Сжатие данных почти так же старо, как и компьютеры. Это одно из тех нововведений, которое действительно изменило то, как мы взаимодействуем с медиа. Без этого мы не смогли бы смотреть видео онлайн, быстро отправлять фотографии нашим друзьям или даже создавать резервные копии музыки на наших смартфонах. Если вы когда-нибудь задавались вопросом, как все это работает под капотом, эта статья для вас.
Как работает сжатие данных
Для непосвященных сжатие выглядит как какое-то волшебство. Вы просто нажимаете несколько кнопок, и вуаля – у вас есть файл .zip или .rar, который значительно меньше, чем файлы, с которых вы начали. Как компьютер “знает”, как упаковать все эти данные, ничего не повредив?
Вот тут-то и вступают в игру алгоритмы. Каждый метод сжатия данных имеет определенный набор правил. Например, когда инициируется сжатие текста, компьютер возьмет все пробелы в тексте и назначит им один байт. После этого он упакует байт в строку, которая укажет декодеру, куда все положить обратно.
Как архиваторы сжимают данные
Сжатие изображений работает аналогично. В зависимости от алгоритма вы можете получить файл меньшего размера с заметно худшим качеством изображения или что-то почти такого же размера и выглядящее практически идентично оригиналу.
Сжатие работает либо путем удаления ненужных данных, либо путем сбора одинаковых или похожих байтов и придания им нового значения, что позволяет компьютеру восстановить исходные данные.
Типы сжатия данных
Два основных типа сжатия называются с потерями и без потерь, так как один меньше, но ухудшает качество изображения или звука, в то время как другой сохраняет качество файла неизменным.
Сжатие с потерями позволяет создавать файлы меньшего размера за счет анализа исходных данных и удаления ненужных битов. Это могут быть соседние пиксели аналогичного цвета или неиспользуемые частоты в песне. При правильном выполнении сжатие с потерями дает хорошие результаты, которые очень близки к исходной работе.
Однако более агрессивный алгоритм сжатия приводит к значительной потере данных в конечном продукте – фотография может выглядеть неровной, вы услышите, что в песнях отсутствуют определенные звуки, а видео превратится в беспорядочный беспорядок.
Сжатие данных без потерь дает гораздо лучшие результаты, если вы готовы пожертвовать местом для хранения. Это также неразрушающий процесс. Вместо прямого удаления байтов с одинаковым значением алгоритм подсчитывает их и заменяет блок байтом, обозначающим количество замененных блоков. Идея состоит в том, чтобы сохранить структуру исходного файла (файлов).
Именно так работает большинство инструментов и форматов архивирования, поэтому при распаковке архивов, созданных таким образом, вы получаете исходные файлы. Сжатие без потерь используется в ситуациях, когда сжатие с потерями может привести к непоправимому повреждению файлов, таких как исполняемые файлы. Он также популярен среди меломанов, стремящихся сохранить качество своих музыкальных записей.
КАК РАБОТАЕТ ZIP АРХИВ? | РАЗБОР
Как работают алгоритмы сжатия?
Разные алгоритмы работают по-разному, но многие из них основаны на деревьях Хаффмана.
Каждый байт состоит из 8 бит с 256 различными возможными комбинациями, такими как 00000000, 00000001, 00000010, 00000011 и так далее и тому подобное. Однако эти комбинации появляются только с равной вероятностью в случайных данных. В неслучайных данных, скорее всего, некоторые появляются чаще, чем другие.
Вот таблица частот букв в английском языке.
Поскольку мы храним 1 байт для представления каждой буквы, байт, представляющий букву E, будет появляться гораздо чаще, чем байт, представляющий, скажем, букву X.
Байт, представляющий E, равен 01000101, а X — 01011000. Обратите внимание, что длина в битах одинакова, они оба занимают по 8 бит данных каждый, но мы редко используем X, в то время как мы часто используем E.
