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文件压缩如何工作

文件压缩是Web工作方式的重要组成部分。 它允许我们传输原本需要过多数据流量和时间的文件。 无论何时链接到ZIP文件或查看JPEG图像,都可以从文件压缩中受益。

因此,您可能会被问到这样一个问题:文件压缩是如何工作的? 让我们快速浏览一下这个文件的含义及其工作原理。

压缩是什么意思?
简单地说,压缩文件(或 数据压缩 英语数据压缩)是在保留原始数据的同时减小文件大小的行为。 这样,文件在存储设备上占用的空间更少,并且还可以更容易地通过因特网或其他方式传输。

重要的是要注意压缩不是无限的。 虽然它可以一步一步地完成但它总是有一个限制。 将文件压缩为ZIP压缩格式会减小其原始大小,但无法继续压缩文件以进一步减少文件大小。

通常,文件压缩分为两种基本类型: 有损失(有损) και 没有损失(非损失)。 让我们看看它们是如何工作的。

文件压缩的​​工作原理:损失压缩

丢失压缩(或丢失压缩)通过删除不必要的信息来减少文件大小。 它在图像,视频和音频格式中更为常见,其中不需要完美表示原始源。 有许多格式,或者如果您希望压缩协议压缩每种类型文件(音乐,图像或视频)的损失。 MP3和JPEG是两个流行的例子。

MP3不包含原始录制的所有音频信息。 它基本上拒绝和删除人们听不到的声音。 删除低于20Hz和高于16000Hz的频率以及各种声学谐波。

您无论如何都不会注意到它们丢失了,因此删除此信息会导致文件较小,几乎没有缺点。

同样,JPEG压缩会删除图像的非关键部分。 例如,在包含蓝天的照片中,JPEG压缩可以用一种或两种蓝色阴影改变天空的所有像素,而不是使用几十种不同的阴影。

但是,对于每种类型的文件,存在由于损失压缩而导致的质量损失未实现的限制。 此限制越低,压缩文件越多,质量下降越明显。 您可能听说过来自YouTube的MP3文件损失很大。 例如,比较这个高质量的曲目:

有了这首歌的非常压缩版本:

当文件包含的信息多于您的目的时,损失压缩是适当的。 例如,假设您有一个巨大的RAW图像文件。 如果要在大型海报上打印此图像,则需要保持此质量才能生动地打印它,并且颜色清晰且没有像素标记。 将RAW文件上传到Facebook是没有用的。

该图像包含在社交网站上查看时无法看到的大量数据。 将图像压缩为高质量JPEG会删除一些信息,但肉眼看起来几乎相同。

请参阅比较流行的图像格式,以便更深入地分析主题: 当我使用JPEG,GIF或PNG时

一般使用损失挤压
正如我们所提到的,损失压缩主要适用于大多数形式的社交媒体。 因此,Spotify和Netflix等公司不断传输大量信息至关重要。 在保持质量的同时尽可能地减小文件大小使它们更有效。 您能想象如果每个YouTube视频以原始的未压缩格式存储和流式传输,那么需要哪些存储空间?

伟大  公司过分依赖文件压缩 能够在有限的存储空间内提供广泛的服务。

但是,对于所有信息都至关重要的文件,损失压缩效果不佳。 例如,在文本文件或电子表格中使用损失压缩会导致输出损坏。 如果不严重损坏成品,你不能扔掉任何东西。

保存具有某种形式丢失的文件时,通常可以设置质量级别。 例如,许多人使用滑块从0-100中选择JPEG文件的质量。

存储到大约90%或80%的文件会大大减小文件大小,但差异很小。 但是劣质的存储(例如10%)或相同文件的重复存储而丢失很少,最终将使该文件降级。

文件压缩的​​工作原理:无损压缩
无损压缩是减小文件大小的一种方法,因此您可以完美地重建原始文件。 与损失压缩不同,它不会丢弃任何信息。 取而代之的是,无损压缩通过删除多余的数据有效地起作用。

