Все алгоритмы сжатия оперируют входным потоком информации с целью получения более компактного выходного потока при помощи некоторого преобразования. Основными техническими характеристиками процессов сжатия и результатов их работы являются:

·степень сжатия - отношение объемов исходного и результирующего потоков;

·скорость сжатия - время, затрачиваемое на сжатие некоторого объема информации входного потока, до получения из него эквивалентного выходного потока;

·качество сжатия - величина, показывающая, на сколько сильно упакован выходной поток при применении к нему повторного сжатия по тому же или другому алгоритму.

Алгоритмы, которые устраняют избыточность записи данных, называются алгоритмами сжатия данных, или алгоритмами архивации. В настоящее время существует огромное множество программ для сжатия данных, основанных на нескольких основных способах.

Все алгоритмы сжатия данных делятся на:

) алгоритмы сжатия без потерь, при использовании которых данные на приемной восстанавливаются без малейших изменений;

)алгоритмы сжатия с потерями, которые удаляют из потока данных информацию, незначительно влияющую на суть данных, либо вообще невоспринимаемую человеком.

Существует два основных метода архивации без потерь:

алгоритм Хаффмана (англ. Huffman), ориентированный на сжатие последовательностей байт, не связанных между собой,

алгоритм Лемпеля-Зива (англ. Lempel, Ziv), ориентированный на сжатие любых видов текстов, то есть использующий факт неоднократного повторения "слов" - последовательностей байт.

Практически все популярные программы архивации без потерь (ARJ, RAR, ZIP и т.п.) используют объединение этих двух методов - алгоритм LZH.

Алгоритм Хаффмана.

Алгоритм основан на том факте, что некоторые символы из стандартного 256-символьного набора в произвольном тексте могут встречаться чаще среднего периода повтора, а другие, соответственно, - реже. Следовательно, если $+o записи распространенных символов использовать короткие последовательности бит, длиной меньше 8, а для записи редких символов - длинные, то суммарный объем файла уменьшится.

Алгоритм Лемпеля-Зива. Классический алгоритм Лемпеля-Зива -LZ77, названный так по году своего опубликования, предельно прост. Он формулируется следующим образом: если в прошедшем ранее выходном потоке уже встречалась подобная последовательность байт, причем запись о ее длине и смещении от текущей позиции короче чем сама эта последовательность, то в выходной файл записывается ссылка (смещение, длина), а не сама последовательность.

4.Показатель степени сжатия файлов

Сжатие информации в архивных файлах производится за счет устранения избыточности различными способами, например за счет упрощения кодов, исключения из них постоянных битов или представления повторяющихся символов или повторяющейся последовательности символов в виде коэффициента повторения и соответствующих символов. Алгоритмы подобного сжатия информации реализованы в специальных программах-архиваторах (наиболее известные из которых arj/arjfolder, pkzip/pkunzip/winzip, rar/winrar) применяются определенные Сжиматься могут как один, так и несколько файлов, которые в сжатом виде помещаются в так называемый архивный файл или архив.

Целью упаковки файлов обычно являются обеспечение более компактного размещения информации на диске, сокращение времени и соответственно стоимости передачи информации по каналам связи в компьютерных сетях. Поэтому основным показателем эффективности той или иной программы-архиватора является степень сжатия файлов.

Степень сжатия файлов характеризуется коэффициентом Кс, определяемым как отношение объема сжатого файла Vc к объему исходного файла Vо, выраженное в процентах (в некоторых источниках используется обратное соотношение):

Кс=(Vc/Vo)*100%

Степень сжатия зависит от используемой программы, метода сжатия и типа исходного файла.

Наиболее хорошо сжимаются файлы графических образов, текстовые файлы и файлы данных, для которых коэффициент сжатия может достигать 5 - 40%, меньше сжимаются файлы исполняемых программ и загрузочных модулей Кс = 60 - 90%. Почти не сжимаются архивные файлы. Это нетрудно объяснить, если знать, что большинство программ-архиваторов используют для сжатия варианты алгоритма LZ77 (Лемпеля-Зива), суть которого заключается в особом кодировании повторяющихся последовательностей байт (читай - символов). Частота встречаемости таких повторов наиболее высока в текстах и точечной графике и практически сведена к нулю в архивах.

Кроме того, программы для архивации все же различаются реализациями алгоритмов сжатия, что соответственно влияет на степень сжатия.

