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La compressione dei file è una parte fondamentale del funzionamento del Web. Ci consente di trasferire file che altrimenti richiederebbero troppa larghezza di banda e tempo. Ogni volta che accedi a file ZIP o visualizzi immagini JPEG, trai vantaggio dalla compressione dei file.
Quindi, a un certo punto ti sarai probabilmente posto una domanda: come funziona la compressione dei file? Ecco uno sguardo di base su come funziona la compressione.
Cosa significa compressione?
In poche parole, la compressione dei file (o compressione dei dati) è l'atto di ridurre le dimensioni di un file preservando i dati originali. Ciò consente al file di occupare meno spazio su un dispositivo di archiviazione, oltre a semplificare il trasferimento su Internet o in altro modo.
È importante notare che la compressione non è infinita. Sebbene la compressione di un file in uno ZIP ne riduca le dimensioni, non puoi continuare a comprimere il file per ridurne ulteriormente le dimensioni.
Generalmente, la compressione dei file è suddivisa in due tipi principali: con perdita e senza perdita di dati. Diamo un'occhiata a come funzionano entrambi a turno.
Come funziona la compressione dei file: compressione con perdita
La compressione con perdita riduce le dimensioni del file rimuovendo le informazioni non necessarie. È più comune nei formati immagine, video e audio, in cui non è necessaria una rappresentazione perfetta del supporto di origine. Molti formati comuni per questi tipi di media utilizzano la compressione con perdita di dati; MP3 e JPEG sono due esempi popolari.
Un MP3 non contiene tutte le informazioni audio della registrazione originale, ma emette alcuni suoni che gli umani non possono sentire. Non li noteresti comunque mancanti, quindi la rimozione di tali informazioni si traduce in una dimensione del file inferiore senza praticamente inconvenienti.
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Allo stesso modo, i JPEG rimuovono parti non vitali delle immagini. Ad esempio, in un'immagine contenente un cielo blu, la compressione JPEG potrebbe modificare tutti i pixel del cielo in una o due tonalità di blu, invece di utilizzare dozzine di sfumature diverse.
Tuttavia, più si comprime un file, più il calo di qualità diventa evidente. Probabilmente l'hai sperimentato con file MP3 fangosi caricati su YouTube. Ad esempio, confronta questa traccia musicale di alta qualità:
Con questa versione pesantemente compressa della stessa canzone:
La compressione con perdita è adatta quando un file contiene più informazioni di quelle necessarie per i tuoi scopi. Ad esempio, supponiamo che tu abbia un enorme file di immagine RAW. Anche se probabilmente vuoi preservare quella qualità quando stampi l'immagine su un banner di grandi dimensioni, è inutile caricare il file RAW su Facebook.
L'immagine contiene così tanti dati che non si notano se visualizzati sui siti di social media. La compressione dell'immagine in un JPEG di alta qualità genera alcune informazioni, ma l'immagine sembra quasi la stessa a occhio nudo. Vedere il nostro confronto tra i formati di immagine più diffusi per uno sguardo più approfondito a questo.
Compressione con perdita nell'uso generale
Come abbiamo detto, la compressione con perdita di dati è ottima per la maggior parte delle forme di media. Per questo motivo è fondamentale per aziende come Spotify e Netflix che trasmettono costantemente enormi quantità di informazioni. Ridurre il più possibile le dimensioni del file, pur preservando la qualità, rende il loro funzionamento più efficiente. Riesci a immaginare se ogni video di YouTube fosse archiviato e trasmesso nel suo formato originale non compresso?
Ma la compressione con perdita di dati non funziona così bene per i file in cui tutte le informazioni sono cruciali. Ad esempio, l'utilizzo della compressione con perdita di dati su un file di testo o un foglio di calcolo comporterebbe un output confuso. Non puoi davvero buttare via nulla senza danneggiare gravemente il prodotto finale.
