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group4壓縮

發布時間:2024-02-28 04:18:11

① 暴風影音支持什麼格式。

MP4和RM格式視頻暴風影音可以播放。暴風影音支持的格式有:

1、FLV

FLV 是FLASH VIDEO的簡稱,FLV流媒體格式是隨著FlashMX的推出發展而來的視頻格式。

2、mp4

MP4(Moving Picture Experts Group 4)是一套用於音頻、視頻信息的壓縮編碼標准,由國際標准化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)下屬的「動態圖像專家組」(Moving Picture Experts Group,即MPEG)制定。

3、RealMedia

RM/RMVB皆為封裝RealMedia編碼的特有格式(包括RealVideo和RealAudio),RA/RMA這兩個文件類型就是Real Media裡面向音頻方面的格式。

4、MPEG2

MPEG-2是MPEG(Moving Picture Experts Group,運動圖像專家組)組織制定的視頻和音頻有損壓縮標准之一,它的正式名稱為「基於數字存儲媒體運動圖像和語音的壓縮標准」。

5、WMV

WMV(Windows Media Video)是微軟開發的一系列視頻編解碼和其相關的視頻編碼格式的統稱,是微軟Windows媒體框架的一部分。

② 壓縮什麼格式最小

壓縮文件方式選擇哪種,占空間最小?
壓縮方式的「儲存」是不做壓縮,「最快、 較快 、標准 、較好、 最好」是逐漸級提高壓縮率所以最好壓縮率最高,占空間最小
那種格式的壓縮文件 佔用的空間最小,
7z最大壓縮,固實模式。

各格式其實也差不了太多。
什麼壓縮文件格式占內存最小?
zip選擇最優

如何壓縮文件到最小
利用winRAR的設置可以做到

右鍵壓縮文件的時候,在左下角的「壓縮方式」選擇最好

壓縮暢可以最小,不過這樣的話很有可能會損壞文件,所以如果不是非要壓縮到最小,就用標准壓縮模式壓縮

不過這招也不是對所有文件都有效數埋,有的文件無論用什麼壓縮標准也不能改變很大,有的甚至壓縮和不壓縮也是一樣大的

而如果是多個txt文件,只要把內容放在一起也都可以減少壓縮後的文件體積
什麼格式的文件最小
不能單純的說哪個格式的文件最小

AVI文件可能會有幾KB的

TXT文件也可能會有幾MB的

要看文件容量大小

或者同類文件或許可以比一下

最小的視頻文件格式3gp

最小的音頻文件格式矗id或者wma

最小的文本文件格式txt

最小的圖片文件格式GIF
什麼方法才能把文件壓縮到最小
你說的是壓縮率的問題:讓WINRAR成倍提高壓縮率

1、選中並右擊要壓縮的文件,選擇「添加到壓縮文件」,在「常規」標志符下選擇「創建固實壓縮文件」(選擇「鎖定壓縮文件」可使其不能修改其壓縮的內容),並在「壓縮方式」下選擇「最好」。

2、點擊「高級」標簽下的「壓縮」按鈕,這時會打開「高級壓縮參數」窗口。進行如下操作:

(1)一般程序或文檔

將「文本壓縮」下的「預測順序」設置為「30」,「內存使用」,「MB」設置為「30」,這兩項值越高,壓縮率越高。

(2)未壓縮過的音頻文件

比如WAV文件,將「音頻壓縮」下的「聲道」設置為「4」(0為自動)。

(3)未壓縮過的圖片文件

比如BMP、TIF等,可將「真彩壓縮」下設置為「強制」。有可能會壓縮得比JPG文件還小。

3、從「常規壓縮」下的「字典大小KB」下拉菜單中選擇「4096」項(如果內存高於64MB的話)。最後點擊「確定」開始壓縮。

4、將一個任意較小的文本文件,與壓縮後的壓縮包重新壓縮,具體方法請參照1~3步,只是在設置「字典大小KB」時,選擇「和歲2048」即可。

(提示:如果是JPG、MP3、EXE等已經壓縮過的文件,上述方法就不會提高壓縮率了。)
電腦文件有多少種格式?哪種格式壓縮後的文件大小最小?
.aiff 聲音文件 Windows media Player

