Nekomprimováno
Nekomprimovaná data jsou uložena přesně tak, jak byla zaznamenána nebo vložena. Kvůli této duplikaci bit po bitu nabízejí nekomprimovaná data maximální věrnost dat za cenu maximálních požadavků na úložiště a šířku pásma.
Nekomprimovaná data jsou pozůstatkem raných dob počítačů – i ty nejsložitější datové soubory bývaly kvůli technologickým omezením řádově menší.
Jak to funguje?
Nekomprimovaná data obvykle neimplementují speciální techniky kódování. Spíše se každý bit uloží přesně tak, jak pochází ze vstupního zdroje. To snižuje výpočetní požadavky na vstupní/zachycovací zařízení tím, že odlehčuje složitý úkol přehrávání nebo přístupu k zařízení koncového uživatele.
Nekomprimovaná data jsou vhodná pro archivační účely, protože nevyhazují žádné informace, ale náklady na úložiště se rychle sčítají.
Co tedy může komprese nabídnout?
Kodeky
Ztrátové
Na počátku 90. let došlo k prvním inkarnacím komprimovaných dat. Snad nejznámějším z těchto raných formátů byl MPEG-1 Audio Layer 1, který byl vydán v roce 1993. Tento rámec by vedl k vývoji slavného zvukového kodeku MP3.
MP3, spolu s jejich ranými vrstevníky, byly první ztrátové formáty souborů. Jak se tyto formáty prosadily, průmysl pro ně vytvořil nový termín:„Codec“ – zkratka pro Compressor/De-Compressor nebo Coder/Decoder.
Jak to funguje?
Ztrátové kodeky zahazují značné množství informací obsažených ve zdrojovém souboru nebo vstupním datovém toku.
Ztrátové kodeky výrazně snižují velikost souboru ve srovnání s nekomprimovanými datovými sadami. To se obvykle provádí tak, že se vezme vstupní datová sada a zmenší se na nejbližší přibližnou digitální hodnotu. Různé kodeky mají různé bitové hloubky – neboli celkový počet možných digitálních hodnot dostupných pro interpretaci nezpracovaných vstupních dat.
Nejlepší ztrátové kodeky jsou navrženy s ohledem na omezení vnímání lidí. Většina nekomprimovaných dat obsahuje velké množství informací, které naše oči a uši nejsou schopny vnímat. To znamená, že dobře navržený ztrátový kodek dokáže eliminovat velké množství celkových informací obsažených dříve, než by si toho mohl každý člověk všimnout.
Díky nízké hmotnosti ztrátových kodeků jsou ideální pro streamování a další aplikace pro živé vysílání.
Ztrátové kodeky jsou nejhorším možným formátem pro archivační účely kvůli skutečnosti, že značné množství informací ve zdrojovém souboru dat zmizí. Zatímco lidé nemusí být schopni rozeznat rozdíl mezi nezpracovanými daty a prvním ztrátovým kódováním těchto dat, protože z původního ztrátového kódování jsou vytvářeny více ztrátové verze, jsou rozdíly ve vnímání stále zjevnější.
Nyní vstoupíme do 21. století.
Bezeztrátové
První bezztrátový kodek byl „Fully Lossless Audio Codec“ neboli FLAC a byl vydán v roce 2000.
Vývoj bezztrátových kodeků znamenal zásadní změnu ve světě komprese dat. Bezztrátové kodeky tvrdí, že nabízejí přesnou nebo téměř stejnou kvalitu jako nekomprimovaná data, ale s velikostí souborů mnohem blíže ztrátové kompresi. Je to výsledek komprimace vstupních dat specifickým způsobem, aby dekodér mohl později rekonstruovat původní datovou sadu.
Pochopení technologie bezztrátové komprese vám může zatočit hlavou, pokud půjdete dostatečně hluboko. Technologický miláček YouTube Linus odvádí v tomto videu od Techquickieho skvělou práci, když rozebírá základy.
V příkladu, který Linus uvádí, je řetězec „XXXOOXXX“ zakódován jako „3 O2 3“. Když je potřeba znovu získat přístup k řetězci, „3 O2 3“ se dekóduje zpět na „XXX00XXX“.
Díky své schopnosti rekonstruovat nekomprimovanou datovou sadu z komprimované, bezztrátové kódování do značné míry zastínilo nekomprimovaná data téměř v každé situaci. Většina video a audio kodeků v master kvalitě používá nějakou formu bezztrátové komprese.
Hlavním kompromisem za bezeztrátovou kompresi je o něco delší doba kódování a dekódování – mnohem lepší než nevýhody ztrátové nebo nekomprimované.
Bezztrátově komprimovaná data jsou zlatým standardem pro veškerou archivaci dat. Komprimované soubory lze archivovat a poté dekódovat, jakmile k nim bude potřeba znovu přistupovat, čímž se zachovají všechna data a zároveň se sníží náklady na úložiště.
Zatímco všechny typy komprese dat nabízejí určité výhody oproti jiným typům, bezztrátová komprese poskytuje nejvíce výhod s nejmenším počtem ústupků ohledně velikosti souboru, mobility nebo kvality.
Příštích několik desetiletí pravděpodobně posune bezztrátovou technologii kodeků do nových výšin, protože starší ztrátové formáty skončí svou životnost.