В некоторые программы-архиваторы дополнительно включаются средства, направленные на уменьшение коэффициента сжатия Кс. Так в программе WinRAR реализован механизм непрерывного (solid) архивирования, при использовании которого может быть достигнута на 10 - 50% более высокая степень сжатия, чем дают обычные методы, особенно если упаковывается значительное количество небольших файлов однотипного содержания.

Характеристики архиваторов - обратно зависимые величины. То есть, чем больше скорость сжатия, тем меньше степень сжатия, и наоборот.

На компьютерном рынке предлагается множество архиваторов - у каждого свой набор поддерживаемых форматов, свои плюсы и минусы, свой круг почитателей, свято верящих в то, что используемый ими архиватор самый лучший. Не будем никого и ни в чем разубеждать - просто попытаемся беспристрастно оценить самые популярные архиваторы в плане функциональности и эффективности. К таковым отнесем WinZip, WinRAR, WinAce, 7-Zip - они лидируют по количеству скачиваний на софтовых серверах. Рассматривать остальные архиваторы вряд ли целесообразно, поскольку процент применяющих их пользователей (судя по числу скачиваний) невелик.

Несмотря на то, что объемы внешней памяти ЭВМ постоянно растут, потребность в архивации не уменьшается. Это объясняется тем, что архивация необходима не только для экономии места в памяти, но и для надежного хранения копий ценной информации, а также для быстрой передачи информации по сети на другие ЭВМ.

Кроме того, возможность отказа магнитных носителей информации, разрушающее действие вирусов заставляют пользователей делать резервное копирование ценной информации на другие (запасные) носители информации.

Процесс записи файла в архивный файл называется архивированием (упаковкой, сжатием), а извлечение файла из архива - разархивированием (распаковкой). Упакованный (сжатый) файл называется архивом .

Архивация информации - это такое преобразование информации, при котором объем файла уменьшается, а количество информации остается прежним.

Степень сжатия информации зависит от содержимого файла, а также от выбранного метода архивации. Степень (качество) сжатия файлов характеризуется коэффициентом сжатия K c , определяемым как отношение объема сжатого файла V c к объему исходного файла V o , выраженное в процентах:

Чем меньше величина K c , тем выше степень сжатия информации.

Все существующие методы сжатия информации можно разделить на два класса: упаковка без потерь информации (обратимый алгоритм) и упаковка с потерей информации (необратимый алгоритм). В первом случае исходную информацию можно точно восстановить по имеющейся упакованной информации. Во втором случае распакованное сообщение будет отличаться от исходного сообщения.

Работа архиваторов основана на том, что они находят в файлах повторяющиеся участки и пробелы, помечают их в архивном файле и затем при распаковке восстанавливают по этим отметкам исходные файлы.

Программы-упаковщики (или архиваторы) позволяют помещать копии файлов в архив и извлекать файлы из архива, просматривать оглавление архива и тестировать его целостность, удалять файлы, находящиеся в архиве, и обновлять их, устанавливать пароль при извлечении файлов из архива и др.

Разные программы архивации отличаются форматом архивных файлов, скоростью работы, степенью сжатия, набором услуг (полнотой меню для пользователя), удобством пользования (интерфейсом), наличием помощи, собственным размером.

Ряд архиваторов позволяют создавать многотомные архивы, самораспаковывающиеся архивы, архивы, содержащие каталоги.

Наиболее популярны и широко используются следующие архиваторы: ARJ, PKZIP/PKUNZIP, RAR, ACE, LHA, ICE, PAK, PKARC/PKXARC, ZOO, HYPER, AIN.

Наиболее высокоэффективными являются архиваторы RAR, ACE, AIN, ARJ.

Они обеспечивают наибольшую степень сжатия информации и имеют наиболее высокую скорость работы. Архиватор RAR имеет удобный графический интерфейс и позволяет читать текстовые файлы, находящиеся как в rar-архиве, так и в arj и zip-архивах. Архиватор AIN имеет русскоязычный интерфейс. Архиваторы WinRAR-95 и WinZIP работают только в среде Windows. Они необходимы при работе с длинными и русскими именами файлов в Windows. В настоящее время именно эти архиваторы применяются чаще всего.

