Διδακτικά Βιβλία του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου

Αναζήτηση

Βρες
Εμφάνιση

Τι θα μάθεις;

Όταν ολοκληρώσεις το μάθημα αυτό, θα μπορείς: - Να περιγράφεις τη συμπίεση δεδομένων - Να απαριθμείς τις κατηγορίες συμπίεσης - Να απαριθμείς τους γνωστότερους αλγορίθμους συμπίεσης και να περιγράφεις το πώς λειτουργούν

Συμπίεση (compression) μιας ακολουθίας δεδομένων, ονομάζουμε την ελάττωση του μεγέθους της ακολουθίας, ώστε να χρειάζεται λιγότερος χώρος για την αποθήκευση ή τη μετάδοσή της. Η διαδικασία της συμπίεσης εφαρμόζεται συστηματικά στα υπολογιστικά συστήματα που χρησιμοποιούν και επεξεργάζονται μεγάλο όγκο ψηφιακών δεδομένων.

Ένας αλγόριθμος συμπίεσης μπορεί να επιφέρει μεγάλη ελάττωση του μήκους σε ακολουθίες δεδομένων με κάποιο ιδιαίτερο χαρακτηριστικό, ενώ ο ίδιος να είναι αναποτελεσματικός για άλλες ακολουθίες, αφήνοντάς τις στο ίδιο μήκος ή ακόμα και μεγαλώνοντάς το σε μερικές περιπτώσεις.

Όταν έχουμε την ακολουθία των δεδομένων σε συμπιεσμένη μορφή, πρέπει να εφαρμοστεί η αντίστροφη διαδικασία της αποσυμπίεσης (decompression, extraction) προκειμένου τα δεδομένα να μπορούν να χρησιμοποιηθούν και πάλι. Η διαδικασία αυτή της αποσυμπίεσης των δεδομένων καθορίζει και τις κατηγορίες των μεθόδων συμπίεσης. Έτσι, υπάρχουν δύο κατηγορίες αλγορίθμων συμπίεσης, οι απωλεστικοί (lossy) και οι μη απωλεστικοί (lossless) αλγόριθμοι.

Στους απωλεστικούς αλγορίθμους, όταν γίνει η συμπίεση και μετά ακολουθήσει αποσυμπίεση των δεδομένων, η τελική ακολουθία των δεδομένων διαφέρει από την αρχική. Αντίθετα στους μη απωλεστικούς αλγορίθμους, η διαδικασία συμπίεσης και αποσυμπίεσης επαναφέρει την αρχική ακολουθία. Αν πρέπει να μεταφερθούν δεδομένα με απόλυτη ακρίβεια, πιστότητα, χωρίς να αλλοιωθεί το περιεχόμενό τους, πρέπει να εφαρμοστεί μια μη απωλεστική μέθοδος συμπίεσης. Εφαρμογές ή συστήματα που μεταδίδουν αναλλοίωτες πληροφορίες από το ένα μέσο στο άλλο, για παράδειγμα κάρτες δικτύου ή modem, χρησιμοποιούν τεχνικές μη απωλεστικής συμπίεσης. Υπάρχουν όμως εφαρμογές όπου η μικρή διαφοροποίηση από την αρχική μορφή των δεδομένων δεν επιφέρει σημαντικές αλλαγές. Έτσι, οι περισσότερες εφαρμογές που έχουν να κάνουν με σύνθετες μορφές δεδομένων όπως είναι ο ήχος, η εικόνα, το video, όπου το τελικό αποτέλεσμα αξιολογείται από τον ανθρώπινο παράγοντα (αυτί, μάτι), μπορούν να κάνουν απωλεστική συμπίεση χωρίς πολλές φορές να υπάρχουν εμφανείς αλλοιώσεις στην ποιότητα των δεδομένων.

Είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε ότι η αποτελεσματικότητα μιας μεθόδου ή αλλιώς αλγορίθμου συμπίεσης (compression algorithm) εξαρτάται από τη μορφή των δεδομένων στα οποία εφαρμόζεται.

Στη συνέχεια θα εξετάσουμε τις αντιπροσωπευτικότερες τεχνικές μη απωλεστικής συμπίεσης.