ما هى اهمية الضغط ؟ وانواعه ؟

لكي نفهم اهمية الضغط دعنا نفترض اننا نملك فيديو عالي الدقة فلم DVD مثلا ونريد حساب حجم هذا الفيديو
ان حجم الفيديو = حجم الصور المشكلة للفيديو * عدد مرات انعاش الصورة بالثانية 
حجم الصورة = الطول * العرض * 3 بايت 
وقد ضربنا ب 3 بايت بسبب اننا نريد تخزين لكل بكسل 3 قيم لونية RGB 
ففي فلم ذو دقة 1024*768 فإن حجم صورة واحدة من الفيديو = 2.4 ميغا وفي كل ثانية يوجد ما يدعى بمعدل الانعاش refresh rate توضح الصورة التالية آلية ظهور الصور على الشاشة , يقوم معدل الانعاش بتوليد بتوليد الصورة اكثر من مرة في الثانية في الثانية الواحدة وذلك لكي يستغل ظاهرة قصور العين في ادراك التبابين والتبديل السريع للصور ويقاس بواحدة تدعى الهيرتز HZ فان اقل معدل انعاش في شاشات الحاسب اليوم هي 60 هرتز بالتالي فإن حجم الصوررة *60 = حجم الصورة بالثانية ولا ننسى ان نضرب الحجم النهائي بالزمن الكلي للفلم لمعرفة الحجمم النهائي . 

 يمكن تعزيز اسباب الضغط الى عدة عوامل :
- بسبب محدودية سعات تخزينن الاقراص الصلبة.
- سرقة النقل في الشبكات والتي غالبا ما تتميز بالبطىء.

ما الذي يمكن التخلص منه للتخفيف من حجم الملفات ؟
التكرار : 
يوجد العديد من المعلومات المكررة في الصور , الفيديو , النصوص , الصوت ....الخ والتي يجب استغلالها لتقليلها بحيث نقوم بعملية الضغط فعلى سبيل المثال في الاحرف الابجدية الانجليزي يأتي الحرف E غالبا في الجمل .
بينما نجد تكرار قليل للحرف q في الجمل .
كما يمكن ان نستغل التكرار القواعدي فمثلا نجد الحرف Q يأتي بعده غالبا الحرف U .
هذا بالنسبة للنصوص بينما بالنسبة للصور فإنه يمكن استغلال خاصية ان العين شديدة الحساسية للإضاءة اكثر من حساسية الألوان الامر الذي نستطيع ان نستغله للتخفيف من حجم الصورة وهذا الامر موجود فعلا في خوارزمية jpeg.
بينما في الفيديو نلاحظ ان التكرار يوجد بين اطار صورة في لحظة زمنية واخرى بينما في الاصوات توجد ترددات لا تسمعها الاذن نقوم بازالتها كما هي شديدة الحساسية للترددات المنخفضة اكثر منها للترددات الصوتية المرتفعة , كل هذه الامور يمكن استغلالها لكي نقوم بالتخفيف من حجم الملفات المختلفة .

انواع التكرار : 
مكاني : كما في ضغط الصور ضمن الصورة الواحدة و البكسلات pixels 
زماني : كما في ضغط الفيديو ضمن عدة صور متلاحقة يتعلق بالطبيعية البشرية يستعمل غالبا في الصوت والصور والفيديو .

 الضغط يحاول التخلص من هذه التكرارات فهو العملية التي تقوم بتحويل دفق المعطيات data stream الى دفق معطيات اخر ولكن مع حجم مختلف اقل منه من حجم الدخل . 
والقاعدة الاهم في عملية الضغط هي ان يتم ترميز وحدات التكرار بعدد بتات اقل من الوحدات الغير مكررة والتي تاخد عدد بتات اقل .
ان عملية الضغط هي موجودة في حياتنا اليومية بشكل او بآخر فانت عندما تقوم بتخزين فيديوو على القرص الصلب وتريد تشغيله فإن الفيدديو يكون مخزن بشكل مضغوط وعندما تقوم بفتحه يقوم الحاسب بفك ضغط هذا الملف وتشغيل هذا الفيديو لذا نجد احيانا بطىء في فتح ملفات الفيديو بينما نلاظ سرعتها في ملفات الفيديو الغير مضغوطة .

انواع الضغط يوجد نوعين من الضغط :
1- منهجية تعتمد على خسارة بعض البيانات بعد فك الضغط lossy  : تتميز هذه المنهجيية بأنها تقوم بضغط الملف بشكل كبير فقد تصل معدلات الضغط الى اكثر من 40% بحيث تقوم هذه المنهجيات باستغلال الخصائص البشرية للعين او الاذن في عملية الادراك كما شرحنا آنفاً في عملية الضغط .
اشهر الخوارزميات التي تعتمد هذه المنهجية Jpeg ,Mpeg .... 

2- منهجية تعتمد على عدم خسارة بعض البيانات اثناء فك الضغط lossless : تتميز هذه المنهجية بأنها تقوم بضغط الملفات وفكها دون اي خسارة في المعطيات عند فك الضغط ولا تستغل الخصائص البشرية في ادراك القصور وانما تستعمل خوارزميات معينة وتستعمل غالبا مع الملفات النصية فهي تكون ذات فعالية كبيرة مع الملفات النصية وذات فعالية قليلة جداً مع غيره .
اشهر برنامج يستعمل هذه المنهجية هو برنامج winzip .بحيث يلاحظ ان اداء البرنامج بشكل جيد جدا مع النصوص وغير جيد مع ملفات الفيديو او الصور ...الخ .

كما يمكن تصنيف آليات فك الضغط وفق معيار آخر :
1- منهجيات غير متكيفة Adaptive non-: وهي تعتبر ان الملف مخزن على الحاسب وتريد فك ضغطه بحيث تنتظر بعض الوقت لذلك فهي تنظر للملفات ككل وتقوم بوضع بعض الاحصائيات عن الملف لكي تقوم بعملية الضغط not live .
2- منهجيات متكيفة Adaptive : وهي اكثر ما يتم استعمالها في مواقع الويب التي تقوم بنشر فيديو بشكل مباشرlive streaming , بحيث ان الملف لا يكون مخزناً بشكل كامل وانما يتم ارسال الملف بشكل مجزئ فانا لا املكه كاملا ولكني اقوم بفك الضغط حسب ما يأتيني من بيانات ومن هنا تأتي ميزة التكيفية .
3- منهجيات هجينة hybrid : تستعمل الاثنين على حد سواء حسب الحاجة .

Posted in: دروس وحلقات