МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ МЕНЕДЖМЕНТА И БИЗНЕСА

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО ИНФОРМАТИКЕ

Вариант 16

Выполнил: Ершов Э. С

студент гр. ГМУбз-12-1

_____________________

Проверил:

доцент каф. ММЭ

Горева О.М.

Тюмень, 2013

Сжатие информации

Во многих стадиях информация, содержащаяся в файлах, избыточна. Для устранения избыточности используются специальные методы сжатия данных, основанные на поиске в файле избыточной информации и последующем ее кодировании с целью получения минимального объема.

Одним из наиболее широко распространенных видов сервисных программ являются программы-архиваторы, предназначенные для архивации, упаковки файлов путем сжатия хранимой в них информации.

Сжатие информации – это процесс преобразования информации, хранящейся в файле, к виду, при котором уменьшается избыточность в ее представлении и соответственно требуется меньший объем памяти для хранения.

Сжатие информации в файлах производится за счет устранения избыточности различными способами, например за счет упрощения кодов, исключения из них постоянных битов или представления повторяющихся символов или повторяющейся последовательности символов в виде коэффициента повторения и соответствующих символов. Применяются различные алгоритмы подобного сжатия информации.

Сжиматься могут как один, так и несколько файлов, которые в сжатом виде помещаются в так называемый архивный файл или архив.

Архивный файл – это специальным образом организованный файл, содержащий в себе один или несколько файлов в сжатом или несжатом виде и служебную информацию об именах файлов, дате и времени их создания или модификации, размерах и т.п.

Причины использования сжатия данных:

• желание поместить больше информации в память того же объема;

• сжатие информации ускоряет ее передачу.

Существует несколько методов сжатия (компрессии) данных. Все их можно разделить на две группы – сжатие без потерь и с потерями.

В первом случае распакованное сообщение точно повторяет исходное. Естественно, так можно обрабатывать любую информацию.

Сжатие же с потерями возможно только в тех случаях, когда допустимы некоторые искажения.

Сжатие информации без потерь

Как уже было сказано выше, целью упаковки файлов обычно являются обеспечение более компактного размещения информации на диске, сокращение времени и соответственно стоимости передачи информации по каналам связи в компьютерных сетях. Кроме того, упаковка в один архивный файл группы файлов существенно упрощает их перенос с одного компьютера на другой, сокращает время копирования файлов на диски, позволяет защитить информацию от несанкционированного доступа, способствует защите от заражения компьютерными вирусами.

Архивация(упаковка) – помещение (загрузка) исходных файлов в архивный файл в сжатом или несжатом виде.

Разархивация (распаковка) – процесс восстановления файлов из архива точно в таком виде, какой они имели до загрузки в архив. При распаковке файлы извлекаются из архива и помещаются на диск или в оперативную память;

Архивация является сжатием при котором не происходит потерь информации, т.к при ее распаковке файл восстанавливается полностью.

Программы, осуществляющие упаковку и распаковку файлов, называются программами – архиваторами. Большие по объему архивные файлы могут быть размещены на нескольких дисках (томах). Такие архивы называются многотомными.

Том – это составная часть архива.

Основные виды программ-архиваторов

В настоящее время применяется несколько десятков программ - архиваторов, которые отличаются перечнем функций и параметрами работы, однако лучшие из них имеют примерно одинаковые характеристики. Из числа наиболее популярных программ можно выделить: ARJ, PKPAK, LHA, ICE, HYPER, ZIP, РАК, ZOO, EXPAND, разработанные за рубежом, а также AIN и RAR, разработанные в России. Обычно упаковка и распаковка файлов выполняются одной и той же программой, но в некоторых случаях это осуществляется разными программами, например, программа РКZIР производит упаковку файлов, a PKUNZIP - распаковку файлов.

Программы - архиваторы позволяют создавать и такие архивы, для извлечения из которых содержащихся в них файлов не требуются какие - либо программы, так как сами архивные файлы могут содержать программу распаковки. Такие архивные файлы называются самораспаковывающимися.

Самораспаковывающийся архивный файл – это загрузочный, исполняемый модуль, который способен к самостоятельной разархивации находящихся в нем файлов без использования программы - архиватора.

