Come funziona la compressione dei file?

• Spiegazione della tecnologia

Annuncio pubblicitario

La compressione dei file è una parte fondamentale del funzionamento del Web. Ci consente di trasferire file che altrimenti richiederebbero troppa larghezza di banda e tempo. Ogni volta che accedi ai file ZIP o visualizzi immagini JPEG, stai beneficiando della compressione dei file.

Quindi, ad un certo punto probabilmente hai posto una domanda: come funziona la compressione dei file? Ecco uno sguardo di base su come funziona la compressione.

Cosa significa compressione?

In poche parole, la compressione dei file (o compressione dei dati) è l'atto di ridurre le dimensioni di un file preservando i dati originali. Ciò consente al file di occupare meno spazio su un dispositivo di archiviazione, oltre a semplificare il trasferimento su Internet o in altro modo.

È importante notare che la compressione non è infinita. Mentre la compressione di un file in un ZIP ne riduce le dimensioni, non è possibile continuare a comprimere il file per ridurre ulteriormente le dimensioni a nulla.

Generalmente, la compressione dei file è suddivisa in due tipi principali: lossy e lossless. Diamo un'occhiata a come funzionano entrambi a turno.

Come funziona la compressione dei file: compressione con perdita

La compressione con perdita riduce le dimensioni del file rimuovendo frammenti di informazioni non necessari. È più comune nei formati di immagine, video e audio, dove non è necessaria una perfetta rappresentazione dei media sorgente. Molti formati comuni per questi tipi di media utilizzano la compressione con perdita; MP3 e JPEG sono due esempi popolari.

Un MP3 non contiene tutte le informazioni audio della registrazione originale, ma emette alcuni suoni che gli umani non riescono a sentire. Non ti accorgeresti comunque che mancano, quindi la rimozione di tali informazioni comporta una dimensione del file inferiore senza praticamente svantaggi.

Allo stesso modo, i JPEG rimuovono parti non vitali delle immagini. Ad esempio, in un'immagine contenente un cielo blu, la compressione JPEG potrebbe modificare tutti i pixel del cielo in una o due tonalità di blu, anziché utilizzare dozzine di tonalità diverse.

Tuttavia, più si comprime pesantemente un file, più evidente diventa il calo di qualità. Probabilmente hai sperimentato questo con file MP3 fangosi caricati su YouTube. Ad esempio, confronta questa traccia musicale di alta qualità:

Con questa versione fortemente compressa della stessa canzone:

La compressione con perdita di dati è adatta quando un file contiene più informazioni di quelle necessarie per i tuoi scopi. Ad esempio, supponiamo che tu abbia un enorme file di immagine RAW. Sebbene probabilmente desideri preservare questa qualità quando stampi l'immagine su un banner di grandi dimensioni, è inutile caricare il file RAW su Facebook.

L'immagine contiene così tanti dati che non si notano se visualizzati sui siti di social media. La compressione dell'immagine in un JPEG di alta qualità genera alcune informazioni, ma l'immagine sembra quasi la stessa ad occhio nudo. Vedi il nostro confronto tra i più diffusi formati di immagine JPEG, GIF o PNG? Tipi di file immagine spiegati e testati JPEG, GIF o PNG? Spiegazione e test dei tipi di file immagine Conosci le differenze tra JPEG, GIF, PNG e altri tipi di file immagine? Sai quando dovresti usare l'uno invece dell'altro? Non temere, MakeUseOf spiega tutto! Leggi di più per uno sguardo più approfondito a questo.

Compressione in perdita nell'uso generale

Come abbiamo già detto, la compressione con perdita di dati è ottima per la maggior parte delle forme di media. Per questo motivo, è vitale per aziende come Spotify e Netflix che trasmettono costantemente enormi quantità di informazioni. Ridurre il più possibile le dimensioni del file, pur preservando la qualità, rende il loro funzionamento più efficiente. Riesci a immaginare se ogni video di YouTube è stato archiviato e trasmesso nel suo formato non compresso originale?

Ma la compressione con perdita non funziona così bene per i file in cui tutte le informazioni sono cruciali. Ad esempio, l'utilizzo della compressione con perdita su un file di testo o un foglio di calcolo comporterebbe un risultato confuso. Non puoi davvero buttare via qualcosa senza danneggiare gravemente il prodotto finale.