.!!! Netants 暫存文件 Netants

.ani 動畫滑鼠

.arj 壓縮文件 ARJ

.avi 電影文件 Windows media Player

.awd 傳真文檔

.bak 備份文件

.bas Basic 語言 Basic

.bat DOS批處理文件

.bin MAC 二進制碼文件 Stuffit Expander

.bmp 圖象文件 畫圖/看圖軟

.cab 壓縮文件 Winzip

.cdr Corel圖畫文件 Corel Draw

.chk Scandisk檢察後製作的文件 可以刪掉

DOS命令文件 自執行

.cpx Cryptapix加密圖片文件 Cryptapix

.cur 靜態滑鼠

.dbf 資料庫文件 dBase, FoxBase, Access

.dll 應用程序擴展

.doc 文檔文件 Word

.dwg AutoCAD文件 AutoCAD

.eps Illustrator 圖畫文件 Adobe Illustrator

.exe 執行文件 自薯棚螞執行

.fon 字體文件

.gb 國標碼文件 南極星文字處理

.get Getright 暫存文件

.gif 256色圖象文件 畫圖/看圖軟體

.gz 可供UNIX或LINUX使用的壓縮文件 Winzip

.hqx Macintosh 文件 Stuffit Expander

網頁 瀏覽器

網頁 瀏覽器

.ico 圖標

.ini 配置設置 筆記本或WordPad

.ipx IPX演示文件 瀏覽器加裝IPX 插件

.jiff 圖象文件 畫圖/看圖軟體

.jpeg 壓縮過的圖象文件 畫圖/看圖軟體

.jpg 壓縮過的圖象文件 畫圖/看圖軟體

.js javascript

.lnk 快捷方式連接文件 連接文件的相應程序

.m3u Winamp播放列表 Winamp

.mid 聲音文件 Windows media Player

.mov Quicktime影像文件 Quick Time

.mp3 壓縮音樂文件 Winamp

.mpeg 影像 Windows media Player

.mpg 影像 Windows media Player

.njx 南極星文檔 南極星文字處理

.pcb 電子電路圖設計文件 Protel PCB

.pdf 攜帶型文檔格式,SupFree0內含圖片文字等等 Adobe Acrobat, Adobe Acrobat Reader

.pm5 PageMaker 5 排版文件 Page Maker

.ppt Power Point 文件 Microsoft Power Point

.ps GhostScript

.psd Photoshop文件 Adobe Photoshop

.pub Publisher排版文件 Microsoft Publisher

.qt Quicktime影像文件 Quick Time

.ra Real Audio聲音文件 Real Audio

.ram Real Audio影像文件 Real Audio

.rar 壓縮文件 Winrar

.rsf Richwin 字體文件

.sch 電子原理圖設計文件 Protel Schematic

.scr 屏保文件

.sea Macintosh 啟動文件

.sit 壓縮 Stuffit Expander

.swf Flas *** 文件 瀏覽器加裝Macromedia ......
什麼圖片文件格式最小
看你壓縮什麼樣的圖片了。

真彩圖片:

一般使用JPEG,但JPEG並不是最好的,微軟新開發了一種圖片格式(名字我忘記了,隨著OFFICE2007一起發布)據說比JPEG要好,另外目前已知比JPEG要好的是LWF格式,但這個格式並不是很普及。

256色及以下:

一般使用GIF格式,GIF最高可以支持256種顏色。如果顏色數不足256色,可以使用GIF的壓縮軟體把GIF圖像的色彩數降為128、64、32、16、8、4、2等

只有黑白兩色:

使用TIF格式,注意此TIF格式並不是未經壓縮的TIF格式,是經過CCITT Group 4壓縮標准壓縮的TIF格式,使用這個標准壓縮後圖像中黑色部分記入文件容量,白色部分不記容量,所以黑白圖像用這種格式最好最小。
圖片文件最小的是什麼格式?
gif格式的特點就是小.但是顏色表現不是太好

jpg格式特點是顏色好,但是有點大.

用gif吧.顏色數量少一點,文件小 。
什麼方法才能把文件壓縮到最小
你說的是壓縮率的問題:讓WINRAR成倍提高壓縮率1、選中並右擊要壓縮的文件,選擇「添加到壓縮文件」,在「常規」標志符下選擇「創建固實壓縮文件」(選擇「鎖定壓縮文件」可使其不能修改其壓縮的內容),並在「壓縮方式」下選擇「最好」。2、點擊「高級」標簽下的「壓縮」按鈕,這時會打開「高級壓縮參數」窗口。進行如下操作:(1)一般程序或文檔將「文本壓縮」下的「預測順序」設置為「30」,「內存使用」,「MB」設置為「30」,這兩項值越高,壓縮率越高。(2)未壓縮過的音頻文件比如WAV文件,將「音頻壓縮」下的「聲道」設置為「4」(0為自動)。(3)未壓縮過的圖片文件比如BMP、TIF等,可將「真彩壓縮」下設置為「強制」。有可能會壓縮得比JPG文件還小。3、從「常規壓縮」下的「字典大小KB」下拉菜單中選擇「4096」項(如果內存高於64MB的話)。最後點擊「確定」開始壓縮。4、將一個任意較小的文本文件,與壓縮後的壓縮包重新壓縮,具體方法請參照1~3步,只是在設置「字典大小KB」時,選擇「2048」即可。)

