Как работают алгоритмы сжатия данных в современных цифровых системах?

Алгоритмы сжатия данных в современных цифровых системах работают на основе устранения избыточности информации. ru.wikipedia.org moodle.kstu.ru Избыточность может проявляться на естественном уровне, например, в виде повторяющихся слов в тексте, или на искусственном, как в случае представления информации на цифровых носителях. cyberleninka.ru

Сокращение объёма данных достигается за счёт замены часто встречающихся данных короткими кодовыми словами, а редких — длинными. ru.wikipedia.org moodle.kstu.ru Например, в тексте повторяющиеся фрагменты заменяются ссылкой на уже закодированный фрагмент с указанием его длины. ru.wikipedia.org

Алгоритмы сжатия данных делятся на два основных класса: moodle.kstu.ru

1. Сжатие без потерь. dzen.ru moodle.kstu.ru Используется, когда важно сохранить все данные в их оригинальном виде. dzen.ru Например, для передачи и хранения текстовых данных, компьютерных программ. ru.wikipedia.org moodle.kstu.ru
2. Сжатие с потерями. dzen.ru moodle.kstu.ru Применяется, когда приоритетно сократить объём данных, а полное соответствие исходных и восстановленных данных не требуется. ru.wikipedia.org

Некоторые алгоритмы сжатия данных и их принципы работы:

• Алгоритм Хаффмана. habr.com dzen.ru Работает на основе частоты появления символов в данных: часто встречающиеся символы кодируются более короткими кодами, а редкие — более длинными. dzen.ru
• Алгоритм LZW. habr.com dzen.ru Принцип работы заключается в создании словаря повторяющихся последовательностей символов, что уменьшает общий объём данных. dzen.ru
• Run-Length Encoding (RLE). dzen.ru Подходит для сжатия данных с длинными повторяющимися последовательностями одинаковых символов, например, в графических изображениях, где присутствуют однородные участки. dzen.ru
• JPEG. dzen.ru Основная идея алгоритма — удалить избыточную информацию, которую человеческий глаз не воспринимает, что позволяет значительно уменьшить размер изображения. dzen.ru
• MP3. dzen.ru Алгоритм основывается на удалении звуковых частот, которые человеческое ухо не воспринимает, что позволяет уменьшить размер аудиофайла без заметного ухудшения качества для большинства пользователей. dzen.ru
• H.264/AVC. dzen.ru Алгоритм сжатия видео, который широко используется для передачи видео через интернет, стриминг, записи видео в высоком разрешении и другие видеосистемы. dzen.ru