數(shù)據(jù)壓縮是指在不丟失有用信息的前提下，縮減數(shù)據(jù)量以減少存儲(chǔ)空間，提高其傳輸、存儲(chǔ)和處理效率，或按照一定的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織，減少數(shù)據(jù)的冗余和存儲(chǔ)的空間的一種技術(shù)方法。數(shù)據(jù)壓縮包括有損壓縮和無(wú)損壓縮。

在計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息論中，數(shù)據(jù)壓縮或者源編碼是按照特定的編碼機(jī)制用比未經(jīng)編碼少的數(shù)據(jù)位元（或者其它信息相關(guān)的單位）表示信息的過(guò)程。例如，如果我們將“compression”編碼為“comp”那么這篇文章可以用較少的數(shù)據(jù)位表示。一種流行的壓縮實(shí)例是許多計(jì)算機(jī)都在使用的ZIP 文件格式，它不僅僅提供了壓縮的功能，而且還作為歸檔工具（Archiver）使用，能夠?qū)⒃S多文件存儲(chǔ)到同一個(gè)文件中。

對(duì)于任何形式的通信來(lái)說(shuō)，只有當(dāng)信息的發(fā)送方和接受方都能夠理解編碼機(jī)制的時(shí)候壓縮數(shù)據(jù)通信才能夠工作。例如，只有當(dāng)接受方知道這篇文章需要用英語(yǔ)字符解釋的時(shí)候這篇文章才有意義。同樣，只有當(dāng)接受方知道編碼方法的時(shí)候他才能夠理解壓縮數(shù)據(jù)。一些壓縮算法利用了這個(gè)特性，在壓縮過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，例如利用密碼加密，以保證只有得到授權(quán)的一方才能正確地得到數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)壓縮能夠?qū)崿F(xiàn)是因?yàn)槎鄶?shù)現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)都有統(tǒng)計(jì)冗余。例如，字母“e”在英語(yǔ)中比字母“z”更加常用，字母“q”后面是“z”的可能性非常小。無(wú)損壓縮算法通常利用了統(tǒng)計(jì)冗余，這樣就能更加簡(jiǎn)練地、但仍然是完整地表示發(fā)送方的數(shù)據(jù)。

如果允許一定程度的保真度損失，那么還可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的壓縮。例如，人們看圖畫(huà)或者電視畫(huà)面的時(shí)候可能并不會(huì)注意到一些細(xì)節(jié)并不完善。同樣，兩個(gè)音頻錄音采樣序列可能聽(tīng)起來(lái)一樣，但實(shí)際上并不完全一樣。有損壓縮算法在帶來(lái)微小差別的情況下使用較少的位數(shù)表示圖像、視頻或者音頻。

由于可以幫助減少如硬盤(pán)空間與連接帶寬這樣的昂貴資源的消耗，所以壓縮非常重要，然而壓縮需要消耗信息處理資源，這也可能是費(fèi)用昂貴的。所以數(shù)據(jù)壓縮機(jī)制的設(shè)計(jì)需要在壓縮能力、失真度、所需計(jì)算資源以及其它需要考慮的不同因素之間進(jìn)行折衷。

一些機(jī)制是可逆的，這樣就可以恢復(fù)原始的數(shù)據(jù)，這種機(jī)制稱(chēng)為無(wú)損數(shù)據(jù)壓縮；另外一些機(jī)制為了實(shí)現(xiàn)更高的壓縮率允許一定程度的數(shù)據(jù)損失，這種機(jī)制稱(chēng)為有損數(shù)據(jù)壓縮。

然而，經(jīng)常有一些文件不能被無(wú)損數(shù)據(jù)壓縮算法壓縮，實(shí)際上對(duì)于不含可以辨別樣式的數(shù)據(jù)任何壓縮算法都不能壓縮。試圖壓縮已經(jīng)經(jīng)過(guò)壓縮的數(shù)據(jù)通常得到的結(jié)果實(shí)際上是擴(kuò)展數(shù)據(jù)，試圖壓縮經(jīng)過(guò)加密的數(shù)據(jù)通常也會(huì)得到這種結(jié)果。

實(shí)際上，有損數(shù)據(jù)壓縮也會(huì)最終達(dá)到不能工作的地步。我們來(lái)舉一個(gè)極端的例子，壓縮算法每次去掉文件最后一個(gè)字節(jié)，那么經(jīng)過(guò)這個(gè)算法不斷的壓縮直至文件變空，壓縮算法將不能繼續(xù)工作。

多媒體數(shù)據(jù)壓縮的必要性

信息時(shí)代的重要特征是信息的數(shù)字化，巾數(shù)字化后的視頻和各頻等媒體信息具有媒體海量性，這與當(dāng)前硬件技術(shù)所能提供的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬之間有很大差距。這樣，就對(duì)多媒體信息的存儲(chǔ)和傳輸造成丁很大困難，成為阻礙人們有效獲取和利用信息的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。不能對(duì)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的壓縮，就難以保證通信的順利進(jìn)行。數(shù)寧化丁的視頻和音頻信號(hào)的數(shù)據(jù)雖是非常驚人的。下面舉例來(lái)說(shuō)明。

對(duì)于音頻信息來(lái)說(shuō)，人在正常說(shuō)話時(shí)的音頻一般為200 Hz一3．4kHz，即人類(lèi)語(yǔ)各的寬度約為3．4kH：。同樣依據(jù)采樣定理，并沒(méi)數(shù)字化精度為8btt，則每秒的數(shù)據(jù)量為3．4×2×8＝54．4kb即在上述采樣條件下講1分鐘話的數(shù)據(jù)量約為400 kb。

以一般彩色電視信號(hào)為例，設(shè)代表光強(qiáng)、色彩和色飽和度的YIQ空間中各分量的帶寬分別為4MHz、I．3MH s和o．5MHz。根據(jù)采樣定理，僅當(dāng)采樣頻率大于或等于2倍的原始信號(hào)的頻率時(shí)．刁‘能保證采樣后的信號(hào)可被無(wú)失真地恢復(fù)為原始信號(hào)。再設(shè)各樣點(diǎn)均被數(shù)寧化為8bit．從而1秒鐘的電視信號(hào)的數(shù)據(jù)量為（4十1．3十o．5）×2×8＝92．8Mb張640 MB容量的cD—R（）M能夠存放的原始電視數(shù)據(jù)（鉛字行附有2倫校驗(yàn)位）為麗黑黑萬(wàn)—dd s

也就是說(shuō)， “張普通光鍬只能存放44s的原始數(shù)據(jù)。支持語(yǔ)音、圖像、視頻等多媒體信號(hào)高質(zhì)量存儲(chǔ)和傳輸所必需的末爪縮速率以及信號(hào)持件。