③ 高清視頻壓縮的格式介紹

這一個比較古老的編碼形式,由動態圖像專業組織(Moving Pictureures Experts Group即MPEG)於1994年推出的壓縮標准。
由於壓縮比例較低,已經較為少見。一般一部120分鍾長1080p的電影在此種格式下的大小約為30G上下。 MPEG-4多用於HDTVrip上,直接在HDTV上採用MPEG-4視頻壓縮的很少見。HDTVrip的MPEG-4編碼可以理解為:通過把原有的HDTV文件按照比例縮小到一定的尺寸,以達到在減少文件大小、方便傳輸的同時畫面效果不低於DVD效果的目的。可以說這種編碼格式是為了達到一種畫面效果和文件尺寸的平衡。
由於各個商業集團的紛爭,MPEG-4的標准比較混亂,主要基於MPEG-4的常見標准有DivX和XviD。
DivX是一項由DivXNetworks公司發明的,類似於MP3的數字多媒體壓縮技術。由於Divx後來轉為了商業軟體,其發展受到了很大限制,表現相對欠佳,逐漸在競爭中處於了劣勢。
XviD則是一個開放源碼的MPEG-4 多媒體解碼器,它是基於OpenDivX而編寫的。XviD是由一群原OpenDivX義務開發者在OpenDivX於2001年7月停止開發後自行開發的,應用較廣泛。一部720p的90分鍾長的電影大概在4.3G左右,同時畫面有普通1080p的80%~90%。
MPEG-4具有很多優點。它的壓縮率可以超過100倍,而仍保有極佳的音質和畫質;它可利用最少的數據,獲取最佳的圖像質量,滿足低碼率應用的需求;它更適合於互動式AV服務及遠程監控。具體如下:
1.形狀編碼
形狀信息的獲得首先要對圖形進行分析和分割,把各個代表不同內容的目標分割後再用形狀表示。形狀信息通常用二值
Alpha平面來表示。二值Alpha平面可用臨近信息進行算術編碼(CAE);灰度Alpha平面可用運動補償加DCT變換方式類似紋理編碼一樣進行編碼。
其中用於圖像壓縮的變換有離散Forier變換(DFT)、離散小波變換(DWT)、奇異值分解(SVD)、K-L變換、Walsh變換、Hadamard變換、Harr變換、Slant變換、離散餘弦變換(DCT)。其中K-L變換的去相關性最好,而DCT是接近K-L變換效果的最便於實現的變換。和MPEG-1/2一樣,MPEG-4也選擇了DCT。通常,用於數據壓縮的熵編碼方法有霍夫曼(Huffman)編碼、矢量量化、算術編碼、遊程編碼、LZW編碼等。對於紋理編碼,MPEG-4選擇了把遊程編碼、矢量量化和Huffman編碼進行混合編程編碼(VLC)。紋理編碼要經過DCT變換、量化、DC/AC預測、掃描、基於Hufman的VLC編碼。
2.運動估計和補償
MPEG-4中提供了基於塊的運動估計和補償技術來有效地利用各個VOP中視頻內容上的時間冗餘。一般,運動估計和補償可以看作針對任意形狀圖像序列的塊匹配技術的延伸。塊匹配過程對於標准宏塊使用;預測誤差和用於預測的宏塊運動向量一起被編碼;高級運動補償模式支持重疊塊運動補償,可對8×8塊運動向量進行編碼。為了使運動估計得到高編碼效率,預測圖像和被預測圖像越相似越好,所以在運動估計之前要先進行補償。在目標邊界上的MB先用水平填補而後用垂直填補,其餘完全在VOP之外的MB用擴張填補。
3.紋理編碼
紋理指的是I-VOP圖像和P/B-VOP經運動補償後殘留的圖像信息。紋理一般在變換域進行壓縮編碼和熵編碼。准正式編輯已經出版:靜態圖像壓縮編碼標准(JPEG);數字聲像儲存壓縮編碼標准(MPEG-1);通用視頻圖像壓縮編碼標准(MPEG-2)。
隨後,MPEG專家組於1999年2月正式公布了MPEG-4(ISO/IEC14496)V1.0版本。同年底MPEG-4V2.0版本亦告完成,且於2000年年初正式成為國際標准。MPEG-4標准將眾多的多媒體應用集成於一個完整的框架內,旨在為多媒體通信及應用環境提供標準的演算法及工具,從而建立起一種能被多媒體傳輸、存儲、檢索等應用普遍採用的統一數據格式,並根據不同的應用需求,現場配置解碼器,開放的編碼系統也可隨時加入新的有效的演算法模塊。為支持對視頻內容的訪問,MPEG-4提出了「視頻對象」的概念。
4.伸屈性
MPEG專家組又推出了專門支持多媒體信息且基於內容檢索的編碼方案MPEG-7及多媒體框架標准MPEG-21。另外,由ITU-T和MPEG聯合開發的新標准H.264是最新的視頻編碼演算法。為了降低碼率,獲得盡可能更好圖像質量,H.264標准吸取了MPEG-4的長處,具有更高的壓縮比、更好的信道適應性,必將在數字視頻的通信和存儲領域得到廣泛的應用,其發展潛力不可限量。
視頻的伸屈性,包括空間伸屈性和時間伸屈性。空間伸屈性可以得到不同的空間解析度,時間伸屈性可得到不同的時間解析度。每種伸屈都有多層,在只有高低2層的情況下,底層指的是基本層,而高層指的是增強層。
5.差錯迴避
VLC碼中的一個比特錯誤會引起同步丟失,而運動補償則會引起錯誤傳遞。MPEG-4的差錯迴避有三個方面:重同步、數據恢復和錯誤隱藏。重同步,是指差錯被檢測後,解碼器和碼流之間重新同步的技術。一般來說,這種方法會將錯誤之前的同步點到重建的同步點之間的數據丟棄。不過這些丟棄的數據可以用其他的技術進行恢復和實施錯誤隱藏。數據恢復工具在解碼器和碼流重新建立起同步後用來恢復丟棄的數據。這些工具不是簡單的用容錯碼恢復,而是用一種差錯迴避手段,即用可逆VLC碼字進行VLC編碼。錯誤隱藏,在重同步有效地將錯誤定位後可以很容易處理。為了進一步提高錯誤隱匿的能力,有必要增加錯誤定位能力,特別是數據分割可以用來提高錯誤定位能力。
總之,為了滿足各種應用的需求,MPEG-4標準的使用范圍相當龐大,具有廣泛的適應性和可擴展性。 全名VC-1視訊編解碼器(Video Codec 1),是微軟所開發的視訊編解碼系統。VC-1是最後被認可的高清編碼格式,不過因為有微軟的後台,所以這種編碼格式不能小窺。相對於MPEG2,VC-1的壓縮比更高,但相對於H.264而言,編碼解碼的計算則要稍小一些。目前來看,VC-1可能是一個比較好的平衡,一般一部1080p長120分鍾的電影大概在26G左右。

