有损数据压缩

✍ dations ◷ 2025-02-24 17:19:46 #数据压缩,有损压缩算法

有损数据压缩(英语:lossy compression)是一种数据压缩方法,经过此方法压缩、解压的数据会与原始数据不同但是非常接近。它是与无损数据压缩相对的压缩方法。有损数据压缩又称破坏性资料压缩、有损压缩、有损压缩、不可逆压缩。

有损数据压缩借由将次要的数据舍弃,牺牲一些质量来减少数据量、提高压缩比。这种方法经常用于压缩多媒体数据(音频、视频、图片),尤其常用于流媒体以及互联网电话领域。根据各种格式设计的不同,有损数据压缩都会有代间损失——每次压缩与解压文件都会带来渐进的质量下降。

我们可以借由无损压缩,在不失去任何信息的条件下,将资料压缩得更小。例如,当一张图片存储成数字文件时,我们会将它转换成一连串的点,再分别存储每个点的颜色信息。如果某张图片由200个红点构成,我们会以类似“红点、红点、...(重复197次)...、红点”的格式来存储它。在这个例子中,我们可以改成用“200个红点”这样的格式来存储这张图片,就能不失去任何信息的完成压缩。

然而,若要保留源文件案的所有信息,信息论说明了,无论使用任何压缩方法,文件大小都无法低于一个下界。一个直观的例子:压缩后得到的zip文件会比源文件案更小,但一直重复压缩同一个文件并不会让文件大小变成0,因为源文件案终究含有一定量的信息。

有损压缩却可以突破这个限制。在很多情况下,资料会包含比必要的还多的信息。例如,一张分辨率过高的照片,其中的细节肉眼可能已无法识别;同理,在一个音量很高的音频片段中,一些细节可能是人耳难以察觉的。舍弃这些人类无法察觉的细节,就可以用更小的资料量,提供与原始资料相差无几的感官体验。有时也允许失去一部分可以察觉的细节,来达到更好的压缩率。

有两种基本的有损压缩机制:

有些系统中同时使用这两种技术,变换编解码用于压缩预测步骤产生的误差信号。

有损方法的一个优点就是在有些情况下能够获得比任何已知无损方法小得多的文件大小,同时又能满足系统的需要。

有损方法经常用于压缩声音、图像以及视频。有损视频编解码几乎总能达到比音频或者静态图像好得多的压缩率(压缩率是压缩文件与未压缩文件的比值)。音频能够在没有察觉的质量下降情况下实现10:1的压缩比,视频能够在稍微观察质量下降的情况下实现如300:1这样非常大的压缩比。有损静态图像压缩经常如音频那样能够得到原始大小的1/10,但是质量下降更加明显,尤其是在仔细观察的时候。

当用户得到有损压缩文件的时候,譬如为了节省下载时间,解压文件与原始文件在数据位的层面上看可能会大相径庭,但是对于多数实用目的来说,人耳或者人眼并不能分辨出二者之间的区别。

一些方法将人体解剖方面的特质考虑进去,例如人眼只能看到一定频率的光线。心理声学模型描述的是声音如何能够在不降低声音感知质量的前提下实现最大的压缩。

人眼或人耳能够察觉的有损压缩带来的缺陷称为压缩有损。

上面的图像展示了用不同的有损压缩方法压缩同一幅图像得到的文件大小。这幅图像选自事实上的测试图像工业标准莲娜图。

好的有损压缩算法能够扔掉“不重要”的信息并且能够保留“关键”的信息。

从技术的角度来讲,去除文字母音字母也可以看作是有损数据压缩的一种方法,只有子音的情况下根据上下文通常也仍然可以阅读。研究人员也曾经半开玩笑地用字典中的短单词替换长单词或者使用生成文本技术(generative text techniques) 进行文本压缩,尽管这种方法有时是属于相关的(有损数据转换(英语:Lossy data conversion)领域。

相关

  • 蛋白激酶A蛋白激酶A(英语:Protein kinase A,简称为PKA)在细胞生物学中是指其活性取决于细胞环腺苷酸(cAMP)水平的一家族酶类。蛋白激酶A也被称为环腺苷酸依赖性蛋白激酶(EC 2.7.11.11)。蛋白
  • 辽东王辽东王,中国历史上的诸侯王的封号:
  • 埃德温·M·斯坦顿埃德温·麦克马斯特斯·斯坦顿(Edwin McMasters Stanton,1814年12月19日-1869年12月24日),美国政治家,曾任美国司法部长(1860年-1861年)和美国战争部长(1862年-1868年)。
  • 安东尼奥·维瓦尔第安东尼奥·卢奇奥·维瓦尔第(意大利语:Antonio Lucio Vivaldi,1678年3月4日-1741年7月28日),昵称(红发神父),是一位出生于威尼斯的意大利神父和巴洛克音乐作曲家,同时还是一名大师级小
  • 举贡会考举贡会考,亦称举贡考职。1904年清朝停科举后,为解决举人、贡生出路,学部奏定每三年保送举、贡若干名送京会考。题目为经义、史论各一篇,与科举相同。举人只录取一等和二等前十名
  • 批处理文件批处理文件(英語:Batch file),又称批次档,在DOS、OS/2、微软视窗系统中,是一种用来当成脚本语言运作程序的文件。它本身是文本文件,其中包含了一系列让具备命令行界面的解释器读取
  • 高景德高景德(1922年2月5日-1996年12月24日),陕西佳县人,中国电机工程学家。高景德1945年毕业于西北工学院(现西北工业大学)电机系。1948年加入中国共产党。1956年在苏联列宁格勒加里宁工
  • 台湾鹪眉台湾鹪眉(学名:)是鳞鹪鹛属(英语:Pnoepyga)的一种鸟类,为台湾特有种。以往被视为是小鳞胸鹪鹛的一个亚种。警告:默认排序关键词“wren-babbler, Taiwan”覆盖了之前的默认排序关键词
  • 胡安·卡洛斯·阿尔塞 (作家)胡安·卡洛斯·阿尔塞(Juan Carlos Arce,1958年-),是西班牙作家、小说家和剧作家。他出生在西班牙阿尔瓦塞特,现时在马德里当法律学者(他之前在Jurpovo总顾问团任律师),曾经在阿尔巴
  • 幕宝电影公司幕宝电影公司(英语:Screen Gems,又称:银幕宝石影片公司)是美国索尼影视娱乐旗下的一家电影制作和发行工作室。该公司目前从事发行B级片及邪典电影,其发行的B级片和邪典电影以恐怖