Kompresija: definicija, vrste in uporabe

Kompresija lahko pomeni:

Osnovna definicija

Kompresija je postopek zmanjševanja količine podatkov ali prostornine nečesa s ciljem boljše shranjevanja ali prenosa. V računalništvu gre za zmanjšanje velikosti datotek (slik, zvoka, videa, besedila, arhivov). V medicini in fiziki izraz lahko označuje tudi pritisk ali stiskanje materiala ali tkiva.

Glavne vrste kompresije podatkov

• Bezlostna (lossless) kompresija – podatke je mogoče povsem obnoviti v izvirno obliko. Primeri: ZIP, GZIP, PNG, FLAC, LZW. Uporabno za besedila, baze podatkov, arhivske kopije in arhiviranje podatkov, kjer je vsaka informacija pomembna.
• Z izgubo (lossy) kompresija – pri shranjevanju se del informacij trajno odstrani, običajno tiste, ki so manj zaznavne človeku. Rezultat je pogosto bistveno manjša datoteka, a manjša zvestoba izvirniku. Primeri: JPEG (slike), MP3/AAC (zvok), H.264/H.265, VP9, AV1 (video).

Metode in algoritmi (na kratko)

• Run-Length Encoding (RLE) – preprosto kodira zaporedja ponavljajočih se vrednosti (npr. v enobarvnih slikah).
• Slovarji (dictionary) / LZW – išče ponavljajoče se vzorce in jih nadomesti s krajšimi kodami (uporabljen v GIF, starejši ZIP metode).
• Huffmanovo kodiranje – entropijsko kodiranje, ki pogostim simbolom dodeli krajše kode.
• Arithmetična kodiranja – bolj učinkovita entropijska metoda v primerih z neenakomerno porazdelitvijo simbolov.
• Transformno kodiranje (npr. DCT, valovni transformati) – podlaga za JPEG, MPEG; podatke pretvori v drug prostor (frekvenčni), kjer se manj pomembne komponente odvržejo ali kvantizirajo.
• Predikcija – z uporabo modelov predvidevanja naslednjih vrednosti in kodiranjem napake predikcije (pogosta pri zvoku in videu).

Pogoste uporabe in formati

• Arhiviranje datotek: ZIP, 7z, RAR, TAR.GZ — cilj je zmanjšati prostor in združiti več datotek v eno.
• Slike: PNG (lossless), JPEG/JPEG2000 (lossy / delno lossless možnost), WebP (lahko lossless in lossy), HEIF.
• Zvok: FLAC, ALAC (lossless) za arhive; MP3, AAC, OGG Vorbis (lossy) za poslušanje s kompresijo.
• Video in streaming: H.264, H.265 (HEVC), VP9, AV1 — kodeki, ki omogočajo visokokakovostno stiskanje za pretakanje in shranjevanje.
• Medicinski in strokovni formati: DICOM slike imajo pogosto posebne zahteve; pri arhiviranju je priporočljivo lossless za diagnostične podatke.

Kako merimo uspešnost kompresije

• Kompresijsko razmerje (compression ratio) – običajno izrazimo kot originalna_velikost : stisnjena_velikost (npr. 10:1). Pogostejša formula: compress_ratio = original_size / compressed_size.
• Procent zmanjšanja – (1 - compressed_size / original_size) × 100 %.
• Kakovost po dekompresiji – pri lossy kompresiji ocenjujemo subjektivno (slušni/vidni vtis) in objektivno (PSNR, SSIM za slike/video).
• Hitrost stiskanja/dekompresije – pomembna pri prenosu v realnem času ali omejenih resursih.

Prednosti in slabosti

• Prednosti: manjša poraba prostora, hitrejši prenos po omrežju, nižji stroški shranjevanja, učinkovitejše varnostne kopije in arhiviranje.
• Slabosti: pri lossy kompresiji izguba kakovosti; pri nekaterih algoritmih počasnejše stiskanje; možni artefakti (blokiranje, zamegljenost, izguba detajlov); tveganje napačne uporabe (npr. večkratna kompresija JPEG povzroči kopičenje izgub).

Praktični nasveti — kdaj izbrati katero kompresijo

• Uporabite lossless za arhivske kopije, izvorne datoteke, kode, baze in medicinske posnetke.
• Uporabite lossy za distribucijo medijev (spletne slike, glasba, video), kjer je potreben kompromis med kakovostjo in velikostjo.
• Pri fotografijah shranjujte izvirne RAW ali lossless kopije za arhiv; za splet uporabite optimiziran JPEG/WebP z ustrezno kvaliteto (testirajte vizualno).
• Za spletno predvajanje videa in pretakanje izberite moderne kodeke (H.264, H.265, AV1) glede na združljivost in strojno podporo.
• Izogibajte se večkratni lossy kompresiji iste vsebine — če je treba urejati, delajte na lossless izvoru in šele nato končna lossy kopija.

Nekaj pogosto uporabljenih orodij

• Arhiviranje: zip, 7-Zip, WinRAR, tar/gzip
• Slike: ImageMagick, jpegoptim, pngcrush, spletni optimizatorji
• Zvok/Video: FFmpeg (konverzija, kodiranje), specializirani enkoderji za AV1/HEVC
• Datotečni sistemi in varnostne kopije: orodja s podporo deduplikaciji in stiskanju (npr. ZFS, BorgBackup)

Zaključek in priporočila

Kompresija je ključna za učinkovito upravljanje podatkov in medijev. Pri izbiri metode vedno upoštevajte namen (arhiviranje vs. distribucija), zahtevano kakovost in razpoložljive vire (čas, procesorska moč, strojna podpora). Za dolgoročno hrambo izberite lossless; za splet in distribucijo prilagodite nastavitve, da dosežete sprejemljiv kompromis med kakovostjo in velikostjo.

Išči po črki