④ 數據壓縮技術的數據壓縮技術簡史

電腦里的數據壓縮其實類似於美眉們的瘦身運動,不外有兩大功用。第一,可以節省空間。拿瘦身美眉來說,要是八個美眉可以擠進一輛計程車里,那該有多省錢啊!第二,可以減少對帶寬的佔用。例如,我們都想在不到 100Kbps 的 GPRS 網上觀看 DVD 大片,這就好比瘦身美眉們總希望用一尺布裁出七件吊帶衫,前者有待於數據壓縮技術的突破性進展,後者則取決於美眉們的恆心和毅力。
簡單地說,如果沒有數據壓縮技術,我們就沒法用 WinRAR 為 Email 中的附件瘦身;如果沒有數據壓縮技術,市場上的數碼錄音筆就只能記錄不到 20 分鍾的語音;如果沒有數據壓縮技術,從 Internet 上下載一部電影也許要花半年的時間……可是這一切究竟是如何實現的呢?數據壓縮技術又是怎樣從無到有發展起來的呢? 一千多年前的中國學者就知道用「班馬」這樣的縮略語來指代班固和司馬遷,這種崇尚簡約的風俗一直延續到了今天的 Internet 時代:當我們在 BBS 上用「 7456 」代表「氣死我了」,或是用「 B4 」代表「 Before 」的時候,我們至少應該知道,這其實就是一種最簡單的數據壓縮呀。
嚴格意義上的數據壓縮起源於人們對概率的認識。當我們對文字信息進行編碼時,如果為出現概率較高的字母賦予較短的編碼,為出現概率較低的字母賦予較長的編碼,總的編碼長度就能縮短不少。遠在計算機出現之前,著名的 Morse 電碼就已經成功地實踐了這一準則。在 Morse 碼表中,每個字母都對應於一個唯一的點劃組合,出現概率最高的字母 e 被編碼為一個點「 . 」,而出現概率較低的字母 z 則被編碼為「 --.. 」。顯然,這可以有效縮短最終的電碼長度。
資訊理論之父 C. E. Shannon 第一次用數學語言闡明了概率與信息冗餘度的關系。在 1948 年發表的論文「通信的數學理論( A Mathematical Theory of Communication )」中, Shannon 指出,任何信息都存在冗餘,冗餘大小與信息中每個符號(數字、字母或單詞)的出現概率或者說不確定性有關。 Shannon 借鑒了熱力學的概念,把信息中排除了冗餘後的平均信息量稱為「信息熵」,並給出了計算信息熵的數學表達式。這篇偉大的論文後來被譽為資訊理論的開山之作,信息熵也奠定了所有數據壓縮演算法的理論基礎。從本質上講,數據壓縮的目的就是要消除信息中的冗餘,而信息熵及相關的定理恰恰用數學手段精確地描述了信息冗餘的程度。利用信息熵公式,人們可以計算出信息編碼的極限,即在一定的概率模型下,無損壓縮的編碼長度不可能小於信息熵公式給出的結果。
有了完備的理論,接下來的事就是要想辦法實現具體的演算法,並盡量使演算法的輸出接近信息熵的極限了。當然,大多數工程技術人員都知道,要將一種理論從數學公式發展成實用技術,就像僅憑一個 E=mc 2 的公式就要去製造核武器一樣,並不是一件很容易的事。 設計具體的壓縮演算法的過程通常更像是一場數學游戲。開發者首先要尋找一種能盡量精確地統計或估計信息中符號出現概率的方法,然後還要設計一套用最短的代碼描述每個符號的編碼規則。統計學知識對於前一項工作相當有效,迄今為止,人們已經陸續實現了靜態模型、半靜態模型、自適應模型、 Markov 模型、部分匹配預測模型等概率統計模型。相對而言,編碼方法的發展歷程更為曲折一些。
1948 年, Shannon 在提出信息熵理論的同時,也給出了一種簡單的編碼方法—— Shannon 編碼。 1952 年, R. M. Fano 又進一步提出了 Fano 編碼。這些早期的編碼方法揭示了變長編碼的基本規律,也確實可以取得一定的壓縮效果,但離真正實用的壓縮演算法還相去甚遠。
第一個實用的編碼方法是由 D. A. Huffman 在 1952 年的論文「最小冗餘度代碼的構造方法( A Method for the Construction of Minimum Rendancy Codes )」中提出的。直到今天,許多《數據結構》教材在討論二叉樹時仍要提及這種被後人稱為 Huffman 編碼的方法。 Huffman 編碼在計算機界是如此著名,以至於連編碼的發明過程本身也成了人們津津樂道的話題。據說, 1952 年時,年輕的 Huffman 還是麻省理工學院的一名學生,他為了向老師證明自己可以不參加某門功課的期末考試,才設計了這個看似簡單,但卻影響深遠的編碼方法。