让我们用一个基本的例子来说明这意味着什么。 下面是一堆10砖:两个蓝色,五个黄色和三个红色。 这个堆栈是一种可视化这些砖块的简单方法,但还有另一种方法可以做到这一点。

我们可以删除除了每种颜色之外的所有颜色,而不是显示10砖块。 然后,如果我们使用数字来显示每种颜色的砖块数量,我们使用少得多的砖块来表示完全相同的信息。 我们现在只需要三个,而不是10砖。

这是无损压缩如何可能的简单说明。 它通过删除冗余以更有效的方式存储相同的信息。 使用以下字符串检查实际文件:

mmmmmuuuuuuuoooooooooooo

可以采用以下小得多的形式对其进行“压缩”:

m5u7o12

这允许我们使用七个字符而不是24来表示相同的数据,这是一个显着的节省。

日常使用中的无损压缩

如上所述,在无法删除任何原始文件的情况下,无损压缩非常重要。 如果您对ZIP文件的工作原理感到好奇,请阅读以下内容:

在Windows中使用程序创建ZIP文件时,使用无损压缩。 ZIP文件压缩是保存文件的有效方法,当您解压缩文件时,会有所有原始信息。 如果您使用有损压缩来压缩(例如)可执行文件,则解压缩的版本将被破坏且无用。

常见的无损压缩格式包括用于图像的PNG,用于声音的FLAC以及用于所有文件的ZIP。 无损视频压缩很少见,因为结果会占用大量空间。

何时使用无损压缩与无损压缩

既然我们已经考虑了两种形式的文件压缩,您可能想知道何时使用一种压缩方式,何时使用另一种压缩方式。 事实证明,没有“更好”的压缩形式,这完全取决于您要如何使用文件。

通常,当您需要源材料的完美副本和不完整副本足够好时损失压缩时,应使用无损压缩。 让我们看另一个例子,了解如何选择和谐的最佳方式。

假设您刚刚挖出旧的CD收藏并希望将其数字化,以便将所有音乐都放在计算机上。 复制CD时,使用像FLAC这样无损的格式是有意义的。 这使您可以在计算机上安装原始副本,这与原始CD一样好。

之后,您可能想在手机或旧的MP3播放器上放置一些音乐,这样您就可以随时随地欣赏它。 您可能不关心音乐的质量,因此您可以将FLAC文件转换为MP3。 这为您提供了一个仍然完全可以理解的音频文件,但不占用移动设备上的大量空间。 如果您直接从原始CD创建MP3压缩音频文件,则FLAC转换的MP3的质量也同样出色。

担心压缩文件
正如我们所看到的,将无损压缩文件转换为有损压缩格式没有问题。 但是,您永远不应将丢失的压缩文件转换为无损压缩格式。 通常,您应该注意将一种形式的压缩转换为另一种形式。

将有损压缩文件转换为第二个无损压缩只是浪费空间。 请记住,丢失压缩擦除数据,然后无法检索。

假设您有一个3 MB的MP3文件。 转换为FLAC可能会产生30MB的文件,但这些30MB的声音与较小的MP3文件相同。 转换回无损格式不会“恢复”通过MP3压缩删除的信息。

最后,如上所述,将损耗压缩的一种形式转换为另一种形式(或相同形式的重复存储)将进一步降低质量。 每次应用损耗压缩时,都会丢失更多细节。 在文件被有效销毁之前,这种情况变得越来越明显。

压缩如何工作? 现在你知道了
我们已经分析了无损和无损压缩,并看到它是如何工作的。 现在您知道如何保存小于其原始格式的文件以及如何根据需要选择最佳方法。

当然,决定哪些数据将以丢失的方法删除以及如何最好地存储冗余数据而不会丢失的算法要比我们在此解释的要复杂得多。 如果您有兴趣,还可以在互联网上进一步了解更多信息。

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