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Compressione di file
Nel corso della storia dell'informatica, si è lottato per ottenere il massimo numero di dati nel minor spazio disponibile, che si tratti di memoria, dispositivi di archiviazione o larghezza di banda di rete. Molti dei servizi dati che oggi diamo per scontati, come i lettori musicali portatili, la televisione ad alta definizione o Internet a banda larga, devono la loro esistenza a un'efficace compressione dei dati tecniche.
La compressione dei dati è il processo di rimozione ridondanza Dai dati. Consideriamo un esempio immaginario. Supponiamo di avere un file immagine completamente nero con dimensioni di 100 pixel per 100 pixel. In termini di spazio di archiviazione dati (ipotizzando 24 bit, ovvero 3 byte per pixel), l'immagine occuperà 30,000 byte di spazio di archiviazione:
100 * 100 * 3 = 30,000
Un'immagine monocromatica contiene dati completamente ridondanti. Se fossimo intelligenti, potremmo codificare i dati in modo tale da descrivere semplicemente il fatto che abbiamo un blocco.
di 10,000 pixel neri. Quindi, invece di memorizzare un blocco di dati contenente 30,000 zeri (il nero è solitamente rappresentato nei file immagine come zero), potremmo comprimere i dati nel numero 10,000, seguito da uno zero per rappresentare i nostri dati. Questo schema di compressione dei dati è chiamato codifica run-length ed è una delle tecniche di compressione più rudimentali. Le tecniche odierne sono molto più avanzate e complesse, ma l'obiettivo di base rimane lo stesso. - eliminare i dati ridondanti.
Gli algoritmi di compressione (le tecniche matematiche utilizzate per eseguire la compressione) rientrano in due categorie generali: lossless e lossy. La compressione lossless preserva tutti i dati contenuti nell'originale. Ciò significa che quando un file viene ripristinato da una versione compressa, il file ripristinato è esattamente uguale alla versione originale non compressa. La compressione lossy, invece, rimuove i dati durante la compressione, per consentire un'ulteriore compressione. Quando un file lossy viene ripristinato, non corrisponde alla versione originale; piuttosto, ne è una buona approssimazione. Esempi di compressione lossy sono JPEG (per le immagini) e MP3 (per la musica). Nella nostra analisi, esamineremo esclusivamente la compressione lossless, poiché la maggior parte dei dati sui computer non tollera alcuna perdita di dati.