Huffman 編碼效率高,運算速度快,實現方式靈活,從 20 世紀 60 年代至今,在數據壓縮領域得到了廣泛的應用。例如,早期 UNIX 系統上一個不太為現代人熟知的壓縮程序 COMPACT 實際就是 Huffman 0 階自適應編碼的具體實現。 20 世紀 80 年代初, Huffman 編碼又出現在 CP/M 和 DOS 系統中,其代表程序叫 SQ 。今天,在許多知名的壓縮工具和壓縮演算法(如 WinRAR 、 gzip 和 JPEG )里,都有 Huffman 編碼的身影。不過, Huffman 編碼所得的編碼長度只是對信息熵計算結果的一種近似,還無法真正逼近信息熵的極限。正因為如此,現代壓縮技術通常只將 Huffman 視作最終的編碼手段,而非數據壓縮演算法的全部。
科學家們一直沒有放棄向信息熵極限挑戰的理想。 1968 年前後, P. Elias 發展了 Shannon 和 Fano 的編碼方法,構造出從數學角度看來更為完美的 Shannon-Fano-Elias 編碼。沿著這一編碼方法的思路, 1976 年, J. Rissanen 提出了一種可以成功地逼近信息熵極限的編碼方法——算術編碼。 1982 年, Rissanen 和 G. G. Langdon 一起改進了算術編碼。之後,人們又將算術編碼與 J. G. Cleary 和 I. H. Witten 於 1984 年提出的部分匹配預測模型( PPM )相結合,開發出了壓縮效果近乎完美的演算法。今天,那些名為 PPMC 、 PPMD 或 PPMZ 並號稱壓縮效果天下第一的通用壓縮演算法,實際上全都是這一思路的具體實現。
對於無損壓縮而言, PPM 模型與算術編碼相結合,已經可以最大程度地逼近信息熵的極限。看起來,壓縮技術的發展可以到此為止了。不幸的是,事情往往不像想像中的那樣簡單:算術編碼雖然可以獲得最短的編碼長度,但其本身的復雜性也使得算術編碼的任何具體實現在運行時都慢如蝸牛。即使在摩爾定律大行其道, CPU 速度日新月異的今天,算術編碼程序的運行速度也很難滿足日常應用的需求。沒辦法,如果不是後文將要提到的那兩個猶太人,我們還不知要到什麼時候才能用上 WinZIP 這樣方便實用的壓縮工具呢。 逆向思維永遠是科學和技術領域里出奇制勝的法寶。就在大多數人絞盡腦汁想改進 Huffman 或算術編碼,以獲得一種兼顧了運行速度和壓縮效果的「完美」編碼的時候,兩個聰明的猶太人 J. Ziv 和 A. Lempel 獨辟蹊徑,完全脫離 Huffman 及算術編碼的設計思路,創造出了一系列比 Huffman 編碼更有效,比算術編碼更快捷的壓縮演算法。我們通常用這兩個猶太人姓氏的縮寫,將這些演算法統稱為 LZ 系列演算法。
按照時間順序, LZ 系列演算法的發展歷程大致是: Ziv 和 Lempel 於 1977 年發表題為「順序數據壓縮的一個通用演算法( A Universal Algorithm for Sequential Data Compression )」的論文,論文中描述的演算法被後人稱為 LZ77 演算法。 1978 年,二人又發表了該論文的續篇「通過可變比率編碼的獨立序列的壓縮( Compression of Indivial Sequences via Variable Rate Coding )」,描述了後來被命名為 LZ78 的壓縮演算法。 1984 年, T. A. Welch 發表了名為「高性能數據壓縮技術( A Technique for High Performance Data Compression )」的論文,描述了他在 Sperry 研究中心(該研究中心後來並入了 Unisys 公司)的研究成果,這是 LZ78 演算法的一個變種,也就是後來非常有名的 LZW 演算法。 1990 年後, T. C. Bell 等人又陸續提出了許多 LZ 系列演算法的變體或改進版本。
說實話, LZ 系列演算法的思路並不新鮮,其中既沒有高深的理論背景,也沒有復雜的數學公式,它們只是簡單地延續了千百年來人們對字典的追崇和喜好,並用一種極為巧妙的方式將字典技術應用於通用數據壓縮領域。通俗地說,當你用字典中的頁碼和行號代替文章中每個單詞的時候,你實際上已經掌握了 LZ 系列演算法的真諦。這種基於字典模型的思路在表面上雖然和 Shannon 、 Huffman 等人開創的統計學方法大相徑庭,但在效果上一樣可以逼近信息熵的極限。而且,可以從理論上證明, LZ 系列演算法在本質上仍然符合信息熵的基本規律。
