Čo je to kompresia?

Čo sa stláča?

Stláčajú sa dáta – fotka, akú nafotí fotoaparát je dátovo veľmi veľká.

Digitálna fotka je počítačový súbor, ktorý prenáša tri informácie o každom jednom obrazovom bode, z ktorého sa skladá obraz. Ako príklad použime obrázok z trojmegapixelového prístroja, napríklad v rozmere 2048 × 1536 pixelov. Taký obrázok sa skladá z 3145728 obrazových bodov. Tieto tri milióny treba násobiť tromi – každý bod totiž musí obsahovať farebnú informáciu a tá sa skladá z troch rôznych farieb. Červenej, modrej a zelenej. O tom, ako vznikajú farby si povieme na inom mieste, teraz stačí vedieť, že farebný obraz v rozmere 2048 × 1536 pixelov sa v skutočnosti skladá z troch čiernobielych fotiek rovnakých rozmerov. Preto je skutočná veľkosť farebnej fotky výsledkom násobenia výška krát šírka obrázku a to celé krát tri.

Tri čiernobiele obrázky tak spolu vytvoria úctyhodných 9437184 obrazových bodov, ktoré sú nutné na to, aby sa dala preniesť informácia, ktorú označujeme, ako „trojmegapixelový farebný obrázok“. Napríklad 5 megapixelový záber s rozmermi 2608 × 1952 pixelov má dátový objem 15 mega.

Upozorňujem, že uvedené sa týka hotovej digitálnej fotky, nie je to popis, ako pracuje snímač – tam je situácia iná.

Takých 9 a pol mega je však dátovo náročný objem. Už len jeho uloženie na pamäťovú kartu dnes v bežných aparátoch trvá asi 25 sekúnd. Navyše pamäťové karty majú menšiu kapacitu – na jednu 128 megovú kartu by sa vošlo asi 12 obrázkov. Také fotenie by naskutku nikoho nebavilo.

Tieto dáta preto treba nejako upraviť, aby boli menšie. A tu prichádza k slovu kompresia.

Dáta sa stlačia sa tak, aby obrázok zaberal menší dátový priestor, napríklad desatinu pôvodného a pritom, aby sa zachovala podľa možnosti plnohodnotná obrazová informácia. Stláča sa teda veľkosť dát súboru s fotkou.

Ako sa to dá stlačiť?

Obrazové dáta sú v digitálnom fotoaparáte zaznamenané, ako veľmi dlhý rad čísiel.

Fotoaparát, aj počítač „vedia“, že číselné údaje reprezentujú obrazové body. Je dohodnuté, v akom poradí sa informácie o bodoch obrázka ukladajú. Na začiatku každého súboru je akýsi „predpis“, ako s dátami naložiť. V počítačovej reči tam je povedané niečo ako „nakresli obrázok, ktorý bude mať šírku 2048 bodov a výšku 1536 riadkov. Posielam dáta po horizontálnych riadkoch, umiestni ich zľava doprava“. A ďalej je už len dlhý tok čísiel, o ktorých už ale je známe kam patria.

Fotka častokrát zaberá veľmi podobné oblasti. Napríklad farba oblohy je modrá, alebo je na obrázku nejaká biela stena.

Ak sú dáta podobné, alebo dokonca rovnaké dajú sa stlačiť.

Predstavme si, že malý kúsok dátového súboru vyzerá takto:

31 31 31 31 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 38 38 38

(Čísla reprezentujú stupne šedej v rozsahu 0 – 255 pre jednu farbu, inými slovami pre jednu čiernobielu fotku.)

Dajú sa stlačiť tak, že aparát nezapíše opakujúce sa hodnoty. Zapíše iba to, koľkokrát sa opakujú. Napríklad:

4×31 10×36 4×38

A hneď tu máme úsporu – počet čísel, potrebných na prenesenie informácie o riadku čísel poklesol na polovicu. Pri prezeraní fotky bude síce potrebný najskôr výpočet pôvodných dát, ale to spravidla nevadí. V súčasnosti je výkon výpočtových procesorov lacnejší a rýchlejší, ako prístup k úložnému priestoru.

V skutočnosti je kompresia fotiek oveľa zložitejšia – berie sa do úvahy aj porovnanie kanálov a mnoho iných parametrov o ktorých nemusíte nič vedieť.

Stačí, ak vieme, že kompresiou sa podarí zmenšiť objem dát, ktoré sa musia preniesť z fotoaparátu do počítača. V počítači sa potom obrázok roztiahne na pôvodnú dátovú veľkosť vždy, keď si ho chcete prezrieť – to za nás automaticky spraví prehliadač fotiek.

Popisovaný princíp kompresie je len príkladom.