Сжатие данных с потерями () — метод сжатия (компрессии) данных, при использовании которого распакованные данные отличаются от исходных, но степень отличия не существенна с точки зрения их дальнейшего использования. Этот тип компрессии часто применяется для сжатия аудио- и видеоданных, статических изображений, в Интернете (особенно в потоковой передаче данных) и цифровой телефонии. Альтернативой является сжатие без потерь.
Типы сжатия с потерями Существуют две основных схемы сжатия с потерями:
В трансформирующих кодеках фреймы изображений или звука обычно трансформируются в новое базисное пространство и производится квантование. Трансформация может осуществляться либо для всего фрейма целиком (как, например, в схемах на основе wavelet-преобразования), либо поблочно (характерный пример — JPEG). Результат затем сжимается энтропийными методами. В предсказывающих кодеках предыдущие и/или последующие отсчеты данных используются для того, чтобы предсказать текущий отсчет изображения или звука. Ошибка между предсказанными данными и реальными вместе с добавочной информацией, необходимой для производства предсказания, затем квантуется и кодируется.
В некоторых системах эти две техники комбинируются путём использования трансформирующих кодеков для сжатия ошибочных сигналов, сгенерированных на стадии предсказания.
Сжатие с потерями против сжатия без потерь Преимущество методов сжатия с потерями над методами сжатия без потерь состоит в том, что первые делают возможной большую степень сжатия, продолжая удовлетворять поставленным требованиям, а именно — искажения должны быть в допустимых пределах чувствительности человеческих органов, физических чувств.
Методы сжатия с потерями часто используются для сжатия аналоговых данных — чаще всего звука или изображений.
В таких случаях распакованный файл может очень сильно отличаться от оригинала на уровне сравнения «бит в бит», но практически неотличим для человека «на слух» и «на глаз» в большинстве применений.
Много методов фокусируются на физических особенностях органов чувств человека. Психоакустическая модель определяет то, как сильно звук может быть сжат без ухудшения воспринимаемого человеком качества звука. Недостатки, причинённые сжатием с потерями, которые заметны для человеческого уха или глаза, известны как артефакты сжатия.
Фотографии, записанные в формате JPEG, могут быть приняты судом в качестве доказательств несмотря на то, что изображение сжато с потерями.
Недостатки При использовании сжатия с потерями необходимо учитывать, что повторное сжатие обычно приводит к деградации качества. Однако, если повторное сжатие выполняется без каких-либо изменений сжимаемых данных, качество не меняется. Так например, сжатие изображения методом JPEG, восстановление его и повторное сжатие с теми же самыми параметрами не приведёт к снижению качества. То же справедливо и для метода JPEG-LS в режиме сжатия с ограниченными потерями. Но в общем случае, когда декодированные данные подвергаются редактированию, несжатый оригинал целесообразно сохранять (или сжимать без потери данных).
Методы сжатия данных с потерями (примеры)
Компрессия изображений Снижение глубины цвета Метод главных компонент Фрактальное сжатие Сжатие на основе предсказателей JPEG-LS ДИКМ Иерархическая сеточная интерполяция CALIC JPEG Вэйвлетная компрессия JPEG 2000 DjVu Дифференциальное сжатиеГришенцев А. Ю. Эффективное сжатие изображений на базе дифференциального анализа // Журнал радиоэлектроники, № 11, 2012.
Компрессия видео Motion JPEG Flash (поддерживает Motion JPEG) H.261 H.263 H.264 H.265 MNG (поддерживает Motion JPEG) MPEG-1 Part 2 MPEG-2 Part 2 MPEG-4 Part 2 Ogg Theora (отличается отсутствием патентных ограничений)
VC-1 — открытая спецификация для формата WMV (Microsoft)
Компрессия звука
Музыка MP3 — Определён спецификацией MPEG-1 Ogg Vorbis (отличается отсутствием патентных ограничений и более высоким качеством) AAC, AAC+ — существует в нескольких вариантах, определённых спецификациями MPEG-2 и MPEG-4, используется, например, в Apple eAAC+ — формат, предлагаемый Sony, как альтернатива AAC и AAC+ Opus Musepack WMA — собственность Microsoft ADPCM ATRAC Dolby AC-3 DTS MPEG-1 Audio Layer II VQF
Речь CELP G.711 G.726
Speex (отличается отсутствием патентных ограничений) iLBC (Кодек со свободными условиями лицензирования)
См. также Сжатие без потерь (lossless)
Примечания
Категория:Сжатие данных *