LZ 系列演算法的優越性很快就在數據壓縮領域里體現 了 出來,使用 LZ 系列演算法的工具軟體數量呈爆炸式增長。 UNIX 系統上最先出現了使用 LZW 演算法的 compress 程序,該程序很快成為了 UNIX 世界的壓縮標准。緊隨其後的是 MS-DOS 環境下的 ARC 程序,以及 PKWare 、 PKARC 等仿製品。 20 世紀 80 年代,著名的壓縮工具 LHarc 和 ARJ 則是 LZ77 演算法的傑出代表。
今天, LZ77 、 LZ78 、 LZW 演算法以及它們的各種變體幾乎壟斷了整個通用數據壓縮領域,我們熟悉的 PKZIP 、 WinZIP 、 WinRAR 、 gzip 等壓縮工具以及 ZIP 、 GIF 、 PNG 等文件格式都是 LZ 系列演算法的受益者,甚至連 PGP 這樣的加密文件格式也選擇了 LZ 系列演算法作為其數據壓縮的標准。
沒有誰能否認兩位猶太人對數據壓縮技術的貢獻。我想強調的只是,在工程技術領域,片面追求理論上的完美往往只會事倍功半,如果大家能像 Ziv 和 Lempel 那樣,經常換個角度來思考問題,沒准兒你我就能發明一種新的演算法,就能在技術方展史上揚名立萬呢。 LZ 系列演算法基本解決了通用數據壓縮中兼顧速度與壓縮效果的難題。但是,數據壓縮領域里還有另一片更為廣闊的天地等待著我們去探索。 Shannon 的資訊理論告訴我們,對信息的先驗知識越多,我們就可以把信息壓縮得越小。換句話說,如果壓縮演算法的設計目標不是任意的數據源,而是基本屬性已知的特種數據,壓縮的效果就會進一步提高。這提醒我們,在發展通用壓縮演算法之餘,還必須認真研究針對各種特殊數據的專用壓縮演算法。比方說,在今天的數碼生活中,遍布於數碼相機、數碼錄音筆、數碼隨身聽、數碼攝像機等各種數字設備中的圖像、音頻、視頻信息,就必須經過有效的壓縮才能在硬碟上存儲或是通過 USB 電纜傳輸。實際上,多媒體信息的壓縮一直是數據壓縮領域里的重要課題,其中的每一個分支都有可能主導未來的某個技術潮流,並為數碼產品、通信設備和應用軟體開發商帶來無限的商機。
讓我們先從圖像數據的壓縮講起。通常所說的圖像可以被分為二值圖像、灰度圖像、彩色圖像等不同的類型。每一類圖像的壓縮方法也不盡相同。
傳真技術的發明和廣泛使用促進了二值圖像壓縮演算法的飛速發展。 CCITT (國際電報電話咨詢委員會,是國際電信聯盟 ITU 下屬的一個機構)針對傳真類應用建立了一系列圖像壓縮標准,專用於壓縮和傳遞二值圖像。這些標准大致包括 20 世紀 70 年代後期的 CCITT Group 1 和 Group 2 , 1980 年的 CCITT Group 3 ,以及 1984 年的 CCITT Group 4 。為了適應不同類型的傳真圖像,這些標准所用的編碼方法包括了一維的 MH 編碼和二維的 MR 編碼,其中使用了行程編碼( RLE )和 Huffman 編碼等技術。今天,我們在辦公室或家裡收發傳真時,使用的大多是 CCITT Group 3 壓縮標准,一些基於數字網路的傳真設備和存放二值圖像的 TIFF 文件則使用了 CCITT Group 4 壓縮標准。 1993 年, CCITT 和 ISO (國際標准化組織)共同成立的二值圖像聯合專家組( Joint Bi-level Image Experts Group , JBIG )又將二值圖像的壓縮進一步發展為更加通用的 JBIG 標准。
實際上,對於二值圖像和非連續的灰度、彩色圖像而言,包括 LZ 系列演算法在內的許多通用壓縮演算法都能獲得很好的壓縮效果。例如,誕生於 1987 年的 GIF 圖像文件格式使用的是 LZW 壓縮演算法, 1995 年出現的 PNG 格式比 GIF 格式更加完善,它選擇了 LZ77 演算法的變體 zlib 來壓縮圖像數據。此外,利用前面提到過的 Huffman 編碼、算術編碼以及 PPM 模型,人們事實上已經構造出了許多行之有效的圖像壓縮演算法。