Раздел 3. Прикладное программное обеспечение ИТ

3. Показатель степени сжатия файлов

Кс=(Vc/Vo)*100%

Степень сжатия зависит от используемой программы, метода сжатия и типа исходного файла.

Характеристики архиваторов -- обратно зависимые величины. То есть, чем больше скорость сжатия, тем меньше степень сжатия, и наоборот.

На компьютерном рынке предлагается множество архиваторов -- у каждого свой набор поддерживаемых форматов, свои плюсы и минусы, свой круг почитателей, свято верящих в то, что используемый ими архиватор самый лучший. Не будем никого и ни в чем разубеждать -- просто попытаемся беспристрастно оценить самые популярные архиваторы в плане функциональности и эффективности. К таковым отнесем WinZip, WinRAR, WinAce, 7-Zip -- они лидируют по количеству скачиваний на софтовых серверах. Рассматривать остальные архиваторы вряд ли целесообразно, поскольку процент применяющих их пользователей (судя по числу скачиваний) невелик.

Поскольку в задании каждая пара значений (,) встречается один раз, то корреляционная таблица примет вид единичной матрицы. Значит условные средние совпадают со значениями. Отсюда следует, что корреляционное отношение равно 1 и, следовательно...

Аппроксимация функций методом наименьших квадратов

Далее аппроксимируем функцию квадратичной функцией. Для определения коэффициентов, и воспользуемся системой (3.2.1) Используя итоговые суммы таблицы 3, расположенные в ячейках B29, C29, D29, E29, F29, G29 и H29, запишем систему (2.1.4) в виде (3.2...

Виды архиваторов

Разработано большое количество разнообразных методов, их модификаций и подвидов для сжатия данных. Современные архиваторы, как правило, одновременно используют несколько методов одновременно. Можно выделить некоторые основные...

Как можно классифицировать информационные системы по степени автоматизации?

Классификация информационных технологий

Информационные технологии следует классифицировать прежде всего по области применения и по степени использования в них компьютеров. Различают такие области применения информационных технологий, как наука, образование, культура, экономика...

Как один из необходимых этапов в создании эффективной системы безопасности территории, предприятия, ОИД, выполним анализ уязвимости предприятия «FitMax»...

Математическое обоснование степени уязвимости объекта информационной деятельности на примере предприятия ООО "FitMax"

Для каждого из каналов проводятся расчеты вероятности степени защищенности информации. Акустический канал: Виброакустический канал: Человеческий фактор: Исходя из полученных данных...

Микропроцессор: назначение, состав, основные характеристики

Способов работы с файлами в Windows существует несколько. Первый -- это «дисковые папки» в папке «Мой компьютер». С их помощью можно добраться до любого нужного файла в любой папке и на любом диске. Однако этот способ далеко не идеален...

Поисковая система

1. Ручные информационные системы характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнением всех операций человеком. Например, о деятельности менеджера в фирме, где отсутствуют компьютеры...

Главным показателем эффективности работы продавца-консультанта дверей является обеспечиваемая им доля результативных посещений в общем объеме относящегося к нему клиентского трафика - показатель результативной посещаемости продавца...

Расчет параметров асинхронного энергосберегающего электродвигателя

Характеристики степеней защиты электрических машин обозначают двумя латинскими буквами IP (International Protection) и двумя цифрами...

Система электронной коммерции и статистики для продажи автомобильных запчастей

Важно анализировать количество не только новых, но и вернувшихся посетителей вашего интернет-магазине. Это позволит оценить насколько ваш сайт интересен для целевой аудитории. Кроме того, возвращать посетителей всегда проще...

Большинство пользователей знает, что иногда для уменьшения размера исходных файлов с целью повышения удобства их хранения или отправки, например, по электронной почте применяется сжатие. Однако почему-то в этом случае ассоциация происходит только с приложениями-архиваторами, а другие методики сжатия данных в расчет не принимаются. Далее будет рассмотрено, от чего зависит степень сжатия файла, на примере нескольких наиболее распространенных ситуаций.

Что подразумевается под степенью сжатия файла?

