什么是压缩算法及压缩算法定义

简介: 什么是压缩算法及压缩算法定义

一、什么是压缩算法


我想必都有过 压缩解压缩 文件的经历,当文件太大时,我会使用文件压缩来降低文件的占用空间,比如微信上传文件的限制是100 MB,我这有个文件无法上传,是我解压完后的交件一定小于100MB,么的文件可以上传了。


此外,我们把相机拍完的照片保存到计算上的时候,也会使用压缩算法进行文件压缩,文件压缩的格式一般是 JPEG


那什么是算法呢?压结算法又是怎么定义的呢?在认识压缩算法之前我们要先了解一下文件是如何存储的


文件存储


文件是将数据存储在磁盘等存储介质的一种形式。程序文件中最基本的存储数据单位是 字节。文件的大小不管是xxxKB,xxxMB等来表示,就是因为文件是以字节 B = Byte 为单位存储的。


文件就是字节数据集合,用1字节(8位)表示的字节数据有256种,用二进制表示的话就是00000000 - 1111 1111,如果文件中存储的数据都是文字,那么该文件是文本文件。如果是图形,那么该文件是图像文件。在任何情况下,文件中字节数据都是 连续存储 的。


文件是字节数据的集合体示意图:



二、压缩算法定义


       上面介绍了文件的集合体其实就是一堆字节数据的集合,那么我们就可以来给压缩算法下个定义。压缩算法(compaction algorithm) 指的就是数据压缩的算法,主要包括压缩和还原(解压缩)的两个步骤。


其实就是在不改变原有文件属性的前提下,降低文件字节空间和占用空间一种算法。


根据的压缩算法的定义,我们可将其分成不同的类型:


有损和无损


无损压缩:能够无失真地 从压缩后的数据重构,准确地还原原始的数据,可用于对数据的准确性要求严格的场合,如可执行文件和普通文件的压缩、磁盘的压缩,也可用于多媒体数据压缩。该方法的压缩比较小,如差分编码,RLE,Huffman编码,LZW编码,算术编码。


有损压缩:有失真,不能完全准确地 恢复原始数据,重构的数据只是原始数据的一个近似。可用于对数据准确性要求不高的场合,如多媒体数据的压缩。该方法的压缩比较大。例如预测编码、音感编码。分形压缩,小波压缩,JPEG/MPEG


对称性


如果编解算法的复杂性和所需时间差不多,则为对称的编码方法,多数压缩算法都是对称的,但也有不对称的,一般是编码难而解码容易,如 Huffman增码和分形编码。但用于密码学的编码方法则相反,是编码易,而解码非常难


帧间与帧内


在视频编码中会同时用到帧内与帧间的编码方法,帧内编码是指在一帧图像内立完成编码方法,同静态图像的编码,如JPEG;而帧间编码则需要参照前后帧才能进行编解码,并在编码过程中考虑对帧之间的时间冗余的压缩,如 MPEG


实时性


在有些多媒体应用场合,需要实时处理或传输数据(如现场的数字录音和录影、播放MP3/RM/VCD/DVD、视频/音频点播、网络现场直播、可视电话、视频会议),编解码一般要求延时≤ 50ms。这就需要简单/快速/高效的算法和高速/复杂的CPU/DSP芯片


分级处理


有些压缩算法可以同时处理不同分辨率,不同传输速率,不同质量水平的多媒体数据,如JPEG2000、MPEG-2/4


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