Quando si salva in un formato con perdita, è spesso possibile impostare il livello di qualità. Ad esempio, molti editor di immagini hanno un dispositivo di scorrimento per scegliere la qualità di un JPEG da 0 a 100.

Salvare a qualcosa come 90 o 80 percento riduce le dimensioni del file un po ', con poca differenza per gli occhi. Ma il salvataggio in scarsa qualità o il salvataggio ripetuto dello stesso file in un formato con perdita di dati lo degraderanno.

Di seguito puoi vedere un esempio di questo (clicca per vedere le immagini più grandi). A sinistra è l'immagine originale scaricata da Pixabay come JPEG. L'immagine centrale è il risultato del salvataggio di questa come JPEG con una qualità del 50 percento. E l'immagine più a destra mostra l'immagine originale salvata invece come un JPEG di qualità del 10 percento.

A una rapida occhiata, l'immagine centrale non sembra troppo male. Puoi notare gli artefatti intorno ai bordi delle caselle se ingrandisci. Naturalmente, l'immagine all'estrema destra appare immediatamente terribile.

Prima del ritaglio per il caricamento, le dimensioni del file erano rispettivamente 874 KB, 310 KB e 100 KB.

Come funziona la compressione dei file: compressione senza perdita di dati

La compressione senza perdita di dati è un modo per ridurre le dimensioni del file in modo da poter ricostruire perfettamente il file originale. Contrariamente alla compressione con perdita di dati, non genera alcuna informazione. Invece, la compressione senza perdita di dati funziona essenzialmente rimuovendo la ridondanza.

Facciamo un esempio di base per mostrare cosa significa. Sotto c'è una pila di 10 mattoni: due blu, cinque gialli e tre rossi. Questo stack è un modo semplice per illustrare quei blocchi, ma c'è un altro modo per farlo.

Invece di mostrare tutti i 10 blocchi, possiamo rimuovere tutti tranne uno per ogni colore. Quindi, se usiamo i numeri per mostrare quanti mattoni di ciascun colore c'erano, abbiamo rappresentato esattamente lo stesso bit di informazioni usando molti meno mattoni. Invece di 10 mattoni, ora ne servono solo tre.

Questa è una semplice illustrazione di come sia possibile una compressione senza perdita. Memorizza le stesse informazioni in modo più efficiente rimuovendo la ridondanza. Prendi in considerazione un file effettivo, in cui la stringa seguente:

 mmmmmuuuuuuuoooooooooooo 

Può "comprimere" nella seguente forma, molto più breve:

 m5u7o12 

Questo ci consente di utilizzare sette caratteri anziché 24 per rappresentare gli stessi dati, il che rappresenta un notevole risparmio.

Compressione senza perdita nell'uso quotidiano

Come accennato in precedenza, la compressione senza perdita di dati è importante nei casi in cui non è possibile rimuovere alcun file originale. Se sei stato curioso di sapere come funzionano i file ZIP, questa è la risposta.

Quando si crea un file ZIP da un programma eseguibile in Windows, utilizza la compressione senza perdita. La compressione del file ZIP è un modo più efficiente per memorizzare il programma, ma quando decomprimilo (decomprimilo), sono presenti tutte le informazioni originali. Se si utilizzava la compressione con perdita per comprimere gli eseguibili, la versione decompressa sarebbe danneggiata e inutilizzabile.

I formati lossless comuni includono PNG per immagini, FLAC per audio e ZIP. I formati senza perdita di dati per i video sono rari, poiché occuperebbero enormi quantità di spazio.

Quando utilizzare la compressione Lossy vs. Lossless

Ora che abbiamo esaminato entrambe le forme di compressione dei file, potresti chiederti quando dovresti usare l'uno o l'altro. A quanto pare, non esiste una forma "migliore" di compressione, tutto dipende da cosa stai usando i file.

In generale, è necessario utilizzare la compressione senza perdita quando si desidera una copia perfetta del materiale di origine e una compressione con perdita quando una copia imperfetta è abbastanza buona. Diamo un'occhiata a un altro esempio per vedere come possono lavorare in armonia.

