характерный пример — JPEG). Результат затем сжимается энтропийными методами.
- В предсказывающих кодеках предыдущие и/или последующие отсчеты данных используются для того, чтобы предсказать текущий отсчет изображения или звука. Ошибка между предсказанными данными и реальными вместе с добавочной информацией, необходимой для производства предсказания, затем квантуется и кодируется.
В некоторых системах эти две техники комбинируются путём использования трансформирующих кодеков для сжатия ошибочных сигналов, сгенерированных на стадии предсказания.
Сжатие с потерями против сжатия без потерь
[править | править код]Преимущество методов сжатия с потерями над методами сжатия без потерь состоит в том, что первые делают возможной большую степень сжатия, продолжая удовлетворять поставленным требованиям, а именно — искажения должны быть в допустимых пределах чувствительности человеческих органов, физических чувств.
Методы сжатия с потерями часто используются для сжатия аналоговых данных — чаще всего звука или изображений.
В таких случаях распакованный файл может очень сильно отличаться от оригинала на уровне сравнения «бит в бит», но практически неотличим для человека «на слух» и «на глаз» в большинстве применений.
Много методов фокусируются на физических особенностях органов чувств человека. Психоакустическая модель определяет то, как сильно звук может быть сжат без ухудшения воспринимаемого человеком качества звука. Недостатки, причинённые сжатием с потерями, которые заметны для человеческого уха или глаза, известны как артефакты сжатия.
Фотографии, записанные в формате JPEG, могут быть приняты судом в качестве доказательств несмотря на то, что изображение сжато с потерями.
Недостатки
[править | править код]При использовании сжатия с потерями необходимо учитывать, что повторное сжатие обычно приводит к деградации качества. Однако, если повторное сжатие выполняется без каких-либо изменений сжимаемых данных, качество не меняется. Так например, сжатие изображения методом JPEG, восстановление его и повторное сжатие с теми же самыми параметрами не приведёт к снижению качества. То же справедливо и для метода JPEG-LS в режиме сжатия с ограниченными потерями. Но в общем случае, когда декодированные данные подвергаются редактированию, несжатый оригинал целесообразно сохранять (или сжимать без потери данных).
Методы сжатия данных с потерями (примеры)
[править | править код]Компрессия изображений
[править | править код]- Снижение глубины цвета
- Метод главных компонент
- Фрактальное сжатие
- Сжатие на основе предсказателей
- JPEG
- Вэйвлетная компрессия
- Дифференциальное сжатие[3][значимость факта?]
Компрессия видео
[править | править код]- Motion JPEG
- Flash (поддерживает Motion JPEG)
- H.261
- H.263
- H.264
- H.265
- MNG (поддерживает Motion JPEG)
- MPEG-1 Part 2
- MPEG-2 Part 2
- MPEG-4 Part 2
- Ogg Theora (отличается отсутствием патентных ограничений)
- Sorenson video codec[англ.]
- VC-1 — открытая спецификация для формата WMV (Microsoft)
Компрессия звука
[править | править код]Музыка
[править | править код]- MP3 — Определён спецификацией MPEG-1
- Ogg Vorbis (отличается отсутствием патентных ограничений и более высоким качеством)
- AAC, AAC+ — существует в нескольких вариантах, определённых спецификациями MPEG-2 и MPEG-4, используется, например, в Apple
- eAAC+ — формат, предлагаемый Sony, как альтернатива AAC и AAC+
- Opus
- Musepack
- WMA — собственность Microsoft
- ADPCM
- ATRAC
- Dolby AC-3
- DTS
- MPEG-1 Audio Layer II
- VQF
Речь
[править | править код]- CELP
- G.711
- G.726
- HILN[англ.]
- Speex (отличается отсутствием патентных ограничений)
- iLBC (Кодек со свободными условиями лицензирования)
См. также
[править | править код]- Сжатие без потерь (lossless)
Примечания
[править | править код]- ↑ М. В. Гашников, Н. И. Глумов, В. В. Сергеев «Иерархическая компрессия изображений в системах реального времени». Дата обращения: 15 мая 2010. Архивировано 20 декабря 2012 года.
- ↑ X.Wu, N.Memon «CALIC — A context based adaptive lossless image codec». Дата обращения: 24 ноября 2012. Архивировано из оригинала 12 мая 2013 года.
- ↑ Гришенцев А. Ю. Эффективное сжатие изображений на базе дифференциального анализа Архивная копия от 9 мая 2013 на Wayback Machine // Журнал радиоэлектроники, № 11, 2012.