但是,對於生活中更加常見的,像素值在空間上連續變化的灰度或彩色圖像(比如數碼照片),通用壓縮演算法的優勢就不那麼明顯了。幸運的是,科學家們發現,如果在壓縮這一類圖像數據時允許改變一些不太重要的像素值,或者說允許損失一些精度(在壓縮通用數據時,我們絕不會容忍任何精度上的損失,但在壓縮和顯示一幅數碼照片時,如果一片樹林里某些樹葉的顏色稍微變深了一些,看照片的人通常是察覺不到的),我們就有可能在壓縮效果上獲得突破性的進展。這一思想在數據壓縮領域具有革命性的地位:通過在用戶的忍耐范圍內損失一些精度,我們可以把圖像(也包括音頻和視頻)壓縮到原大小的十分之一、百分之一甚至千分之一,這遠遠超出了通用壓縮演算法的能力極限。也許,這和生活中常說的「退一步海闊天空」的道理有異曲同工之妙吧。
這種允許精度損失的壓縮也被稱為有損壓縮。在圖像壓縮領域,著名的 JPEG 標準是有損壓縮演算法中的經典。 JPEG 標准由靜態圖像聯合專家組( Joint Photographic Experts Group , JPEG )於 1986 年開始制定, 1994 年後成為國際標准。 JPEG 以離散餘弦變換( DCT )為核心演算法,通過調整質量系數控制圖像的精度和大小。對於照片等連續變化的灰度或彩色圖像, JPEG 在保證圖像質量的前提下,一般可以將圖像壓縮到原大小的十分之一到二十分之一。如果不考慮圖像質量, JPEG 甚至可以將圖像壓縮到「無限小」。
JPEG 標準的最新進展是 1996 年開始制定, 2001 年正式成為國際標準的 JPEG 2000 。與 JPEG 相比, JPEG 2000 作了大幅改進,其中最重要的是用離散小波變換( DWT )替代了 JPEG 標准中的離散餘弦變換。在文件大小相同的情況下, JPEG 2000 壓縮的圖像比 JPEG 質量更高,精度損失更小。作為一個新標准, JPEG 2000 暫時還沒有得到廣泛的應用,不過包括數碼相機製造商在內的許多企業都對其應用前景表示樂觀, JPEG 2000 在圖像壓縮領域里大顯身手的那一天應該不會特別遙遠。
JPEG 標准中通過損失精度來換取壓縮效果的設計思想直接影響了視頻數據的壓縮技術。 CCITT 於 1988 年制定了電視電話和會議電視的 H.261 建議草案。 H.261 的基本思路是使用類似 JPEG 標準的演算法壓縮視頻流中的每一幀圖像,同時採用運動補償的幀間預測來消除視頻流在時間維度上的冗餘信息。在此基礎上, 1993 年, ISO 通過了動態圖像專家組( Moving Picture Experts Group , MPEG )提出的 MPEG-1 標准。 MPEG-1 可以對普通質量的視頻數據進行有效編碼。我們現在看到的大多數 VCD 影碟,就是使用 MPEG-1 標准來壓縮視頻數據的。
為了支持更清晰的視頻圖像,特別是支持數字電視等高端應用, ISO 於 1994 年提出了新的 MPEG-2 標准(相當於 CCITT 的 H.262 標准)。 MPEG-2 對圖像質量作了分級處理,可以適應普通電視節目、會議電視、高清晰數字電視等不同質量的視頻應用。在我們的生活中,可以提供高清晰畫面的 DVD 影碟所採用的正是 MPEG-2 標准。
Internet 的發展對視頻壓縮提出了更高的要求。在內容交互、對象編輯、隨機存取等新需求的刺激下, ISO 於 1999 年通過了 MPEG-4 標准(相當於 CCITT 的 H.263 和 H.263+ 標准)。 MPEG-4 標准擁有更高的壓縮比率,支持並發數據流的編碼、基於內容的交互操作、增強的時間域隨機存取、容錯、基於內容的尺度可變性等先進特性。 Internet 上新興的 DivX 和 XviD 文件格式就是採用 MPEG-4 標准來壓縮視頻數據的,它們可以用更小的存儲空間或通信帶寬提供與 DVD 不相上下的高清晰視頻,這使我們在 Internet 上發布或下載數字電影的夢想成為了現實。
就像視頻壓縮和電視產業的發展密不可分一樣,音頻數據的壓縮技術最早也是由無線電廣播、語音通信等領域里的技術人員發展起來的。這其中又以語音編碼和壓縮技術的研究最為活躍。自從 1939 年 H. Dudley 發明聲碼器以來,人們陸續發明了脈沖編碼調制( PCM )、線性預測( LPC )、矢量量化( VQ )、自適應變換編碼( ATC )、子帶編碼( SBC )等語音分析與處理技術。這些語音技術在採集語音特徵,獲取數字信號的同時,通常也可以起到降低信息冗餘度的作用。像圖像壓縮領域里的 JPEG 一樣,為獲得更高的編碼效率,大多數語音編碼技術都允許一定程度的精度損失。而且,為了更好地用二進制數據存儲或傳送語音信號,這些語音編碼技術在將語音信號轉換為數字信息之後又總會用 Huffman 編碼、算術編碼等通用壓縮演算法進一步減少數據流中的冗餘信息。
