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 существенно превосходят по степени сжатия, продолжая удовлетворять поставленным требованиям, а именно — искажения д.б. в допустимых пределах чувствительности человеческих органов.

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 человеческого уха или глаза в большинстве практических применений.

Много методов фокусируются на особенностях строения органов чувств человека. Психоакустическая модель определяет то, как сильно звук может быть сжат без ухудшения воспринимаемого 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 (несмотря на то, что данные прошли сжатие с потерями).

Недостатки

При использовании сжатия с потерями необходимо учитывать, что повторное сжатие с потерями снижает качество, а декодирование увеличивает размер, не возвращая или не повышая качество. Поэтому для данных, которые когда-либо могут подвергнуться редактированию либо преобразованию в другие форматы (для совместимости или из‐за невозможности платить патентные отчисления за декодирование или распространение сжатых данных), следует сохранять оригинал.

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

Компрессия видео

• Motion JPEG

• Flash (поддерживает Motion JPEG)

• H.261

• H.263

• H.264

• MNG (поддерживает Motion JPEG)

• MPEG-1 Part 2

• MPEG-2 Part 2

• MPEG-4 Part 2

• Ogg Theora (отличается отсутствием патентных ограничений)

• Sorenson video codec (англ.)

• VC-1 — открытая спецификация для формата WMV (Microsoft)

Компрессия звука

Основная статья: Цифровой звук

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+

• Musepack

• WMA — собственность Microsoft

• ADPCM

• ATRAC

• Dolby AC-3

• DTS

• MPEG-1 Audio Layer II

• VQF

Речь

• CELP

• G.711

• G.726

• HILN (англ.)

• Speex (отличается отсутствием патентных ограничений)