Quando si salva in un formato con perdita, spesso è possibile impostare il livello di qualità. Ad esempio, molti editor di immagini hanno un cursore per scegliere la qualità di un JPEG da 0-100.
Il risparmio a qualcosa come il 90 o l'80 percento riduce un po' la dimensione del file, con poche differenze per l'occhio. Ma il salvataggio in una qualità scadente o il salvataggio ripetuto dello stesso file in un formato con perdita lo degraderà.
Di seguito puoi vedere un esempio di questo (clicca per vedere le immagini più grandi). A sinistra c'è l'immagine originale scaricata da Pixabay come JPEG. L'immagine centrale è il risultato del salvataggio come JPEG con una qualità del 50 percento. E l'immagine più a destra mostra l'immagine originale salvata invece come JPEG con qualità del 10 percento.
Galleria di immagini (3 immagini) Espandere Espandere Espandere ChiudereA prima vista, l'immagine centrale non sembra male. Puoi notare gli artefatti attorno ai bordi delle caselle solo se ingrandisci. Naturalmente, l'immagine più a destra sembra immediatamente terribile.
Prima del ritaglio per il caricamento, le dimensioni del file erano rispettivamente di 874 KB, 310 KB e 100 KB.
Come funziona la compressione dei file: compressione senza perdita di dati
La compressione senza perdita è un modo per ridurre le dimensioni del file in modo da poter ricostruire perfettamente il file originale. Contrariamente alla compressione con perdita, non genera alcuna informazione. Invece, la compressione senza perdita di dati funziona essenzialmente rimuovendo la ridondanza.
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Facciamo un esempio di base per mostrare cosa significa. Sotto c'è una pila di 10 mattoni: due blu, cinque gialli e tre rossi. Questo stack è un modo semplice per illustrare quei blocchi, ma c'è un altro modo per farlo.
Invece di mostrare tutti e 10 i blocchi, possiamo rimuovere tutti tranne uno di ogni colore. Quindi, se usiamo i numeri per mostrare quanti mattoni di ogni colore c'erano, abbiamo rappresentato la stessa identica informazione usando molti meno mattoni. Invece di 10 mattoni, ora ne abbiamo bisogno solo tre.
Questa è una semplice illustrazione di come sia possibile la compressione senza perdite. Memorizza le stesse informazioni in modo più efficiente rimuovendo la ridondanza. Considera un file reale, dove la stringa seguente:
mmmmmuuuuuuuooooooooooooPuò 'comprimere' nella seguente forma molto più breve:
m5u7o12Questo ci permette di usare sette caratteri invece di 24 per rappresentare gli stessi dati, il che rappresenta un notevole risparmio.
Compressione senza perdite nell'uso quotidiano
Come accennato in precedenza, la compressione senza perdita di dati è importante nei casi in cui non è possibile rimuovere alcun file originale. Se sei curioso di sapere come funzionano i file ZIP, questa è la risposta.
Quando crei un file ZIP da un programma eseguibile in Windows, utilizza la compressione senza perdita di dati. La compressione dei file ZIP è un modo più efficiente per archiviare il programma, ma quando lo decomprimi (decomprimi) tutte le informazioni originali sono presenti. Se si utilizzasse la compressione con perdita di dati per comprimere gli eseguibili, la versione decompressa sarebbe danneggiata e inutilizzabile.
I formati lossless comuni includono PNG per le immagini, FLAC per l'audio e ZIP. I formati senza perdita di dati per i video sono rari, perché occuperebbero enormi quantità di spazio.
Quando utilizzare la compressione con perdita o senza perdita?
Ora che abbiamo esaminato entrambe le forme di compressione dei file, potresti chiederti quando dovresti usare l'una o l'altra. A quanto pare, non esiste una forma 'migliore' di compressione --- tutto dipende da cosa stai usando i file per.