Что мы представляем E с более коротким двоичным значением? Мы могли бы, но тогда, чтобы две буквы не имели одного и того же двоичного значения, нам также пришлось бы расширять другие. Таким образом, мы могли бы сократить биты, которые мы используем для представления E, до чего-то меньшего, чем 8 бит, но затем удлинить биты, которые мы используем для представления X, чтобы они были больше 8 бит.
Если бы E и X появлялись с равными частотами, это вообще не сохранило бы никаких данных, потому что сокращение длины битов, которые мы используем для представления E, будет идеально сбалансировано расширением для представления X.
Но в конечном итоге это экономит много данных, потому что E используется намного чаще, чем X, поэтому сокращение количества битов, используемых для представления E, оказывает большее влияние.
Деревья Хаффмана — это алгоритм, используемый для генерации наиболее эффективных битовых кодировок для набора данных. Во многих системах сжатия без потерь используется некоторая вариация Хаффмана.
Распространенные алгоритмы сжатия данных и их применение
За последние несколько десятилетий ученые-компьютерщики разрабатывали и совершенствовали различные алгоритмы сжатия данных. Сегодня используется множество различных алгоритмов, причем некоторые из них более эффективны для видео, а другие — для изображений. Вот некоторые из наиболее распространенных из них:
- LZ77 – Появился в 1977 году, использует тройки для обозначения смещения, количества символов во фразе и маркеров для отклоняющихся символов.
- LZSS – Усовершенствование по сравнению с LZ77, использующее только пары без отклонений. Используется в формате сжатия .rar и для сжатия сетевой информации.
- DEFLATE – метод сжатия данных, объединяющий два предыдущих метода с кодами, назначаемыми на основе частоты символов.
- LZMA – Использует LZ77 на битовом уровне, а затем дополнительно сжимает данные с помощью арифметического кодирования. Чаще всего используется 7-Zip. Формат был обновлен до LZMA2 в 2009 году.
- MLP – Одна из первых нейронных сетей, MLP использует комбинацию двоичного кодирования, квантования и попиксельного преобразования для создания выходных данных.
- RLE – сжатие без потерь, которое сохраняет одно значение в количестве, отлично подходит для сжатия изображений и анимации.
- ZStandard – Еще одно сжатие без потерь. Он похож на DEFLATE, но обеспечивает более быструю декомпрессию и может быть сопряжен со словарем для еще более быстрого сжатия данных.
- bzip2 – Основанный на сжатии сортировки блоков преобразования Берроуза-Уилера, bzip2 ищет повторяющиеся последовательности и преобразует их в одинаковые строки букв. Затем он использует два дополнительных преобразования, приводящих к блокам размером от 100 до 900 КБ.
Преимущества сжатия данных
Основная причина, по которой мы сжимаем наши файлы, заключается в экономии места на диске. Это, в свою очередь, экономит время передачи, использование данных для отправки файлов через интернет, а также аппаратное обеспечение, поскольку нам не нужно много устройств хранения для хранения всех данных. Сжатие также полезно для резервных копий, и многие приложения для предотвращения потери данных будут сжимать ваши резервные копии для более быстрого доступа в дальнейшем.
Однако у сжатия есть один существенный недостаток: повышенные требования к вычислительной мощности. При том, как работает сжатие данных, доступ к сжатым форматам и файлам может быть медленнее, что может привести к заиканию на более медленных машинах, если это делается на лету. Именно по этой причине некоторые алгоритмы и форматы файлов стали более популярными, чем другие.
Как рассчитывается сжатие данных?
Невозможно рассчитать сжатие до завершения процесса и сохранения данных. Кроме того, результаты различаются в зависимости от типа сжимаемых данных. При этом можно рассчитать степень сжатия, разделив размер сжатого файла на исходный размер файла и умножив результат на 100.
