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Compressione di file
Nel corso della storia dell'informatica, c'è stata una lotta per ottenere la maggior parte dei dati nel più piccolo 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 lettori musicali portatili, televisione ad alta definizione o Internet a banda larga, devono la loro esistenza a 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 di immagine completamente nero con le dimensioni di 100 pixel per 100 pixel. In termini di memorizzazione dei dati (assumendo 24 bit, o 3 byte per pixel), l'immagine occuperà 30,000 byte di memoria:
100 * 100 * 3 = 30,000
Un'immagine di un solo colore 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 di immagine come zero), potremmo comprimere i dati nel numero 10,000, seguito da uno zero per rappresentare i nostri dati. Tale schema di compressione dei dati è chiamato codifica run-length ed è una delle tecniche di compressione più rudimentali. Le tecniche di oggi 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) si dividono in due categorie generali, lossless e lossy. La compressione senza perdita di dati conserva 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 con perdita, d'altra parte, rimuove i dati mentre viene eseguita la compressione, per consentire l'applicazione di una compressione maggiore. Quando un file con perdita viene ripristinato, non corrisponde alla versione originale; piuttosto, è una stretta approssimazione. Esempi di compressione con perdita sono JPEG (per le immagini) e MP3 (per la musica). Nella nostra discussione, esamineremo esclusivamente la compressione senza perdita di dati, poiché la maggior parte dei dati sui computer non può tollerare alcuna perdita di dati.