Vad är skillnaden mellan förlustfri och förlustfri kompression? Vad sägs om okomprimerad? Lär dig skillnaderna mellan dem i den här filmguiden.
Datakomprimering är en osynlig kraft av enorm kraft i den moderna världen. Utan de otaliga innovationerna inom kompressionsområdet finns det en god chans att vår moderna datorålder aldrig skulle ha tagit fart.
Alla typer av data är komprimerbara:ljud, video, textfiler, bilder — you name it. Komprimering tar i huvudsak en indatauppsättning och kodar den med färre bitar än den ursprungliga filen skulle ha tagit upp på egen hand. Denna information måste sedan avkodas innan du kan interagera med den igen. Denna kodnings-/avkodningsprocess reducerar avsevärt de beräkningsresurser som krävs för att se och manipulera data, och minskar därigenom beräknings- och bandbreddskraven i varje steg efter kodningen.
Så, med det ur vägen, låt oss ta en titt på alternativet till datakomprimering.
Okomprimerad
Okomprimerad data lagras exakt som den registrerades eller matades in. På grund av denna bit-för-bit-duplicering erbjuder okomprimerad data maximal datatillförlitlighet till priset av maximal lagrings- och bandbreddskrav.
Okomprimerad data är en kvarleva från datoranvändningens tidiga dagar — även de mest komplexa datamängderna brukade vara storleksordningar mindre på grund av tekniska begränsningar.
Hur fungerar det?
Okomprimerad data implementerar vanligtvis inte speciella kodningstekniker. Snarare lagras varje bit precis som den kommer från ingångskällan. Detta minskar beräkningskraven för inmatnings-/fångningsenheten genom att avlasta den komplexa uppgiften med uppspelning eller åtkomst till slutanvändarens enhet.
Okomprimerad data är bra för arkiveringsändamål eftersom den inte kastar bort någon information, men kostnaderna för lagring kommer snabbt att öka.
Så vad kan komprimering erbjuda istället?
Codecs
Förlust
Det tidiga 90-talet såg de första inkarnationerna av komprimerad data. Det kanske mest välkända av dessa tidiga format var MPEG-1 Audio Layer 1, som släpptes 1993. Detta ramverk skulle leda till utvecklingen av den berömda MP3-ljudcodec.
MP3, tillsammans med sina tidiga kamrater, var de första filformaten med förlust. När dessa format fick dragkraft, myntade industrin en ny term för dem:"Codec" — förkortning för Compressor/De-Compressor eller Coder/Decoder.
Hur fungerar det?
Förlustiga codecs kastar bort en avsevärd mängd av informationen i källfilen eller indataströmmen.
Förlustiga codecs minskar filstorleken avsevärt jämfört med okomprimerade datamängder. Detta görs vanligtvis genom att ta indatauppsättningen och reducera den till närmaste ungefärliga digitala värde. Olika codecs har olika bitdjup — eller det totala antalet möjliga digitala värden som är tillgängliga för tolkning av rå indata.
De bästa förlustavgivande codecna är designade kring människors perceptuella begränsningar. De flesta okomprimerade data innehåller en stor mängd information som våra ögon och öron är oförmögna att uppfatta. Detta innebär att en väldesignad codec med förlust kan eliminera en stor mängd av den totala informationen innan någon människa någonsin skulle kunna märka det.
Lossy codecs lätta karaktär gör dem idealiska för streaming och andra livesändningar.
Förlustiga codecs är det sämsta tänkbara formatet för arkivändamål på grund av att en betydande mängd information i källdatauppsättningen försvinner. Även om människor kanske inte kan urskilja någon skillnad mellan rådata och den första förlustkodningen av den datan, blir de perceptuella skillnaderna mer och mer uppenbara eftersom fler versioner med förlust görs från den ursprungliga kodningen med förlust.
Låt oss nu gå in i 2000-talet.
Förlustfri
Den första förlustfria codec var "Fully Lossless Audio Codec" eller FLAC, och släpptes 2000.
Utvecklingen av förlustfria codecs markerade en förändring i världen av datakomprimering. Förlustfria codecs hävdar att de erbjuder exakt eller nästan samma kvalitet som okomprimerad data, men med filstorlekar som är mycket närmare komprimering med förlust. Detta är ett resultat av att komprimera indata på ett specifikt sätt så att avkodaren senare kan rekonstruera den ursprungliga datamängden.
Att förstå tekniken bakom förlustfri komprimering kan få ditt huvud att snurra om du går tillräckligt djupt. YouTubes teknikälskling Linus gör ett fantastiskt jobb med att bryta ner grunderna i den här videon av Techquickie.
I exemplet Linus ger är strängen "XXXOOXXX" kodad till "3 O2 3". När strängen behöver nås igen, avkodas "3 O2 3" tillbaka till "XXX00XXX".
På grund av dess förmåga att rekonstruera en okomprimerad datamängd från en komprimerad, har förlustfri kodning i stort sett överskuggat okomprimerad data i nästan alla situationer. De flesta video- och ljudkodekar av masterkvalitet använder någon form av förlustfri komprimering.
Den huvudsakliga avvägningen för förlustfri komprimering är en något längre kodnings- och avkodningstid — mycket bättre än nackdelarna med förlustfri eller okomprimerad.
Förlustfritt komprimerad data är guldstandarden för all dataarkivering. De komprimerade filerna kan arkiveras och sedan avkodas när de behöver nås igen, vilket bevarar all data samtidigt som lagringskostnaderna minskar.
Medan alla typer av datakomprimering erbjuder vissa fördelar jämfört med andra typer, ger förlustfri komprimering de flesta fördelarna med minst antal eftergifter för filstorlek, mobilitet eller kvalitet.
De närmaste decennierna kommer sannolikt att ta förlustfri codec-teknik till nya höjder när äldre förlustformat slutar sin livslängd.