STRONA TYTUŁOWA PRACY KONTROLNEJ

Centrum Nauki i Biznesu „Żak” sp. z o.o.

UWAGA: POLE SZARE WYPEŁNIA SŁUCHACZ SKŁADAJĄCY PRACĘ KONTROLNĄ

Imię i nazwisko Rafał Szczęsny	Data wpływu ………29.12.2011………..
Kierunek Technik informatyk
Semestr / Grupa III /A
Przedmiot/ Temat pracy Multimedia i grafika komputerowa/Kompresja stratna i bezstratna
Nauczyciel Jerzy Domingo
Podpis Słuchacza
Ocena z pracy
Podpis nauczyciela
Data sprawdzenia

Kompresją danych nazywamy zmianę sposobu zapisu informacji tak, aby zmniejszyć ich nadmiar i tym samym objętość zbioru. Innymi słowy chodzi o wyrażenie tego samego zestawu informacji, lecz za pomocą mniejszej liczby bitów. Działaniem przeciwnym do kompresji jest dekompresja.

Kompresja dzieli się na bezstratną– w której z postaci skompresowanej można odzyskać identyczną postać pierwotną Najważniejszym twierdzeniem o kompresji bezstratnej jest Twierdzenie o zliczaniu, według którego niemożliwe jest skonstruowanie funkcji przekształcającej odwracalnie informację na informację (czyli funkcji kompresji bezstratnej), która nie wydłuża jakieś informacji o przynajmniej 1 bit, chyba że nie kompresuje ona żadnej informacji, oraz stratną– w której takie odzyskanie nie jest możliwe, jednak główne właściwości, które nas interesują, zostają zachowane. Pomimo to np. zdjęcie skompresowane za pomocą kompresji stratnej może się już nie nadawać zbyt dobrze do dalszej przeróbki czy do wydruku, gdyż w tych zastosowaniach wymaga się zachowania innych właściwości. Algorytmy kompresji dzieli się na algorytmy zastosowania ogólnego oraz algorytmy do danego typu danych. Z definicji nie istnieją algorytmy kompresji stratnej zastosowania ogólnego, ponieważ dla różnych typów danych konieczne jest zachowanie różnych właściwości. Na przykład kompresja dźwięku używa specjalnego modelu psychoakustycznego, który nie ma sensu w zastosowaniu do obrazu, poza bardzo ogólnymi przesłankami dotyczącymi sposobu postrzegania rzeczywistości przez człowieka. Większość algorytmów bezstratnych to algorytmy zastosowania ogólnego oraz ich drobne przeróbki, dzięki którym lepiej działają z określonymi typami danych. Nawet drobne poprawki mogą znacząco polepszyć wyniki dla pewnych typów danych. Algorytmy kompresji stratnej często, jako ostatniej fazy używają kompresji bezstratnej. W takim przypadku poprzednie fazy mają za zadanie nie tyle kompresować, ile przygotować dane do łatwiejszej kompresji. Kompresja bezstratna, jako że nie powoduje utraty żadnych pierwotnych danych podczas procesów kompresji i dekompresji, jest polecana do kompresji danych tekstowych i liczbowych, takich jak arkusze kalkulacyjne, dokumenty tekstowe. W niektórych formatach graficznych jak nie skompresowany TIFF czy BMP, punkty obrazu zapisywane są w stosunku 1:1- dlatego na dysku pliki te zajmują dokładnie tyle samo miejsca ile dany obraz zajmuje w pamięci operacyjnej komputera. W kompresji bezstratnej wykorzystywany jest algorytm LZW - Lempel-Ziv & Welch, którego zadaniem jest maksymalne zmniejszenie rozmiarów plików zawierających grafikę. Współczynnik kompresji (w stosunku do rozmiarów obrazu zajmującego miejsce w pamięci operacyjnej) wynosi od 20 do 50%, bez powodowania utraty jakichkolwiek informacji. Metoda kompresji bezstratnej polega na łączeniu w mniejsze grupy wszystkich powierzchni obrazu, których piksele mają tę samą wartość (ten sam kolor). Stąd największy współczynnik kompresji uzyskiwany jest w przypadku obrazów o dużych powierzchniach w tym samym kolorze. Algorytmy kompresji bezstratnej dobrze kompresują "typowe" dane, czyli takie, w których występuje znaczna nadmiarowość informacji (redundancja). Najczęściej używane metody kompresji bezstratnej można podzielić na słownikowe i statystyczne, choć wiele metod lokuje się pośrodku: metody słownikowe poszukują dokładnych wystąpień danego ciągu znaków i zastępują go krótszą ilością bitów niż jest potrzebna na jego zakodowanie. Metody statystyczne używają mniejszej ilości bitów dla częściej występujących symboli, w przypadku praktycznie wszystkich oprócz najprostszych metod, prawdopodobieństwa zależą od kontekstu. Niektóre popularne metody to: kodowanie Huffmana, kodowanie arytmetyczne, move to front, transformata Burrowsa-Wheelera. Przy użyciu kompresji stratnej można skompresować plik w jeszcze większym stopniu niż za pomocą kompresji bezstratnej. Stąd metoda ta jest stosowana w sytuacji, gdy ważne jest by plik zajmował mało miejsca na dysku. W kompresji tego rodzaju jest możliwe określenie w zależności od potrzeb możliwą do zaakceptowania ilość traconych informacji. Schemat tego rodzaju kompresji opiera się na algorytmie łączenia w mniejsze grupy najbardziej zbliżonych do siebie punktów pod względem odcieni kolorów. Strata zostaje uwidoczniona w momencie dekompresji gdyż nie wszystkie punkty z dużej palety kolorów zostają prawidłowo rozpoznane. Oczywiście są stosowane różnego rodzaju algorytmy porównujące odcienie kolorów, lecz nie zawsze zdają one egzamin i w konsekwencji grafika traci na jakości. Kompresja stratna najczęściej stosowana jest w przypadku zdjęć o dużej (24-bitowej) palecie kolorów i filmów. Pewne rodzaje danych są bardzo trudne lub niemożliwe do skompresowania.

