Алгоритмы сжатия данных с потерей информации

Синтетические алгоритмы

Рассмотренные выше алгоритмы в «чистом виде» на практике не применяют из-за того, что эффективность каждого из них сильно зависит от начальных условий. В связи с этим, современные средства архивации данных используют более сложные алгоритмы, основанные на комбинации нескольких теоретических методов. Общим принципом в работе таких «синтетических» алгоритмов является предварительный просмотр и анализ исходных данных для индивидуальной настройки алгоритма на особенности обрабатываемого материала.

Все перечисленные алгоритмы способны только устранять автокорреляции, уже существующие во входном сигнале. Очевидно, что если автокорреляций не было, то упаковки не произойдёт, поэтому гарантировать уровень сжатия эти алгоритмы не могут.

[66 слайд]

Для упаковки данных, полученных оцифровкой реальных сигналов, прежде всего изображений и звука, точные алгоритмы не подходят совершенно. Дело в том, что реальный сигнал всегда сопровождается тепловым, так назы­ваемым белым (равномерно содержащим все частоты) шумом. Этот шум ис­кажает наличествующие в сигнале автокорреляции, сам же автокорреляций не имеет, поэтому обратимые алгоритмы с зашумленным сигналом справиться не могут.

Алгоритмы .JFIF (лежащий в основе распространенного формата хранения растровых изображений JPG), МРЕG, МРЗ начинаются с выполнения над входным потоком преобразования Фурье. JFIF удаляет из полученного спектра фиксированное количество частот - обычно самые слабые. Количество частот, которые надо выкинуть, определяется параметром настройки упаковщика. У JFIF этот параметр так и называется - коэффициентом упаковки, у МРЗ - битрейтом.

[67 слайд]

Профильтрованный таким образом сигнал заведомо содержит автокорреляции - даже если исходный, зашумленный, сигнал их и не содержал, такая фильтрация их создаст - и потому легко поддается упаковке. Благодаря этому, все пере­численные алгоритмы обеспечивают гарантированный уровень упаковки. Понят­но, что точно восстановить по подвергнутому такому преобразованию пото­ку исходный сигнал невозможно, но такой цели и не ставится, поэтому все перечисленные методы относятся к разряду необратимых.

При разумно выбранном уровне упаковки результат - фотореалистичное изображение или музыкальное произведение - на взгляд (или, соответственно, на слух) практически неотличим от оригинала.

[68 слайд]