Veszteséges tömörítés

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

A veszteséges tömörítés az adattömörítési algoritmusok egy osztálya, ami a veszteségmentes tömörítéssel ellentétben nem teszi lehetővé a tömörített adatból az eredeti adatok pontos rekonstrukcióját, ám egy „elég jó” rekonstrukciót igen. Az Interneten használják leginkább, a telefóniás és streamelési alkalmazásokban. A veszteséges tömörítési módszerekre általában codec néven hivatkoznak.

Tartalomjegyzék

1 A veszteséges tömörítés fajtái
2 Veszteséges és veszteségmentes tömörítés
3 Példa veszteséges tömörítésre
4 Veszteséges tömörítési módszerek
5 Lásd még
6 Külső hivatkozások

[szerkesztés] A veszteséges tömörítés fajtái

Két alapkoncepció létezik veszteséges tömörítésre:

a veszteséges transzformációs kodekekben a forrásból (hang, kép stb.) mintavétel történik, ezt új bázistérbe transzformálják, majd kvantálják. A végeredményt entrópia-kódolásnak (pl. Huffman-kód) vetik alá.
a veszteséges prediktív kodekekben az adott mintát megelőző és/vagy követő minták segítségével próbálják megjósolni az aktuális hangmintát vagy képkockát. A megjósolt adat és a valós adat közti eltéréstt (a jóslás reprodukálásához szükséges egyéb információkkal együtt) kvantálják és kódolják.

Egyes rendszerekben a két technikát kombinálják, és transzformációs kodekkel tömörítik a prediktív kodek hibajelét.

[szerkesztés] Veszteséges és veszteségmentes tömörítés

A veszteséges módszerek használatának az az előnye a veszteségmentes módszerekhez képest, hogy sok esetben a veszteséges tömörítés sokkal kisebb fájlt képes előállítani, mint bármely veszteségmentes, és még így is kellően jó minőséget ér el.

A veszteséges módszereket általában a hang-, kép- és videotömörítés során használják. A tömörítési arány (tehát a tömörített fájl mérete a tömörítetlenhez képest) általában a videók esetében a legjobb (akár 300:1 is lehet látható minőségromlás nélkül), hanganyagnál ez az érték 10:1 körül mozog. A veszteségesen tömörített képeknél is gyakori a 10:1-es tömörítési arány, de a minőségromlás itt vehető észre talán a legkönnyebben.

A veszteségesen tömörített fájl bitszinten teljesen különböző lehet az eredetitől, ugyanakkor az emberi szem vagy fül számára nehéz lehet megkülönböztetni őket. A legtöbb veszteséges tömörítő figyelembe veszi az emberi test anatómiai felépítését: például, hogy az emberi szem bizonyos frekvenciájú fényt lát csak. A hangtömörítés során pedig felhasználják az emberi hallás pszichoakusztikus modelljét, ami tartalmazza, hogy az emberi fül milyen hangmagasságokra érzékenyebb, vagy hogy az egyszerre megszólaló frekvenciák hogyan maszkolják egymást.

[szerkesztés] Példa veszteséges tömörítésre

Az eredeti kép 100-as minőséggel (méret: 38,9 KB)

Ugyanaz a kép tömörítve (csaknem 97%-kal kevesebb információ, 1,2 KB)

Ugyanaz, erős tömörítés után (csaknem 98,5%-kal kevesebb információ, 662 bájt)

A fenti képek demonstrálják, hogyan csökkenti a fájlméretet a veszteséges tömörítés. A kép egy levelibékáról készült kép 128×128 képpontnyi részlete.

Az első kép 39 798 bájt méretű.
A második kép tömörítve lett (JPEG quality 15) és csaknem 97%-kal kisebb, 1250 bájtos. Jól észrevehetően egyes részletek elvesztek.
A harmadik kép, erős tömörítés után (JPEG quality 5) 98,5%-kal kisebb, mindössze 662 bájtos. A tömörítési hibák (compression artifacts), a JPEG-tömörítés blokkjai sokkal észrevehetőbbek.

Bár a harmadik kép minősége nagyon rossz, a béka még mindig felismerhető. A jó veszteséges tömörítési algoritmusok képesek arra, hogy a „kevésbé fontos” információkat kidobják, a „lényeges” információkat pedig meghagyják az eredeti fájlból.

[szerkesztés] Veszteséges tömörítési módszerek

[szerkesztés] Képi adatok tömörítése

[szerkesztés] Képtömörítés

Fraktáltömörítés
JPEG
JPEG2000, a JPEG utódja, ami waveleteket használ.
Wavelet tömörítés
Cartesian Perceptual Compression: CPC-ként is ismert
DjVu
ICER, amit a Marsjáró is használt: a JPEG2000 rokona, wavelet-alapú

[szerkesztés] Videotömörítés

Flash (JPEG sprite-okat is támogat)
H.261
H.263
H.264/MPEG-4 AVC
MNG (JPEG sprite-okat is támogat)
Motion JPEG
MPEG-1 Part 2
MPEG-2 Part 2
MPEG-4 Part 2
Ogg Theora (nincsenek vele szabadalmi problémák)
Sorenson video codec
VC-1

[szerkesztés] Hangtömörítés

[szerkesztés] Zene tömörítése

AAC - pl. az Apple Computer használja, .mp4 fájlok hangsávjának tipikus tömörítése
ADPCM
ATRAC
Dolby AC-3
MP2
MP3
Musepack
Ogg Vorbis (nincsenek vele szabadalmi problémák)
WMA - a Microsoft fejlesztése

[szerkesztés] Beszédtömörítés

CELP
G.711
G.726
HILN
AMR (GSM cellákban használják, pl. a T-Mobile)
Speex (nincsenek vele szabadalmi problémák)

[szerkesztés] Egyéb adattípusok

Technikai értelemben, egy szöveg méretének csökkentése a magánhangzók eltávolításával szintén veszteséges tömörítésnek tekinthető. A szöveg általában még így is értelmezhető marad, a mássalhangzók nyújtatta kontextus segítségével. A kutatók félig-meddig viccesen veszteséges tömörítést végeztek akkor is, amikor a hosszú szavakat a szövegben közel azonos jelentésű rövidebb szavakra cserélték [1], bár ez már inkább a veszteséges adatkonverzió kategóriájába tartozik.