Автор этого материала — я — Пахолков Юрий. Я оказываю услуги по написанию программ на языках Java, C++, C# (а также консультирую по ним) и созданию сайтов. Работаю с сайтами на CMS OpenCart, WordPress, ModX и самописными. Кроме этого, работаю напрямую с JavaScript, PHP, CSS, HTML — то есть могу доработать ваш сайт или помочь с веб-программированием. Пишите сюда.
заметки, алгоритмы, теория программирования, архивирование
Источник: upread.ru
Как называется программа для сжатия информации
Архиваторы — это программы, которые используются для упаковки файлов в единый архивный файл или серию архивов, обеспечивая при этом сохранность данных. Они широко используются для удобства хранения и переноса файлов, также они же считывают и распаковывают упакованные данные.
Какие программы используются для сжатия файлов
Существует несколько программ для сжатия файлов, которые можно использовать в качестве архиватора. Рассмотрим самые популярные из них:
- 7-Zip: это программа с открытым исходным кодом, которая поддерживает множество форматов архивов, включая 7z, ZIP, GZIP, BZIP2, TAR и RAR. Кроме того, программа имеет хороший алгоритм сжатия, что позволяет достичь высокой степени сжатия данных.
- WinZip: это популярная программа, которая широко используется для создания и распаковки архивов формата ZIP. Кроме того, программа поддерживает другие форматы архивов, такие как RAR, 7Z и CAB.
- WinRAR: это профессиональная программа для создания и распаковки RAR-архивов. Программа также поддерживает другие форматы архивов, включая ZIP, CAB и ARJ.
- PeaZip: это бесплатная программа с открытым исходным кодом, которая поддерживает множество форматов архивов, включая 7Z, ARC, BZ2, GZ, PAQ, PEA, TAR, UPX, WIM, ZIP и XZ.
- IZArc: это программа с открытым исходным кодом, которая поддерживает множество форматов архивов, включая ZIP, CAB, RAR, 7Z, TAR и ISO. Программа имеет удобный и простой пользовательский интерфейс.
- PowerArchiver: это программа, которая поддерживает множество форматов архивов, включая ZIP, RAR, 7-ZIP, CAB, TAR, ISO и многие другие. Кроме того, программа имеет хороший алгоритм сжатия, что позволяет достичь высокой степени сжатия данных.
- ZipGenius: это бесплатная программа, которая поддерживает множество форматов архивов, включая ZIP, CAB, RAR, ARJ, LZH, SQX и ACE.
Как называется процесс сжатия файлов
Процесс записи файла в архивный файл называется архивированием (упаковкой) или сжатием. Распаковка архивов выполняется с помощью тех же архиваторов либо посредством сторонних совместимых утилит. Архив — это упакованный и сжатый файл.
Какие существуют способы сжатия информации
Существует несколько методов сжатия информации, в числе которых:
- Алгоритм Хаффмана: это метод сжатия, который основан на использовании меньшего количества битов для представления наиболее часто встречающихся символов.
- Арифметическое кодирование: это метод сжатия, который основан на преобразовании символов в числовые значения и последующем математическом кодировании этих чисел.
- Контекстное кодирование (PPM — Prediction by Partial Matching): это метод, который основан на предсказании символа на основе предыдущих символов и последующего кодирования этих символов.
- Алгоритм Зива-Лемпеля(-Welch): это метод сжатия, который основан на построении словаря символов и последующего кодирования символов вместо кодирования строк.
- Алгоритм Барроуза-Веллера: это метод сжатия, который основан на перестановке символов в исходном файле и последующем кодировании переставленных символов.
- Brotli: это метод сжатия, который использует комбинацию нескольких алгоритмов, включая алгоритм Хаффмана и алгоритм замены словаря.
Как называется программа для сжатия фото
Caesium — это бесплатная программа с открытым исходным кодом, которая предназначена для сжатия изображений в форматах PNG, JPG и BMP. Она имеет простой интерфейс и позволяет достигать высокой степени сжатия при сохранении качества изображения.