對於電腦和數字電器(如數碼錄音筆、數碼隨身聽)中存儲的普通音頻信息,我們最常使用的壓縮方法主要是 MPEG 系列中的音頻壓縮標准。例如, MPEG-1 標准提供了 Layer I 、 Layer II 和 Layer III 共三種可選的音頻壓縮標准, MPEG-2 又進一步引入了 AAC ( Advanced Audio Coding )音頻壓縮標准, MPEG-4 標准中的音頻部分則同時支持合成聲音編碼和自然聲音編碼等不同類型的應用。在這許多音頻壓縮標准中,聲名最為顯赫的恐怕要數 MPEG-1 Layer III ,也就是我們常說的 MP3 音頻壓縮標准了。從 MP3 播放器到 MP3 手機,從硬碟上堆積如山的 MP3 文件到 Internet 上版權糾紛不斷的 MP3 下載, MP3 早已超出了數據壓縮技術的范疇,而成了一種時尚文化的象徵了。
很顯然,在多媒體信息日益成為主流信息形態的數字化時代里,數據壓縮技術特別是專用於圖像、音頻、視頻的數據壓縮技術還有相當大的發展空間——畢竟,人們對信息數量和信息質量的追求是永無止境的。 從信息熵到算術編碼,從猶太人到 WinRAR ,從 JPEG 到 MP3 ,數據壓縮技術的發展史就像是一個寫滿了「創新」、「挑戰」、「突破」和「變革」的羊皮卷軸。也許,我們在這里不厭其煩地羅列年代、人物、標准和文獻,其目的只是要告訴大家,前人的成果只不過是後人有望超越的目標而已,誰知道在未來的幾年裡,還會出現幾個 Shannon ,幾個 Huffman 呢?
談到未來,我們還可以補充一些與數據壓縮技術的發展趨勢有關的話題。
1994年, M. Burrows 和 D. J. Wheeler 共同提出了一種全新的通用數據壓縮演算法。這種演算法的核心思想是對字元串輪轉後得到的字元矩陣進行排序和變換,類似的變換演算法被稱為 Burrows-Wheeler 變換,簡稱 BWT 。與 Ziv 和 Lempel 另闢蹊徑的做法如出一轍, Burrows 和 Wheeler 設計的 BWT 演算法與以往所有通用壓縮演算法的設計思路都迥然不同。如今, BWT 演算法在開放源碼的壓縮工具 bzip 中獲得了巨大的成功, bzip 對於文本文件的壓縮效果要遠好於使用 LZ 系列演算法的工具軟體。這至少可以表明,即便在日趨成熟的通用數據壓縮領域,只要能在思路和技術上不斷創新,我們仍然可以找到新的突破口。
分形壓縮技術是圖像壓縮領域近幾年來的一個熱點。這一技術起源於 B. Mandelbrot 於 1977 年創建的分形幾何學。 M. Barnsley 在 20 世紀 80 年代後期為分形壓縮奠定了理論基礎。從 20 世紀 90 年代開始, A. Jacquin 等人陸續提出了許多實驗性的分形壓縮演算法。今天,很多人相信,分形壓縮是圖像壓縮領域里最有潛力的一種技術體系,但也有很多人對此不屑一顧。無論其前景如何,分形壓縮技術的研究與發展都提示我們,在經過了幾十年的高速發展之後,也許,我們需要一種新的理論,或是幾種更有效的數學模型,以支撐和推動數據壓縮技術繼續向前躍進。
人工智慧是另一個可能對數據壓縮的未來產生重大影響的關鍵詞。既然 Shannon 認為,信息能否被壓縮以及能在多大程度上被壓縮與信息的不確定性有直接關系,假設人工智慧技術在某一天成熟起來,假設計算機可以像人一樣根據已知的少量上下文猜測後續的信息,那麼,將信息壓縮到原大小的萬分之一乃至十萬分之一,恐怕就不再是天方夜譚了。
回顧歷史之後,人們總喜歡暢想一下未來。但未來終究是未來,如果僅憑你我幾句話就可以理清未來的技術發展趨勢,那技術創新的工作豈不就索然無味了嗎?依我說,未來並不重要,重要的是,趕快到 Internet 上下載幾部大片,然後躺在沙發里,好好享受一下數據壓縮為我們帶來的無限快樂吧。

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