Supponi di aver appena estratto la tua vecchia raccolta di CD e desideri digitalizzarla Come convertire CD, cassette e MiniDisc in MP3 Come convertire CD, cassette e MiniDisc in MP3 Se hai vecchi CD, cassette, MiniDisc, o dischi in vinile di cui vuoi sbarazzarti, è tempo di digitalizzare la tua collezione. Ecco tutto ciò che devi sapere. Leggi di più in modo da avere tutta la tua musica sul tuo computer. Quando copi i tuoi CD, ha senso usare un formato come FLAC, che è senza perdita di dati. Ciò ti consente di avere una copia master sul tuo computer valida quanto il CD originale.

Più tardi, forse vuoi mettere un po 'di musica sul tuo telefono o su un vecchio lettore MP3 in modo da poter ascoltare in movimento. Probabilmente non ti interessa che la tua musica sia della qualità perfetta per questo, quindi puoi convertire i file FLAC in MP3 Come convertire FLAC in MP3 gratis Come convertire FLAC in MP3 gratis Devi convertire i file audio FLAC in MP3? Quindi ecco le app gratuite che devi controllare su Windows, Mac, Linux e sul Web. Leggi di più . Questo ti dà un file audio che è ancora perfettamente ascoltabile, ma non occupa tanto spazio sul tuo dispositivo mobile. La qualità dell'MP3 convertito dal FLAC sarà buona come se avessi creato un MP3 compresso direttamente dal CD originale.

Il tipo di dati rappresentati in un file può anche determinare quale sia il tipo di compressione migliore. Poiché le immagini PNG utilizzano una compressione senza perdita, offrono file di dimensioni ridotte per immagini con molto spazio uniforme, come gli schermi dei computer. Tuttavia, noterai che i PNG occupano molto più spazio quando rappresentano il miscuglio di colori nelle foto del mondo reale.

Preoccupazioni durante la compressione dei file

Come abbiamo visto, la conversione di formati lossless in lossy va bene, così come la conversione di un formato lossless in un altro. Tuttavia, non si dovrebbe mai convertire un formato con perdita in perdita, e fare attenzione a convertire un formato con perdita in un altro.

La conversione di formati con perdita in perdita è semplicemente uno spreco di spazio. Ricorda che i formati con perdita di dati eliminano i dati; è impossibile recuperare quei dati.

Supponi di avere un file MP3 da 3 MB. La conversione in FLAC potrebbe comportare un file di 30 MB, ma quei 30 MB contengono i suoni esatti di un MP3 molto più piccolo. La conversione in un formato senza perdita non "recupera" le informazioni che la compressione MP3 ha eliminato.

Infine, come accennato in precedenza, la conversione di un formato con perdita in un altro (o il salvataggio ripetuto nello stesso formato) peggiorerà ulteriormente la qualità. Ogni volta che si applica la compressione con perdita, si perdono più dettagli. Questo diventa sempre più evidente fino a quando il file non viene sostanzialmente rovinato.

Come funziona la compressione? Ora sai

Abbiamo dato uno sguardo alla compressione sia lossy che lossless per vedere come funzionano. Ora sai come è possibile archiviare un file di dimensioni inferiori rispetto alla sua forma originale e come scegliere il metodo migliore per le tue esigenze.

Naturalmente, gli algoritmi che decidono quali dati vengono espulsi in metodi con perdita e come archiviare al meglio i dati ridondanti in compressione senza perdita sono molto più complicati di quanto abbiamo spiegato qui. C'è molto altro da scoprire su questo argomento se sei interessato.

Hai provato la compressione senza perdita e hai bisogno di inviare qualcosa a un amico? Prova questi modi rapidi per trasferire file di grandi dimensioni online. E se hai bisogno di aiuto per comprimere file audio di grandi dimensioni Come comprimere file audio di grandi dimensioni: 5 modi semplici ed efficaci Come comprimere file audio di grandi dimensioni: 5 modi semplici ed efficaci Devi ridurre le dimensioni dei tuoi file audio? Ecco alcuni modi per comprimere file audio di grandi dimensioni. Maggiori informazioni, ecco alcuni modi semplici ed efficaci.

Ulteriori informazioni su: Compressione dei file, File ZIP.