Полезные советы и выводы
- При выборе программы для сжатия файлов обращайте внимание на ее функциональность, поддерживаемые форматы архивов и степень сжатия данных.
- Существует несколько методов сжатия информации, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки, поэтому при выборе метода учитывайте характеристики данных, которые вы хотите сжать.
- Для сжатия изображений используйте специализированные программы, такие как Caesium, которые предназначены конкретно для этой задачи и позволяют достичь высокой степени сжатия при сохранении качества.
- Не забывайте, что сжатие данных может привести к некоторым проблемам, таким как потеря данных или невозможность распаковки файлов. Поэтому всегда делайте резервные копии важных данных и используйте такие программы только после тщательного рассмотрения возможных рисков.
Как называется программа распознавания текста
ABBYY FineReader — программа для распознавания текстов, которая позволяет автоматически преобразовывать отсканированную бумажную документацию и JPEG-изображения в электронный формат. При этом, программа распознает текст на изображении и конвертирует его в текстовый файл, сохраняя при этом оригинальное форматирование документа.
Другим продуктом компании ABBYY является система потокового ввода документов и данных ABBYY FlexiCapture, которая позволяет автоматизировать процесс обработки документов и упрощает управление потоком информации. Система используется в различных сферах, включая банковское дело, медицину, транспортировку и другие отрасли.
Также компания представила приложения для распознавания текстовой информации с мобильных устройств, которые позволяют легко и быстро конвертировать фотографии документов, например, удостоверения личности или паспорта, в текстовый формат. Они могут быть полезны для людей, которые работают вне офиса или просто для удобства использования.
Какая программа используется для сжатия информации
Для сжатия информации существует несколько универсальных программ, среди которых самыми известными являются 7-Zip, WinRAR и WinZip. 7-Zip является бесплатным архиватором, который пользуется большой популярностью. WinRAR — коммерческий архиватор, официально зарегистрированный в России и получивший широкую известность во всем мире.
WinZip позволяет не только сжимать информацию, но и создавать защищенные паролем архивы. Важно отметить, что эти программы не являются единственными в своем роде. Например, IZArc позволяет работать с более чем 40 форматами данных, а PeaZip обладает простым и интуитивно понятным интерфейсом. Выбор программы для сжатия информации зависит от индивидуальных требований и приоритетов пользователя.
Как называется процедура сжатия информации
Процедура сжатия информации может быть названа несколькими различными терминами, среди которых наиболее употребимы «компрессия», «упаковка данных», «сжимающее кодирование» и «кодирование источника». Эта процедура позволяет уменьшить объем информации, которая хранится на устройствах или передается по сетям, без потери качества этой информации. Существует множество различных методов сжатия, включая алгоритмы поиска и устранения повторяющихся участков, кодирование с использованием меньшего количества битов и многие другие. Сжатие информации имеет множество применений, включая ускорение передачи данных, снижение затрат на хранение информации, улучшение качества видео и звука и многие другие. Оно также помогает справиться с ограничениями производительности и пропускной способности систем, связанными с передачей большого объема данных.
Архиватор — это программа, которая позволяет сжимать информацию без потерь. Ей можно упаковать один или несколько файлов в один файл-архив или серию архивов для удобной переносимости и дальнейшего хранения данных. Когда нужно восстановить информацию, архивы распаковываются с помощью той же программы-архиватора, либо других совместимых утилит. Архиваторы используются в различных областях, например, они позволяют сократить объем передаваемых файлов по сети, экономят дисковое пространство на компьютерах и выступают в качестве средства защиты от нежелательного доступа к конфиденциальной информации. На сегодняшний день существует множество архиваторов, как платных, так и бесплатных, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.
