15 Сущность и классификация методов сжатия данных в ис.

Техника сжатия (упаковки) данных основана на замене повтор. последовательностей байтов более короткими кодами и составления таблицы соответствия, используемой в последующем для восстановления данных в первонач. виде (их распаковки, разжатия).

Арх-е – сжатие файла или группы файлов с целью уменьшить место, занимаемое на диске.

Цели сжатия:

1) уменьшение физ. объема данных (файлов данных). Для оценки эффективности сжатия используют, как правило, коэфф. сжатия: есть отношение размера сжатого файла к его первонач. размеру:

где − объем информации после сжатия;– объем информации до сжатия. Пример:V_{д с} = 1 МВ,V_{п с} = 0,3MB, тоR=1 – 0,3/1,0 = 0,7 т.е. 70 %.

2) ув. пропускной спос-ти каналов передачи (ум. времени передачи фиксированной информации), ум. стоимости трафика.

3) повыш. уровня конфиденц-ти инф-ции: инф-ция, подвергнутая преобразованию, не м.б. прочтена без обратного преобразования.

Классификация методов сжатия: 1) соответствие исходной информации распакованной (2 класса): архивирование без потерь. Канал не вносит никаких изменений в передаваемое сообщение (V_{д с} → V_{п с} → V_{п р}): для txt, BD, коды комп. программ; сжатие с потерями: графика, мультимедийных файлов, аудиофайлов.

2) по технологии сжатия и распаковки (2 класса):

– символ-ориентированные (словарные). Сущность состоит в последовательном анализе сжимаемой информации с целью поиска повторяющихся или проаналированных ранее в данном документе последовательностей и замене таких последовательностей на более короткие; – статические (вероятные) основаны на использовании статистических (вероятностных) свойств, символах алфавита, на основе которых создан сжимаемый документ и замене этих символов бинарными последовательностями различной длины; арифметические исп. вероятностные свойства символов, однако в отличие от методов 2 группы сжимаемая послед-ть представляется в виде отрезка условной длиной 1, и на этом отрезке каждый символ условно выдел. участок соотв. вероятности символа. Т.о. технология сжатия и распаковки предусм. арифмет. анализ длин отрезков соответств. символов; комбинированные методы. Основаны на сочетании трех предыдущих методов (в основном первых двух). Наиболее часто используются на практике.

16. Оценка эффективности сжатия информации.

Цель процесса сжатия - получение более компактного выходного потока информац. ед-ц из некоторого изначально некомпактного входного потока при помощи некоторого их преобразования. Основными технич. хар-ками процессов сжатия и результатов их работы являются:

– степень сжатия (compress rating) или отношение (ratio) объемов исходного и результирующего потоков;

– скорость сжатия – время, затрачиваемое на сжатие некоторого объема информации входного потока, до получения из него эквивалентного выходного потока;

– качество сжатия – величина, показывающая, на сколько сильно упакован выходной поток, при помощи применения к нему повторного сжатия по этому же или иному алгоритму.

Характеристикой степени сжатия является коэффициент сжатия:есть отношение размера сжатого файла к его первоначальному размеру:

,

где − объем информации после сжатия;– объем информации до сжатия.На практике используется коэффициент R_ІІ.

Коэффициент сжатия может быть как постоянным (некоторые алгоритмы сжатия звука, изображения и т. п.), так и переменным. Во втором случае он может быть определён либо для каждого конкретного сообщения, либо оценён по некоторым критериям:

– средний (обычно по некоторому тестовому набору данных);

– максимальный (случай наилучшего сжатия);

– минимальный (случай наихудшего сжатия);

или каким-либо другим. Коэффициент сжатия с потерями при этом сильно зависит от допустимой погрешности сжатия или качества, которое обычно выступает как параметр алгоритма. В общем случае постоянный коэффициент сжатия способен обеспечить только методы сжатия данных с потерями.

Степень сжатия зависит от используемой программы, метода сжатия и типа исходного файла. Наиболее хорошо сжимаются файлы графических образов, текстовые файлы и файлы данных, для которых степень сжатия может достигать 5 - 40 %, меньше сжимаются файлы исполняемых программ и загрузочных модулей – 60 - 90 %. Почти не сжимаются архивные файлы. Программы для архивации отличаются используемыми методами сжатия, что соответственно влияет на степень сжатия.