¿Cuál es la diferencia entre compresión con pérdida y sin pérdida? ¿Qué pasa sin comprimir? Aprende las diferencias entre cada uno en esta guía cinematográfica.
La compresión de datos es una fuerza invisible de tremendo poder en el mundo moderno. Sin la miríada de innovaciones en el campo de la compresión, existe una gran posibilidad de que nuestra era informática moderna nunca hubiera despegado.
Todos los tipos de datos son comprimibles:audio, video, archivos de texto, imágenes, lo que sea. La compresión esencialmente toma un conjunto de datos de entrada y lo codifica usando menos bits de los que el archivo original hubiera tomado por sí solo. Luego, esta información debe decodificarse antes de que pueda interactuar con ella nuevamente. Este proceso de codificación/decodificación reduce enormemente los recursos informáticos necesarios para ver y manipular los datos, lo que reduce los requisitos informáticos y de ancho de banda en cada etapa posterior a la codificación.
Entonces, con eso fuera del camino, echemos un vistazo a la alternativa a la compresión de datos.
Sin comprimir
Los datos sin comprimir se almacenan exactamente como se registraron o ingresaron. Debido a esta duplicación bit a bit, los datos sin comprimir ofrecen la máxima fidelidad de datos a costa de los requisitos máximos de almacenamiento y ancho de banda.
Los datos sin comprimir son un remanente de los primeros días de la computación, incluso los conjuntos de datos más complejos solían ser mucho más pequeños debido a las limitaciones tecnológicas.
¿Cómo funciona?
Los datos sin comprimir no suelen implementar técnicas de codificación especiales. Más bien, cada bit se almacena exactamente como proviene de la fuente de entrada. Esto reduce los requisitos computacionales para el dispositivo de entrada/captura al descargar la compleja tarea de reproducción o acceso al dispositivo del usuario final.
Los datos sin comprimir son buenos para fines de archivo porque no desechan ninguna información, pero los costos de almacenamiento aumentarán rápidamente.
Entonces, ¿qué puede ofrecer la compresión en su lugar?
Códecs
Con pérdida
Los primeros años de la década de 1990 vieron las primeras encarnaciones de los datos comprimidos. Quizás el más conocido de estos primeros formatos fue MPEG-1 Audio Layer 1, que se lanzó en 1993. Este marco conduciría al desarrollo del famoso códec de audio MP3.
Los MP3, junto con sus primeros pares, fueron los primeros formatos de archivo con pérdida. A medida que estos formatos ganaban terreno, la industria acuñó un nuevo término para ellos:"Códec", abreviatura de Compresor/Descompresor o Codificador/Decodificador.
¿Cómo funciona?
Los códecs con pérdidas desechan una cantidad considerable de la información contenida en el archivo de origen o el flujo de datos de entrada.
Los códecs con pérdida reducen enormemente el tamaño del archivo en comparación con los conjuntos de datos sin comprimir. Esto normalmente se hace tomando el conjunto de datos de entrada y reduciéndolo al valor digital aproximado más cercano. Los diferentes códecs tienen diferentes profundidades de bits, o el número total de posibles valores digitales disponibles para la interpretación de los datos de entrada sin procesar.
Los mejores códecs con pérdida están diseñados en torno a las limitaciones de percepción de los humanos. La mayoría de los datos sin comprimir contienen una gran cantidad de información que nuestros ojos y oídos son incapaces de percibir. Esto significa que un códec con pérdida bien diseñado puede eliminar una gran cantidad de la información total contenida antes de que cualquier humano pueda darse cuenta.
La naturaleza liviana de los códecs con pérdida los hace ideales para la transmisión y otras aplicaciones de transmisión en vivo.
Los códecs con pérdida son el peor formato posible para fines de archivo debido al hecho de que desaparece una cantidad significativa de información en el conjunto de datos de origen. Si bien es posible que los humanos no puedan discernir una diferencia entre los datos sin procesar y la primera codificación con pérdida de esos datos, a medida que se crean más versiones con pérdida a partir de la codificación con pérdida original, las diferencias de percepción se vuelven cada vez más evidentes.
Ahora, entremos en el siglo XXI.
Sin pérdidas
El primer códec sin pérdida fue el "Códec de audio totalmente sin pérdida" o FLAC, y se lanzó en 2000.
El desarrollo de códecs sin pérdidas marcó un cambio radical en el mundo de la compresión de datos. Los códecs sin pérdida afirman ofrecer una calidad exacta o casi igual a la de los datos sin comprimir, pero con tamaños de archivo mucho más cercanos a la compresión con pérdida. Este es el resultado de comprimir los datos de entrada de una manera específica para que el decodificador pueda reconstruir más tarde el conjunto de datos original.
Comprender la tecnología detrás de la compresión sin pérdidas puede hacer que tu cabeza dé vueltas si profundizas lo suficiente. El favorito de la tecnología de YouTube, Linus, hace un trabajo fantástico al desglosar los conceptos básicos en este video de Techquickie.
En el ejemplo que da Linus, la cadena "XXXOOXXX" está codificada como "3 O2 3". Cuando es necesario volver a acceder a la cadena, "3 O2 3" se decodifica de nuevo en "XXX00XXX".
Debido a su capacidad para reconstruir un conjunto de datos sin comprimir a partir de uno comprimido, la codificación sin pérdidas ha eclipsado en gran medida los datos sin comprimir en casi todas las situaciones. La mayoría de los códecs de audio y video de calidad maestra utilizan algún tipo de compresión sin pérdidas.
La principal desventaja de la compresión sin pérdida es un tiempo de codificación y decodificación ligeramente más largo, mucho mejor que las desventajas de la compresión con pérdida o sin comprimir.
Los datos comprimidos sin pérdida son el estándar de oro para todo el archivo de datos. Los archivos comprimidos se pueden archivar y luego decodificar una vez que se necesita acceder a ellos nuevamente, preservando así todos los datos y reduciendo los costos de almacenamiento.
Si bien todos los tipos de compresión de datos ofrecen alguna ventaja sobre otros tipos, la compresión sin pérdidas brinda la mayor cantidad de beneficios con la menor cantidad de concesiones en cuanto al tamaño, la movilidad o la calidad del archivo.
Es probable que las próximas décadas lleven la tecnología de códecs sin pérdida a nuevas alturas a medida que los formatos con pérdida más antiguos terminen su vida útil.