- Как называется программа для сжатия файлов
- Как называется процесс сжатия файлов
- Как называется процедура сжатия информации
- Как называется процесс сжатия информации в файле
- Как рассчитать коэффициент сжатия информации
Источник: selhozinstitut.ru
Программные средства сжатия данных
«Классическими» форматами сж-атия данных, широко используемыми в повседневной работе с компьютером, являются форматы.ZIP и.ARJ. В последнее время к ним добавился популярный формат.RAR. Программные средства, предназначенные для создания и обслуживания архивов, выполненных в данных форматах, приведены в табл.
| Операционная система | Формат сжатия | Средство архивации | Средство разархивирования |
| MS-DOS | .ZIP | PKZIP.EXE | PKUNZIP.EXE |
| .RAR | RAR. EXE | UNRAR.EXE | |
| .ARJ | ARJ.EXE | ||
| Windows 9x | .ZIP | WinZip | |
| .RAR | WinRAR | ||
| .ARJ | WinArj |
Базовые требования к диспетчерам архивов
Современные программные средства для создания и обслуживания архивов отличаются большим объемом функциональных возможностей, многие из которых выходят далеко за рамки простого сжатия данных и эффективно дополняют стандартные средства операционной системы. В этом смысле современные средства архивации данных называют диспетчерами архивов.
К базовым функциям, которые выполняют большинство современных диспетчеров архивов, относятся:
· извлечение файлов из архивов;
· создание новых архивов;
· добавление файлов в имеющийся архив;
· создание самораспаковывающихся архивов;
· создание распределенных архивов на носителях малой емкости;
· тестирование целостности структуры архивов;
· полное или частичное восстановление поврежденных архивов;
· защита архивов от просмотра и несанкционированной модификации.
Самораспаковывающиеся архивы. В тех случаях когда архивация производится для передачи документа потребителю, следует предусмотреть наличие у него программного средства, необходимого для извлечения исходных данных из уплотненного архива. Если таких средств у потребителя нет или нет оснований предполагать их наличие, создают самораспаковывающиеся архивы.
Самораспаковывающийся архив готовится на базе обычного архива путем присоединения к нему небольшого программного модуля. Сам архив получает расширение имени.ЕХЕ, характерное для исполнимых файлов. Потребитель сможет выполнить его запуск как программы, после чего распаковка архива произойдет на его компьютере автоматически.
При создании распределенных архивов диспетчер WinZip обладает неприятной особенностью: каждый том несет файлы с одинаковыми именами. В результате этого нет возможности установить номера томов, хранящихся на каждом из гибких дисков, по названию файла. Поэтому каждый диск следует маркировать пометками на наклейке, а при создании распределенного архива следует аккуратно перекладывать дискеты из начальной стопки в конечную, чтобы не перепутать последовательность немаркированных томов.
В случае необходимости узнать номер тома можно не по названию файла, а по метке на диске, хотя эта операция не слишком удобна. Для этого следует открыть окно Мой компьютер, выбрать значок дисковода 3,5 (А:), щелкнуть на нем правой кнопкой мыши и выбрать в контекстном меню пункт Свойства. В диалоговом окне Свойства: Диск 3,5 (А:) на вкладке Общие можно узнать номер тома распределенного архива в поле Метка тома. (рис. 14.2).
Диспетчеры архивов WinArj и WinRAR маркируют все файлы распределенного архива разными именами и потому не создают подобных проблем.
Защита архивов. В большинстве случаев защиту архивов выполняют с помощью пароля, который запрашивается при попытке просмотреть, распаковать или изменить архив. Пароли на базе символов английского алфавита и цифр действительно снимаются очень быстро. Однако даже незначительное увеличение числа используемых символов за счет знаков препинания многократно увеличивает криптостойкость защиты, а использование также и символов русского алфавита может полностью опровергнуть попытки снять пароль путем перебора.
Рис. 14.2. Определение номера архивного носителя по метке тома
https://bugabooks.com/book/62-informatika-bazovyj-kurs/74-142-programmnye-sredstva-szhatiya-dannyx.html — если кому-то интересно посмотреть на практические занятия с архивами.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru