La compressione dei file è una parte fondamentale di come funziona il web. Ci permette di trasferire file che altrimenti richiederebbero troppa larghezza di banda e tempo. Ogni volta che si accede a file ZIP o si visualizzano immagini JPEG, si sta beneficiando della compressione dei file.
Quindi, ad un certo punto vi sarete probabilmente posti una domanda: come funziona la compressione dei file? Ecco uno sguardo di base su come funziona la compressione.
Cosa significa compressione?
In poche parole, la compressione dei file (o compressione dei dati) è l’atto di ridurre la dimensione di un file preservando i dati originali. Questo permette al file di occupare meno spazio su un dispositivo di memorizzazione, oltre a renderlo più facile da trasferire su Internet o in altro modo.
È importante notare che la compressione non è infinita. Mentre la compressione di un file in uno ZIP riduce la sua dimensione, non si può continuare a comprimere il file per ridurre ulteriormente la dimensione a zero.
Generalmente, la compressione dei file si divide in due tipi principali: lossy e lossless. Vediamo come funzionano entrambi a turno.
Come funziona la compressione dei file: Compressione lossy
La compressione lossy riduce la dimensione del file rimuovendo i bit di informazione non necessari. È più comune nei formati immagine, video e audio, dove non è necessaria una perfetta rappresentazione del media di origine. Molti formati comuni per questi tipi di media usano la compressione lossy; MP3 e JPEG sono due esempi popolari.
Un MP3 non contiene tutte le informazioni audio della registrazione originale—invece, butta fuori alcuni suoni che gli umani non possono sentire. Non si noterebbe comunque la loro mancanza, quindi rimuovendo quelle informazioni si ottiene un file di dimensioni inferiori senza alcun inconveniente.
Allo stesso modo, i JPEG rimuovono le parti non vitali delle immagini. Per esempio, in un’immagine che contiene un cielo blu, la compressione JPEG potrebbe cambiare tutti i pixel del cielo in una o due tonalità di blu, invece di usare dozzine di tonalità diverse.
Tuttavia, più pesantemente si comprime un file, più evidente diventa il calo di qualità. Probabilmente l’hai sperimentato con file MP3 confusi caricati su YouTube. Per esempio, confronta questa traccia musicale di alta qualità:
Con questa versione pesantemente compressa della stessa canzone:
La compressione lossy è adatta quando un file contiene più informazioni di quelle che ti servono per i tuoi scopi. Per esempio, diciamo che avete un enorme file di immagine RAW. Mentre probabilmente vuoi preservare quella qualità quando stampi l’immagine su un grande banner, è inutile caricare il file RAW su Facebook.
L’immagine contiene così tanti dati che non si nota quando viene visualizzata sui siti di social media. Comprimendo l’immagine in un JPEG di alta qualità si perdono alcune informazioni, ma l’immagine appare quasi la stessa a occhio nudo. Vedi il nostro confronto dei formati immagine più diffusi per uno sguardo più approfondito a questo.
La compressione lossy nell’uso generale
Come abbiamo detto, la compressione lossy è ottima per la maggior parte dei media. Per questo motivo, è vitale per aziende come Spotify e Netflix che trasmettono costantemente enormi quantità di informazioni. Ridurre la dimensione del file il più possibile, pur conservando la qualità, rende il loro funzionamento più efficiente. Riuscite a immaginare se ogni video di YouTube fosse memorizzato e trasmesso nel suo formato originale non compresso?
Ma la compressione lossy non funziona così bene per i file in cui tutte le informazioni sono cruciali. Per esempio, usare la compressione lossy su un file di testo o un foglio di calcolo risulterebbe in un output confuso. Non si può davvero buttare via nulla senza danneggiare gravemente il prodotto finale.
Quando si salva in un formato lossy, è spesso possibile impostare il livello di qualità. Per esempio, molti editor di immagini hanno un cursore per scegliere la qualità di un JPEG da 0 a 100.
Salvare a qualcosa come il 90 o l’80% riduce la dimensione del file di un bel po’, con poca differenza all’occhio. Ma salvare in bassa qualità o salvare ripetutamente lo stesso file in un formato lossy lo degraderà.
Qui sotto puoi vedere un esempio di questo (clicca per vedere le immagini più grandi). A sinistra c’è l’immagine originale scaricata come JPEG. L’immagine centrale è il risultato del salvataggio come JPEG al 50% di qualità. E l’immagine più a destra mostra l’immagine originale salvata invece come JPEG al 10% di qualità.
Ad una rapida occhiata, l’immagine centrale non sembra troppo male. Si possono notare gli artefatti intorno ai bordi delle scatole solo se si ingrandisce. Naturalmente, l’immagine più a destra sembra immediatamente terribile.
Prima del ritaglio per il caricamento, le dimensioni dei file erano rispettivamente 874KB, 310KB e 100KB.
Come funziona la compressione dei file: Compressione lossless
La compressione lossless è un modo di ridurre la dimensione del file in modo da poter ricostruire perfettamente il file originale. Contrariamente alla compressione lossy, non butta via nessuna informazione. Invece, la compressione lossless funziona essenzialmente rimuovendo la ridondanza.
Facciamo un esempio di base per mostrare cosa significa. Qui sotto c’è una pila di 10 mattoni: due blu, cinque gialli e tre rossi. Questa pila è un modo semplice per illustrare questi blocchi, ma c’è un altro modo per farlo.
Invece di mostrare tutti i 10 blocchi, possiamo rimuovere tutti i colori tranne uno. Poi, se usiamo i numeri per mostrare quanti mattoni di ogni colore c’erano, abbiamo rappresentato la stessa identica informazione usando molti meno mattoni. Invece di 10 mattoncini, ora ne servono solo tre.
Questa è una semplice illustrazione di come sia possibile la compressione senza perdita. Memorizza le stesse informazioni in un modo più efficiente rimuovendo la ridondanza. Si consideri un file reale, dove la stringa sottostante:
mmmmmuuuuuuuooooooooooooPuò essere “compressa” nella seguente forma molto più breve:
m5u7o12Questo ci permette di usare sette caratteri invece di 24 per rappresentare gli stessi dati, che è un risparmio significativo.
Compressione senza perdite nell’uso quotidiano
Come abbiamo detto sopra, la compressione senza perdite è importante nei casi in cui non è possibile rimuovere alcun file originale. Se siete curiosi di sapere come funzionano i file ZIP, questa è la risposta.
Quando si crea un file ZIP da un programma eseguibile in Windows, si usa la compressione senza perdite. La compressione del file ZIP è un modo più efficiente per memorizzare il programma, ma quando si decomprime, tutte le informazioni originali sono presenti. Se si usa la compressione lossy per comprimere gli eseguibili, la versione decompressa sarebbe danneggiata e inutilizzabile.
I formati comuni senza perdita includono PNG per le immagini, FLAC per l’audio, e ZIP. I formati lossless per i video sono rari, perché occuperebbero una quantità enorme di spazio.
Quando usare la compressione lossy vs. Lossless Compression
Ora che abbiamo esaminato entrambe le forme di compressione dei file, potresti chiederti quando dovresti usare una o l’altra. Come si è scoperto, non c’è una forma “migliore” di compressione – tutto dipende dall’uso che si fa dei file.
In generale, dovreste usare la compressione lossless quando volete una copia perfetta del materiale sorgente, e la compressione lossy quando una copia imperfetta è abbastanza buona. Guardiamo un altro esempio per vedere come possono lavorare in armonia.
Diciamo che hai appena dissotterrato la tua vecchia collezione di CD e vuoi digitalizzarla per avere tutta la tua musica sul tuo computer. Quando rippate i vostri CD, ha senso usare un formato come FLAC, che è lossless. Questo ti permette di avere una copia master sul tuo computer che è buona come il CD originale.
In seguito, forse volete mettere un po’ di musica sul vostro telefono o su un vecchio lettore MP3 per poterla ascoltare in movimento. Probabilmente non ti interessa che la tua musica sia in perfetta qualità per questo, quindi puoi convertire i file FLAC in MP3. Questo ti dà un file audio che è ancora perfettamente ascoltabile, ma non occupa tanto spazio sul tuo dispositivo mobile. La qualità dell’MP3 convertito dal FLAC sarà buona come se avessi creato un MP3 compresso direttamente dal CD originale. Puoi anche comprimere un video direttamente sul tuo iPhone.
Il tipo di dati rappresentati in un file può anche dettare quale tipo di compressione è migliore. Poiché le immagini PNG usano una compressione senza perdita di dati, offrono piccole dimensioni di file per immagini con molto spazio uniforme, come le schermate del computer. Tuttavia, noterete che le PNG occupano molto più spazio quando rappresentano l’accozzaglia di colori nelle foto del mondo reale.
Preoccupazioni durante la compressione dei file
Come abbiamo visto, convertire formati senza perdita in perdita va bene, così come convertire un formato senza perdita in un altro. Tuttavia, non dovreste mai convertire un formato lossy in lossless, e dovreste stare attenti a convertire un formato lossy in un altro.
Convertire i formati lossy in lossless è semplicemente uno spreco di spazio. Ricordate che i formati lossy buttano via i dati; è impossibile recuperarli.
Diciamo che hai un file MP3 di 3MB. Convertendolo in FLAC si potrebbe ottenere un file di 30MB, ma quei 30MB contengono esattamente i suoni che il molto più piccolo MP3 conteneva. La riconversione in un formato lossless non “recupera” le informazioni che la compressione MP3 ha buttato via.
Infine, come detto prima, convertire un formato lossy in un altro (o salvare ripetutamente nello stesso formato) degraderà ulteriormente la qualità. Ogni volta che si applica la compressione lossy, si perdono più dettagli. Questo diventa sempre più evidente fino a quando il file è essenzialmente rovinato.
Come funziona la compressione? Ora lo sai
Abbiamo dato un’occhiata alla compressione lossy e lossless per vedere come funzionano. Ora sai come è possibile memorizzare un file in una dimensione più piccola della sua forma originale, e come scegliere il metodo migliore per le tue esigenze.
Naturalmente, gli algoritmi che decidono quali dati vengono buttati via nei metodi lossy e come memorizzare al meglio i dati ridondanti nella compressione lossless sono molto più complicati di quanto abbiamo spiegato qui. C’è molto altro da scoprire su questo argomento, se siete interessati.
Hai provato la compressione senza perdite e hai bisogno di inviare qualcosa ad un amico? Prova questi modi veloci per trasferire file di grandi dimensioni online. E se hai bisogno di aiuto per comprimere grandi file audio, ecco alcuni modi semplici ed efficaci.
Ben è un vice editore e l’Onboarding Manager di MakeUseOf. Ha lasciato il suo lavoro IT per scrivere a tempo pieno nel 2016 e non si è mai guardato indietro. Ha coperto tutorial tecnologici, raccomandazioni di videogiochi e altro ancora come scrittore professionista per oltre sei anni.
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