數據壓縮
| 數據壓縮 |
數據壓縮( data compression )，是指在不丟失有用信息的前提下，縮減數據量以減少存儲空間，提高其傳輸、存儲和處理效率，或按照一定的算法對數據進行重新組織，減少數據的冗餘和存儲的空間的一種技術方法。數據壓縮包括有損壓縮和無損壓縮。在計算機科學和信息論中，數據壓縮或者源編碼是按照特定的編碼機制用比未經編碼少的數據位元（或者其它信息相關的單位）表示信息的過程。例如，如果我們將「compression」編碼為「comp」那麼這篇文章可以用較少的數據位表示。一種流行的壓縮實例是許多計算機都在使用的ZIP 文件格式，它不僅僅提供了壓縮的功能，而且還作為歸檔工具（Archiver）使用，能夠將許多文件存儲到同一個文件中。
目錄
簡介
對於任何形式的通信來說，只有當信息的發送方和接受方都能夠理解編碼機制的時候壓縮數據通信才能夠工作。例如，只有當接受方知道這篇文章需要用英語字符解釋的時候這篇文章才有意義。同樣，只有當接受方知道編碼方法的時候他才能夠理解壓縮數據。一些壓縮算法利用了這個特性，在壓縮過程中對數據進行加密，例如利用密碼加密，以保證只有得到授權的一方才能正確地得到數據。數據壓縮能夠實現是因為多數現實世界的數據都有統計冗餘。例如，字母「e」在英語中比字母「z」更加常用，字母「q」後面是「z」的可能性非常小。無損壓縮算法通常利用了統計冗餘，這樣就能更加簡練地、但仍然是完整地表示發送方的數據。如果允許一定程度的保真度損失，那麼還可以實現進一步的壓縮。例如，人們看圖畫或者電視畫面的時候可能並不會注意到一些細節並不完善。同樣，兩個音頻錄音採樣序列可能聽起來一樣，但實際上並不完全一樣。有損壓縮算法在帶來微小差別的情況下使用較少的位數表示圖像、視頻或者音頻。由於可以幫助減少如硬盤空間與連接帶寬這樣的昂貴資源的消耗，所以壓縮非常重要，然而壓縮需要消耗信息處理資源，這也可能是費用昂貴的。所以數據壓縮機制的設計需要在壓縮能力、失真度、所需計算資源以及其它需要考慮的不同因素之間進行折衷。
評價
一種非常簡單的壓縮方法是行程長度編碼，這種方法使用數據及數據長度這樣簡單的編碼代替同樣的連續數據，這是無損數據壓縮的一個實例。這種方法經常用於辦公計算機以更好地利用磁盤空間、或者更好地利用計算機網絡中的帶寬。對於電子表格、文本、可執行文件等這樣的符號數據來說，無損是一個非常關鍵的要求，因為除了一些有限的情況，大多數情況下即使是一個數據位的變化都是無法接受的。對於視頻和音頻數據，只要不損失數據的重要部分一定程度的質量下降是可以接受的。通過利用人類感知系統的局限，能夠大幅度得節約存儲空間並且得到的結果質量與原始數據質量相比並沒有明顯的差別。這些有損數據壓縮方法通常需要在壓縮速度、壓縮數據大小以及質量損失這三者之間進行折衷。有損圖像壓縮用於數碼相機中，大幅度地提高了存儲能力，同時圖像質量幾乎沒有降低。用於DVD的有損MPEG-2編解碼視頻壓縮也實現了類似的功能。在有損音頻壓縮中，心理聲學的方法用來去除信號中聽不見或者很難聽見的成分。人類語音的壓縮經常使用更加專業的技術，因此人們有時也將「語音壓縮」或者「語音編碼」作為一個獨立的研究領域與「音頻壓縮」區分開來。不同的音頻和語音壓縮標準都屬於音頻編解碼範疇。例如語音壓縮用於因特網電話，而音頻壓縮被用於CD翻錄並且使用 MP3 播放器解碼。[1]