In generale, dovresti usare la compressione senza perdita quando vuoi una copia perfetta del materiale sorgente e la compressione con perdita quando una copia imperfetta è abbastanza buona. Diamo un'occhiata a un altro esempio per vedere come possono lavorare in armonia.
Dì che hai appena ho dissotterrato la tua vecchia collezione di CD e vuoi digitalizzarla così hai tutta la tua musica sul tuo computer. Quando si copiano i CD, ha senso utilizzare un formato come FLAC, che è senza perdita di dati. Ciò ti consente di avere una copia master sul tuo computer che è buona quanto il CD originale.
In seguito, forse vorrai mettere un po' di musica sul tuo telefono o su un vecchio lettore MP3 in modo da poterla ascoltare in movimento. Probabilmente non ti interessa che la tua musica sia di qualità perfetta per questo, quindi puoi converti i file FLAC in MP3 . Questo ti dà un file audio che è ancora perfettamente ascoltabile, ma non occupa tanto spazio sul tuo dispositivo mobile. La qualità dell'MP3 convertito dal FLAC sarà buona come se avessi creato un MP3 compresso direttamente dal CD originale. puoi anche comprimere un video direttamente sul tuo iPhone .
Il tipo di dati rappresentati in un file può anche determinare quale tipo di compressione è il migliore. Poiché le immagini PNG utilizzano una compressione senza perdita di dati, offrono file di piccole dimensioni per immagini con molto spazio uniforme, come gli screenshot del computer. Tuttavia, noterai che i PNG occupano molto più spazio quando rappresentano il miscuglio di colori nelle foto del mondo reale.
Preoccupazioni durante la compressione dei file
Come abbiamo visto, la conversione di formati lossless in lossy va bene, così come la conversione di un formato lossless in un altro. Tuttavia, non dovresti mai convertire un formato con perdita di dati in un formato senza perdita e dovresti fare attenzione a convertire un formato con perdita in un altro.
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La conversione di formati lossy in lossless è semplicemente uno spreco di spazio. Ricorda che i formati con perdita di dati eliminano i dati; è impossibile recuperare quei dati.
Supponi di avere un file MP3 da 3 MB. La conversione in FLAC potrebbe comportare un file da 30 MB, ma quei 30 MB contengono i suoni esatti che produceva l'MP3 molto più piccolo. La riconversione in un formato senza perdita di dati non 'recupera' le informazioni che la compressione MP3 ha eliminato.
Infine, come accennato in precedenza, la conversione di un formato con perdita in un altro (o il salvataggio ripetuto nello stesso formato) ridurrà ulteriormente la qualità. Ogni volta che applichi la compressione con perdita, perdi più dettagli. Questo diventa sempre più evidente fino a quando il file è sostanzialmente rovinato.
Come funziona la compressione? Ora sai
Abbiamo dato un'occhiata alla compressione lossy e lossless per vedere come funzionano. Ora sai come è possibile archiviare un file di dimensioni inferiori rispetto alla sua forma originale e come scegliere il metodo migliore per le tue esigenze.
Ovviamente, gli algoritmi che decidono quali dati vengono espulsi con metodi con perdita e come archiviare al meglio i dati ridondanti nella compressione senza perdita di dati sono molto più complicati di quanto abbiamo spiegato qui. C'è molto altro da scoprire su questo argomento se sei interessato.
Hai provato la compressione senza perdita di dati e hai bisogno di inviare qualcosa a un amico? Prova questi modi veloci per trasferire file di grandi dimensioni online. E se hai bisogno di aiuto comprimere file audio di grandi dimensioni , ecco alcuni modi semplici ed efficaci.
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Ben è un vicedirettore e l'onboarding manager di MakeUseOf. Ha lasciato il suo lavoro IT per scrivere a tempo pieno nel 2016 e non si è mai guardato indietro. Si occupa di tutorial tecnici, consigli sui videogiochi e altro ancora come scrittore professionista da oltre sette anni.
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