Характеристики алгоритмов сжатия данных

Хотя сжатие с потерями обычно обеспечивает более высокую степень сжатия, чем сжатие без потерь, его нельзя применять к текстовым документам, базам данных и, тем более, к программному коду, тогда как сжатие без потерь можно применять для любых типов данных.

При получении экономного цифрового представления аналогового сигнала сжатие обеспечивается оптимальным квантованием непрерывного сигнала с обеспечением заданной точности при его восстановлении. В данном курсе это сжатие не рассматривается.

Методы сжатия реализуются соответствующими алгоритмами. Могут быть программные и аппаратные реализации алгоритмов.

При сравнении различных алгоритмов сжатия и их реализаций возникают вопросы количественной оценки эффективности. В качестве критериев оценки программных и аппаратных реализаций алгоритмов сжатия используют следующие численные показатели.

Коэффициент сжатия R, характеризующий отношение объема исходных данных L_исх к объему сжатых данных L_сж:

.

Степень сжатия r, характеризующая относительное уменьшение объема данных:

.

Отметим, что и коэффициент сжатия R и степень сжатия r характеризуют один и тот же критерий эффективности, но дают разный порядок цифр. Например, объем исходных данных равен 100 кбайт, объем сжатых архиватором этих данных равен 10 кбайт. В этом случае

,

.

Из-за рекламных соображений чаще используют степень сжатия, иногда даже не указывая, что степень сжатия измеряется в %.

Скорость сжатия V_с определяется по формуле

,

где t_cж – время сжатия исходных данных.

Скорость распаковки V_р определяется по формуле

,

где t_р – время распаковки исходных данных.

Очевидно, что время сжатия и распаковки существенно зависит от производительности используемых аппаратных средств. Поэтому при сравнении скорости работы реализаций алгоритмов должно указываться оборудование, использованное для тестирования.

Важной характеристикой алгоритма сжатия является симметричность во времени С – отношение времени сжатия исходных данных ко времени распаковки:

.

Некоторые алгоритмы (например, фрактальный алгоритм сжатия изображений) обеспечивают весьма большой коэффициент сжатия, но затрачивают очень много времени на сжатие изображения. Однако распаковка сжатых изображений осуществляется очень быстро, т. е. алгоритм имеет высокую несимметричность. Такой алгоритм применять целесообразно для архивации изображений, т. к. в этом случае сжатие осуществляется один раз, а при многократном использовании будет производиться достаточно быстро. Таким образом, симметричность показывает область применения алгоритма.

Для использования в Internet важной характеристикой алгоритмов сжатия является масштабируемость изображения.