[多媒体]数据压缩的类型

数据压缩分两种类型：无损压缩和有损压缩。

无损压缩

所谓无损压缩格式，是利用数据的统计冗余进行压缩，可完全回复原始数据而不引起任何失真，但压缩率是受到数据统计冗余度的理论限制，一般为2:1到5:1.这类方法广泛用于文本数据，程序和特殊应用场合的图像数据(如指纹图像，医学图像等)的压缩。由于压缩比的限制，仅使用无损压缩方法是不可能解决图像和数字视频的存储和传输的所有问题.经常使用的无损压缩方法有 Shannon-Fano 编码，Huffman 编码，游程(Run-length)编码，LZW(Lempel-Ziv-Welch)编码和算术编码等。

所谓无损压缩格式，顾名思义，就是毫无损失地将声音信号进行压缩的音频格式。常见的像MP3、WMA等格式都是有损压缩格式，相比于作为源的WAV文件，它们都有相当大程度的信号丢失，这也是它们能达到10％的压缩率的根本原因。而无损压缩格式，就好比用Zip或RAR这样的压缩软件去压缩音频信号，得到的压缩格式还原成WAV文件，和作为源的WAV文件是一模一样的！但是如果用Zip或RAR来压缩WAV文件的话，必须将压缩包解压后才能播放。而无损压缩格式则能直接通过播放软件实现实时播放，使用起来和MP3等有损格式一模一样。总而言之，无损压缩格式就是能在不牺牲任何音频信号的前提下，减少WAV文件体积的格式。

有损压缩

所谓有损压缩是利用了人类对图像或声波中的某些频率成分不敏感的特性，允许压缩过程中损失一定的信息；虽然不能完全回复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响缩小，却换来了大得多的压缩比。有损压缩广泛应用于语音，图像和视频数据的压缩。

常见的声音、图像、视频压缩基本都是有损的。

在多媒体应用中，常见的压缩方法有：PCM(脉冲编码调制)，预测编码，变换编码，插值和外推法，统计编码，矢量量化和子带编码等，混合编码是近年来广泛采用的方法。

mp3 divX Xvid jpeg rm rmvb wma wmv等都是有损压缩。

有损数据压缩方法是经过压缩、解压的数据与原始数据不同但是非常接近的压缩方法。有损数据压缩又称破坏型压缩，即将次要的信息数据压缩掉，牺牲一些质量来减少数据量，使压缩比提高。这种方法经常用于因特网尤其是流媒体以及电话领域。

无损压缩格式 VS 有损压缩格式

比起有损压缩格式，无损压缩格式有何优势，又存在哪些弱点呢？下面的比较应该能让你对无损压缩格式有一个清楚的认识。

无损压缩的优势：

1、100％的保存、没有任何信号丢失
正如之前所说，无损压缩格式就如同用Zip压缩文件一样，能100％的保存WAV文件的全部数据，这一点我们可以通过EAC的“WAV比较”功能来证明。将U2乐队的一首《BeautifulDay》抓轨保存成WAV格式，作为我们的原始文件。将这个WAV文件压缩成APE格式，再将APE文件解压缩成WAV格式。用EAC的“WAV比较”功能对这两个WAV文件进行数据对比，EAC没有报告有任何不一致！而如果是压缩成MP3再解压得到的WAV文件，对比原始WAV文件，则是从头到尾都不一致！有不少朋友希望能最大限度地能将CD“原版”拷贝到硬盘上，同时又想减少空间占用量，这在以前似乎只有320KbpsCBRMP3这一种解决途径了，不过那样也远不能做到100%！而现在，无损压缩格式的出现提供了一个几乎完美的解决方案。

2、音质高，不受信号源的影响
既然是100％的保存了原始音频信号，无损压缩格式的音质毫无疑问和原始CD是一样的!对比《BeautifulDay》的WAV格式和FLAC压缩格式的频谱图，你能看到有任何不同吗？同样，实际聆听也不可能有任何的不同！而有损压缩格式由于其先天的设计（需要丢失一部分信号），所以音质再好，也只能是无限接近于原声CD，要想真正达到CD的水准是不可能！而且由于有损压缩格式算法的局限性，在压缩交响乐等类型动态范围大的音乐时，其音质表现差强人意。而无损压缩格式则不存在这样的问题，任何音乐类型都通吃不误！

3、转换方便
无损压缩格式可以很方便地还原成WAV，还能直接转压缩成MP3、Ogg等有损压缩格式，甚至可以在不同无损压缩格式之间互相转换，而不会丢失任何数据。这一点比起有损格式可要强的多！因为有损压缩格式的二次编码（从一种有损格式转换成另一种有损格式，或者格式不变而调整比特率）意味着丢失更多的信号，带来更大的失真！

无损压缩的不足：

1、占用空间大，压缩比不高
比起有损压缩格式来，无损压缩格式的压缩能力要差得多，一般都在60%左右。而192Kbps的有损格式只有原文件的14%左右，两者在压缩率上的差异相当悬殊。我用不同的格式压缩了一首U2的《BeautifulDay》，包括Normal模式的APE，High模式的La。但是可以看到，同样是100％保存数据，无损格式的压缩能力比专门对多媒体格式进行了优化的RAR都要强，而Zip则几乎不能压缩WAV格式。再加上无损格式具备RAR和Zip都没有的实时播放能力，对于无损格式的技术我们还是相当佩服的！



 2、缺乏硬件支持
目前只有FLAC格式得到为数不多的硬件支持，能播放无损压缩格式的随身听还只有Karma这一台。这是多方面的原因造成的。首先，目前主流闪存MP3随身听的容量还只有128MB或256MB，存放无损格式显然不现实。其次，解码无损压缩格式需要更大的计算量，这对解码芯片的处理速度提出了更高的要求，而目前这样的解码芯片还很少。再次，解码无损格式甚至要比有损格式消耗更多的电力，这对于目前电池续航能力本来就不理想的MP3随身听来说，无疑是雪上加霜！

目前比较出名的无损压缩格式有APE、FLAC、LPAC、WavPack。