Многие программы - архиваторы производят распаковку файлов, выгружая их на диск, но имеются и такие, которые предназначены для создания упакованного исполняемого модуля (программы). В результате такой упаковки создается программный файл с теми же именем и расширением, который при загрузке в оперативную память самораспаковывается и сразу запускается. Вместе с тем возможно и обратное преобразование программного файла в распакованный формат. К числу таких архиваторов относятся программы PKLITE, LZEXE, UNP.

Сжатие информации с потерями

Сжатие информации с потерями — это вид сжатия, когда в сжатом виде сохраняется не вся исходная информация, а только её приближение. Таким образом, невозможно восстановить исходные данные полностью, а только «похожие» данные, отличающиеся от исходных на некоторую незначительную величину.

Сжатие с потерями применяется для информации, имеющей аналоговую природу, то есть являющейся результатом измерения некоторых реальных объектов или процессов. Чаще всего это изображение и звук.

Результаты измерений. как правило, несут некоторое количество несущественной для получателя информации. Это с одной стороны различные шумы, помехи, ошибки измерений. С другой стороны, это информация, которая невостребована получателем: нюансы ниже порога чувствительности получателя, данные, которые не повлияют на анализ полученной информации.

Задача сжатия с потерями отличить важную информацию от неважной и отбросить неважную из потока. Основой для сжатия с потерями всегда является некоторая метрика отличия сжатых данных от исходных, в совокупности с порогом отсекания. Отличие от исходных данных меньше порога считаются несущественным и не кодируется.

Если приёмником информации является человек (когда это изображение или звук), то метрику определяют возможности человека по восприятию и переработке её, начиная от чувствительности органов чувств, заканчивая психическими факторами (например, наиболее тщательно рассматриваемыми объектами на изображении являются лица и надписи).

Сжатия аудиоинформации

Оно базируются на использовании психофизических ограничений (возможностей) человека.

Фильтрация. Исходный звуковой сигнал очищается с помощью фильтров от неслышимых компонентов (например, убирают низкие басовые шумы). Затем производится более сложный анализ сигнала: удаляются замаскированные частоты, заглушенные другими мощными сигналами. Таким образом, можно исключить до 70% информации из сигнала, практически не изменив качество его звучания;

Совмещенный стереофонический сигнал. Установлено, что слуховой аппарат человека может определить местоположение источника звука лишь на средних частотах, а высокие и низкие частоты звучат как бы отдельно от источника звука. Таким образом, высокие и низкие частоты можно представить в виде монофонического сигнала (т. е. без разделения на два стереофонических канала). Это позволяет вдвое уменьшить объем информации, передаваемой на низких и высоких частотах.

Маскирование тихого звука. Так после выстрела пушки в течение некоторого времени трудно услышать тиканье наручных механических часов или стрекот кузнечиков.При сжатии звукового сигнала замаскированный, почти неслышимый звук не сохраняется в памяти и не передается через каналы связи.

Сжатие изображения

Установлено, что человеческое зрение очень чувствительно к изменению яркости и гораздо меньше, к цветовому тону. Используя эту особенность зрения человека, можно при упаковке (сжатии) изображения исключить данные о цвете, скажем, каждой второй точки изображения (сохранив только ее яркость), а при распаковке брать вместо исключенного цвета цвет соседней точки. Аналогично для группы соседних точек брать можно некоторый средний цвет.

Программы для сжатия

Естественно, сжатие с потерями может использоваться только программами, предназначенными для обработки конкретных видов данных (например, графическими редакторами). А вот методы сжатия без потерь применяются и для любых произвольных файлов (широко известны программы-компрессоры ARJ, ZIP, RAR, StuffIt и др).

При сжатии информации часто используется термин «кодек», который образован путем сокращения слов «кодер» и «декодер». Этим термином обозначается алгоритм, предназначенный для кодирования (сжатия) и декодирования (распаковки) цифровых сигналов, идущих от системы цифровой аудио- и видеозаписи. Алгоритм может быть реализован программно и загружен в память компьютера, либо может быть реализован аппаратно с помощью специальной микросхемы.