Formaty zapisu grafiki komputerowej używające kompresji stratnej:

JPEG– najpopularniejszy format plików graficznych z kompresją stratną. Jest używany zarównow sieci Internet jak i w aparatach cyfrowych.
JPEG 2000– nowsza wersja formatu JPEG, oferująca lepszą kompresję.
DjVu– format stworzony do przechowywania zeskanowanych dokumentów w formie elektronicznej.
TIFF– popularny format plików graficznych udostępniający wiele rodzajów kompresji (zarówno stratnej jak i bezstratnej).

Formaty zapisu grafiki komputerowej używające kompresji bezstratnej:

PNG– format grafiki obsługiwany przez większość przeglądarek WWW.
GIF– popularny format grafiki (szczególnie internetowej) może przechowywać wiele obrazków w jednym pliku tworząc z nich animację. Maksymalnie można zapisać 256 kolorów.
TIFF– udostępniaja wiele rodzajów kompresji.
BMP– oferuje zapis z kompresją RLE lub bez kompresji (powszechniejszy).

Formaty zapisu grafiki komputerowej nie używające kompresji

– grafika rastrowa:

XCF– mapa bitowa programu GIMP. Może przechowywać wiele warstw.
PSD– mapa bitowa programu Adobe Photoshop. Może przechowywać wiele warstw.

– grafika wektorowa:

SVG– format na języku XQL promowany jako standard grafiki. Umożliwia tworzenie animacji.
CDR– format opatentowany przez firmę Corel Corporation.
SWF– jest zamkniętym formatem grafiki wektorowej, stworzonym dla programu Flash przez firmę Macromedia (obecnie Adobe). Może zawierać animacje lub aplety o różnym stopniu interaktywności i funkcjonalności. SWF jest czasami używany do tworzenia animowanej grafiki i menu na stronach internetowych. Jest obecnie dominującym formatem animacji wektorowych w sieci.
EPS– format plików służący do przechowywania pojedynczych stron grafiki wektorowej w postaci umożliwiającej osadzanie ich w innych dokumentach. Przez wiele lat format EPS był jedynym uniwersalnym formatem zapisu plików z grafiką wektorową (umożliwiającym również osadzanie w nim bitmap jako obiektów).