Начнем с теоретических вопросов. Что же такое степень сжатия файла? Исходя из самых простых трактовок этого термина, под ним подразумевается соотношение размера конечного (сжатого) объекта к начальному объему. Однако такое пояснение в большей степени может относиться исключительно к архивным данным, поскольку совершенно не затрагивает некоторые вопросы, связанные с изменением формата мультимедиа, где сжатие также очень распространено. В общем же, говорить о том, что степень сжатия файла зависит только от какого-то одного признака, нельзя. В данном случае роль играет и тип объекта, и используемые для сжатия данных программы, и скорость проведения процесса сжатия. Далее кратко остановимся на некоторых важных аспектах, которые могут повлиять на конечный результат уменьшения размера исходных данных.

Степень сжатия файла зависит только от типа файла: так ли это на самом деле?

Да, действительно, тип сжимаемых данных оказывает на уменьшение конечного размера файла достаточно большое влияние, и далеко не все форматы можно подвергнуть таким процедурам. Пояснить это можно на примере звуковых файлов которые изначально уже самим по себе являются сжатыми.

При попытке упаковки таких данных в архив существенного уменьшения размера добиться практически невозможно. То же самое касается формата WAV. Однако, если произвести не сжатие, а перекодирование из WAV в MP3, размер можно уменьшить раз в десять и более. Многие пользователи тут же и отталкиваются от того, что степень сжатия файла зависит именно от начального и конечного формата. Это не совсем так, поскольку важную роль играет и применяемый алгоритм перекодирования, о чем будет сказано отдельно. А пока остановимся на использовании архиваторов.

От чего зависит степень сжатия файла при упаковке в архив?

Чтобы изначально понять суть сжатия такого типа, для простоты объяснения в пример приведем самый обычный архиватор WinRAR. Типы упаковываемых данных не трогаем, а основное внимание сосредоточим на инструментах самого приложения.

Для начала следует обратить внимание на конечный формат архива, а также на используемый метод упаковки. Понятно, что в этом случае степень сжатия файла программой архивации зависит от предпочитаемой методики. При скоростном методе сжатие будет минимальным, но при установке максимальной степени сжатия размер будет уменьшен более существенно, а времени потребуется больше.

Если же применительно к архиваторам рассматривать файловые форматы, из самых сжимаемых можно выделить текстовые документы любых форматов.

Относительно неплохо сжимаются некоторые исполняемые файлы EXE-формата (при стандартном методе сжатия можно добиться уменьшения размера больше, чем вполовину). Самыми, как уже говорилось, несжимаемыми являются объекты мультимедиа. И, если картинки уменьшить по размеру хоть как-то можно, с аудио и видео без изменения начального формата такие действия не проходят, и архиваторы тут совершенно ни причем.

Типы сжатия графики, видео и аудио

Применительно к мультимедиа различают два основных типа сжатия: с потерей качества (lossy) и без потерь (lossless). И в данном случае степень сжатия файла зависит как раз от используемой технологии компрессии.

В первом случае сжатие максимальное, во втором оно может варьироваться, на что влияет используемый набор кодеков и конечный формат контейнера. Так, например, один и тот же AVI-файл может представлять собой именно контейнер, содержащий совершенно разные по типу данные и с различной степенью компрессии. Из-за этого, кстати, иногда могут наблюдаться проблемы с воспроизведением видео на бытовых плеерах.

А вообще, если говорить именно о мультимедиа, тут нужно четко понимать, что добиться максимального уменьшения размера исходного файла любого формата без существенной потери качества практически нереально, несмотря даже на технологии удаления избыточного контента (например, для графики или видео это срабатывает только в случае с неизменяемыми сценами). В случае с аудио производится уменьшение битрейта и вырезание определенных частот. Рядовой пользователь разницы, может быть, и не ощутит, а вот профессионал с тонким слухом сразу скажет, чего не хватает.

Самые распространенные программы на все случаи жизни

От чего зависит степень сжатия файла, немного разобрались. Теперь следует сказать несколько слов о применяемых программных продуктах. Среди архиваторов самыми распространенными можно назвать WinRAR, WinZIP и 7-Zip.

Что же касается сжатия мультимедиа, в самом простом случае можно использовать специальные приложения-конвертеры, которые работают по принципу перекодирования исходного материала в другой формат с целью уменьшения размера файла.

Краткие итоги

Подводя своеобразный итог, можно отметить, что степень сжатия файла архиватором зависит от нескольких факторов, а чаще всего от типа данных, подвергаемых компрессии, используемого программного обеспечения и (обычно применяются алгоритмы Хаффмана и Лемпеля-Зива, работающие в паре). В случае с мультимедиа-контентом ситуация практически та же, однако главенствующее положение занимает преобразование формата из одного в другой.

