Слайд 1
Упаковка информации
Виды.
Способы.
Алгоритмы
Дегтярева И.Ю., учитель информатики
ГБОУ СОШ №229 Санкт-Петербурга
Слайд 2
Актуальность темы:
Несмотря на то, что объемы внешней памяти компьютеров
постоянно растут, потребность в сжатии не уменьшается. Это объясняется тем, что упаковка 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.
Слайд 3
Гипотеза:
Предположим, чтобы уменьшить
объем внешней памяти компьютера, используемой для хранения
информации, а также скорость передачи информации по компьютерным сетям, данные любого типа целесообразно сжимать (упаковывать)
одним и тем же способом.
Слайд 8сжатие
без потери
информации
сжатие
с потерей
информации
Возможность уплотнения данных основана
на том, что информация часто
обладает
избыточностью, которая зависит от
вида информации. Исходя из этого
существуют два способа упаковки
Слайд 9Первая идея –
учет частот
символов
Вторая идея –
учет
повторений
Исходное сообщение
можно точно
восстановить по упакованному.
Упаковка без потери информации основана
на одной из двух простых идей:
Слайд 10
праотец всех современных архиваторов
Учет частот символов
Первая идея
была впервые разработана Джоном Хаффманом
в 1952г.
и основана на том, что в обычном тексте частоты появления разных символов различны.
Слайд 11В сообщениях часто встречаются несколько подряд идущих
одинаковых байтов
В сообщениях некоторые
после-довательности байтов повторяются многократно
Вторая основная идея упаковки с учетом повторений будет использоваться, если возникает одна
из двух следующих ситуаций:
1 символ = 1 байт
Слайд 12«повторить
данный байт
n раз»
«взять часть текста длиной k байтов, которая
встречалась
m байтов назад»
При упаковке такие места документа (текста или рисунка) можно заменить командами вида:
1 символ = 1 байт
Слайд 13
Больше всего места требуется для графической информации, поэтому задача её
упаковки наиболее важна. Графическая информация редко хранится в компьютере
в неупакованном виде.
Один из простейших методов
упаковки – RLE кодирование
(англ. Run-Length Encoding –
кодирование путём
учёта повторений).
Слайд 14
Упаковка изображений без потери
информации методом RLE
Пусть имеется следующее изображение
звездного неба:
на черном фоне видны
редкие белые звезды.
При растровом
представлении
неба информация в
ЭВМ будет храниться в таком виде: черное-черное-черное-черное-черное-белое-черное-черное-черное-черное-черное и т. д.
Естественно, что значительно компактнее хранить информацию, указав, сколько раз подряд идут черные пиксели, сколько раз
белые и т. д.
Слайд 16
Упаковка с потерями, обладающая значительно большей, чем упаковка
без потерь, эффективностью,
обычно применяется для сокращения объёма аудио- и видеоданных и цифровых фотографий в тех случаях, когда такое сокращение является приоритетным,
а полное соответствие исходных и восстановленных данных не требуется.
Слайд 17
Методы упаковки картинок с потерей информации основываются на особенностях человеческого
восприятия изображений. Многие приемы сжатия аудио- и видеоинформации основываются на «обмане» органов чувств человека (зрение, слух) путем исключения избыточной информации, которую человек в силу своих физиологических особенностей не способен воспринять.
Слайд 18Изображения (как и видео) занимают намного больше
места в памяти, чем текст.
Эта особенность изображений определяет актуальность алгоритмов сжатия графики.
Можно при упаковке выбросить данные о цвете каждой второй точки изображения, а при распаковке – брать вместо выброшенного цвет соседней точки. Распакованная картинка, конечно, будет отличаться от исходной, однако это отличие будет практически незаметно на глаз. Например, алгоритм JPEG способен упаковывать картинки в
несколько десятков раз
без заметной потери
качества.
Слайд 21Приемы упаковки звука
Однако свойства человеческого слуха не позволяют сжать звуковой сигнал,
если он представляет собой однотонные звуки с постоянным уровнем громкости.
В этом случае дают эффект традиционные методы архивации информации, например, алгоритм Хаффмана.
Слайд 22Приемы сжатия видеоданных
Смежные кадры содержат одни и те же объекты сцены.
Следовательно, хранение каждого из кадров можно заменить хранением изменений, произошедших со времени показа предыдущего кадра. Таким образом, весь фильм можно представить в виде последовательности ключевых кадров и промежуточных (зависимых) кадров. Зависимые кадры минимальны
по размеру и содержат изменения,
которые претерпела сцена. В силу
этого достигается впечатляющая
экономия дискового пространства.
Слайд 23Архивация файлов
При архивации степень сжатия файлов
сильно зависит от формата файла.
Графические файлы, типа TIF и GIF ,
уже за ранее компрессированы, и здесь
даже самый лучший архиватор мало чего найдет для упаковки.
Совсем другая картина наблюдается
при архивации текстовых файлов,
файлов BMP и им подобных.
Слайд 24
Название программы образовано от слов WIN (Windows) и RAR (Roshal ARchive).
Автором программы является Евгений Рошал -российский программист.
Файловый архиватор WinRAR
с высокой степенью сжатия, является одним из лучших архиваторов по соотношению
степени сжатия
к скорости работы.
Программа-архиватор Win RAR
Слайд 25 Процесс упаковки информации относится
к одному из информационных
процессов –
к обработке информации. Проанализировав принципы, способы, методы и алгоритмы упаковки данных, можно сделать вывод, что это достаточно разнообразный и сложный процесс.