發布日期：2022-04-20 點擊率：66
數據壓縮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，減少數據的冗余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”那么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。
對于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余。例如，字母“e”在英語中比字母“z”更加常用，字母“q”后面是“z”的可能性非常小。無損壓縮算法通常利用了統計冗余，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，那么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并不會注意到一些細節并不完善。同樣，兩個音頻錄音采樣序列可能聽起來一樣，但實際上并不完全一樣。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。由于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。一些機制是可逆的，這樣就可以恢復原始的數據，這種機制稱為無損數據壓縮;另外一些機制為了實現更高的壓縮率允許一定程度的數據損失，這種機制稱為有損數據壓縮。然而，經常有一些文件不能被無損數據壓縮算法壓縮，實際上對于不含可以辨別樣式的數據任何壓縮算法都不能壓縮。試圖壓縮已經經過壓縮的數據通常得到的結果實際上是擴展數據，試圖壓縮經過加密的數據通常也會得到這種結果。實際上，有損數據壓縮也會最終達到不能工作的地步。我們來舉一個極端的例子，壓縮算法每次去掉文件最后一個字節，那么經過這個算法不斷的壓縮直至文件變空，壓縮算法將不能繼續工作。
數據壓縮的方式非常多，不同特點的數據有不同的數據壓縮方式(也就是編碼方式)，下面從幾個方面對其進行分類。 [1] (1)即時壓縮和非即時壓縮比如打IP電話，就是將語音信號轉化為數字信號，同時進行壓縮，然后通過Internet傳送出去，這個數據壓縮的過程是即時進行的。即時壓縮一般應用在影像、聲音數據的傳送中。即時壓縮常用到專門的硬件設備，如壓縮卡等。非即時壓縮是計算機用戶經常用到的，這種壓縮在需要的情況下才進行，沒有即時性。例如壓縮一張圖片、一篇文章、一段音樂等。非即時壓縮一般不需要專門的設備，直接在計算機中安裝并使用相應的壓縮軟件就可以了。
(2)數據壓縮和文件壓縮其實數據壓縮包含了文件壓縮，數據本來是泛指任何數字化的信息，包括計算機中用到的各種文件，但有時，數據是專指一些具有時間性的數據，這些數據常常是即時采集、即時處理或傳輸的。而文件壓縮就是專指對將要保存在磁盤等物理介質的數據進行壓縮，如一篇文章數據、一段音樂數據、一段程序編碼數據等的壓縮。(3)無損壓縮與有損壓縮無損壓縮利用數據的統計冗余進行壓縮。數據統計冗余度的理論限制為2：1到5：1，所以無損壓縮的壓縮比一般比較低。這類方法廣泛應用于文本數據、程序和特殊應用場合的圖像數據等需要精確存儲數據的壓縮。有損壓縮方法利用了人類視覺、聽覺對圖像、聲音中的某些頻率成分不敏感的特性，允許壓縮的過程中損失一定的信息。雖然不能完全恢復原始數據，但是所損失的部分對理解原始圖像的影響較小，卻換來了比較大的壓縮比。有損壓縮廣泛應用于語音、圖像和視頻數據的壓縮。
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