АРХИВАТОРЫ

Сжатие информации – это процесс преобразования информации, хранящейся в файле, путем уменьшения избыточности данных. Целью этого процесса является уменьшения обьема, занимемого данными.

Архивный файл – это специально созданный файл, содержащий в себе один или несколько файлов в сжатом виде.

Степень сжатия : K c =V c /V o *100%

K c – коэффициент сжатия, V c – объем сжатого файла, V o – исходный объем файла.

Степень сжатия зависит от:

1) используемой пограммы – архиватора,

2) метода сжатия,

3) типа исходного файла: текстового, графического, видео, звукового и т.д.

Программы, осуществляющие упаковку и распаковку файлов называются архиваторами. Наиболее распространенными являются: ARJ, ZIP, RAR. Расширение архивных файлов совпадает с названием использованного для их создания архиватора.

Архиваторы позволяют создавать самораспаковывающиеся архивные файлы, т.е. для их распаковки не требуется запуска программы-архиватора, т.к. они сами содержат программу распаковки. Эти архивы называются SFX-архивы
(SelF-eXtracting). Расширение таких файлов *.EXE.

Принципы сжатия информации

В любом тексте встречаются повторяющиеся символы. Возможно указать один символ и число повторений. Еще выше эффективность этого алгоритма применительно к графическим файлам. Если взглянуть на монитор, то можно видеть очень много повторяющихся точек одного цвета. На этом принципе сжатия информации основан формат графических файлов PCX. Современные архиваторы выделяют, не только повторяющиеся символы, но и цепочки символов, отдельные слова.

Если в тексте используются не все символы алфавита ПК, то для их кодирования можно использовать в место одного байта, 8-ми бит, меньше число. Этот принцип используется в телеграфном аппарате, где используются только русские заглавные буквы, для их представления достаточно 5 бит, что позволяет записать в два байта три символа.

3. В следующим принципе используется закономерность что в тексте буквы встречаются с разной частотой. Например в этом тексте пробел самый распространенный символ, очень часто встречаются символы «а», «и». Эти часто встречающиеся символы можно представлять короткой комбинацией битов, остальные символы возможно кодировать более длинной последовательностью. Например:

4. Физически ПК выделяет место для размещения файлов на диске по кластерам - блоками по 4 кБ. Меньше выделить невозможно. Например если файл имеет размер 8193 байта (8 кБ и 1 байт), физически он будет занимать 16 кБ или 16384 байта. Объединение группы файлов в один позволяет сэкономить на этих остатков. При упаковки маленьких файлов это дает большую экономию.

Итого, при отдельном размещении файлов не используются 6 кБ, что составляет 100% от содержания файлов. Во втором случае неиспользуемыми остается 2 кБ, 33%.

Архиватор zip

Запаковка файлов pkzip [ключи] <имя архива> [пути файлов]

Ключи: -rp архивация с подкаталогами с сохранением структуры

SPWD защита архива паролем (PWD)

A добавить файлы в архив

M переместить файлы в архив

V просмотр содержимого архива

Если производится архивация всех файлов каталога, то обязательно указывать маску *.*

Распаковка файлов pkunzip [ключи] <имя архива> [имена файлов]

Ключи: -d распаковка с подкаталогами с сохранением структуры

SPWD пароль архива (PWD)

Архиватор arj

arj <команда> [ключи] <имя архива> [имена файлов]

Для архиватора arj один файл выполняет операции и распаковки и запаковки.

Команды: a архивация

e распаковка без сохранения структуры каталогов

x распаковка с сохранением структуры

l просмотр содержимого архива

m переместить файлы в архив

d удалить файлы из архива

Ключи: -r упаковка с подкаталогами с сохранением структуры

V разбивка архива на тома с объемом vol(если указан)

размер для стандартных дискет (360, 720, 1200, 1440) указывается в килобайтах, размер нестандартных дискет указывается в байтах

V указывается при распаковке многотомного архива

GPWD пароль архива (PWD )

Запаковка файлов

Распаковка файлов

Предыдущая статья: Как разделить жесткий диск на разделы Как разбить на разделы в биосе Следующая статья: Перезаправляемые картриджи для струйных принтеров CANON, EPSON, HP Цветной лазерный мфу с перезаправляемыми картриджами