Como compactar arquivos

A compactação de arquivos é uma parte essencial de como sua web funciona. Ele nos permite transferir arquivos que, de outra forma, exigiriam tráfego e tempo excessivos de dados. Sempre que você se conecta a arquivos ZIP ou visualiza imagens JPEG, aproveita a compactação de arquivos.

Então você deve estar se perguntando: como funciona a compactação de arquivos? Vamos dar uma olhada neste artigo para ver o que significa compactação de arquivos e como funciona.

O que significa compressão?Simplificando, a compactação de arquivos (ou compactação de dados) é o ato de reduzir o tamanho de um arquivo, mantendo os dados originais. Dessa forma, o arquivo ocupa menos espaço em um dispositivo de armazenamento e também pode ser facilmente transferido pela Internet ou não.

√Č importante observar que a compacta√ß√£o n√£o √© infinita. Embora possa ser feito passo a passo, sempre tem um limite. Enquanto a compacta√ß√£o de um arquivo em um formato de compacta√ß√£o ZIP reduz o tamanho original, voc√™ n√£o pode continuar compactando o arquivo para reduzi-lo ainda mais.

Em geral, a compactação de arquivos é dividida em dois tipos principais: com perda (perda) e sem perda (sem perda). Vamos ver como os dois funcionam.

Como compactar arquivos: Compress√£o por perda

A compacta√ß√£o por perda (ou compacta√ß√£o por perda) reduz o tamanho do arquivo, removendo informa√ß√Ķes desnecess√°rias. √Č mais comum em formatos de imagem, v√≠deo e √°udio, onde a representa√ß√£o perfeita da fonte original n√£o √© necess√°ria. Existem muitas formas, ou se voc√™ deseja protocolos de compacta√ß√£o para compacta√ß√£o por perda para cada tipo de arquivo (m√ļsica, imagem ou v√≠deo). MP3 e JPEG s√£o dois exemplos populares.

Um MP3 n√£o cont√©m todas as informa√ß√Ķes de √°udio da grava√ß√£o original. Em ess√™ncia, rejeita e apaga os sons que as pessoas n√£o ouvem. Apaga frequ√™ncias abaixo de 20Hz e acima de 16000Hz, al√©m de v√°rias harm√īnicas de √°udio.

Voc√™ n√£o perceber√° que elas est√£o ausentes, portanto, a exclus√£o dessas informa√ß√Ķes resultar√° em um tamanho de arquivo menor, praticamente sem desvantagens.

Da mesma forma, a compactação JPEG remove partes não vitais das imagens. Por exemplo, em uma foto que contém um céu azul, a compactação JPEG pode alterar todos os pixels do céu em um ou dois tons de azul, em vez de usar dezenas de tons diferentes.

No entanto, para cada tipo de arquivo, há um limite em que a redução da qualidade não é percebida devido à compactação da perda. A partir desse limite, quanto mais você compactar um arquivo, mais perceptível será a queda na qualidade. Você pode ter ouvido arquivos MP3 com muita compressão do YouTube. Por exemplo, compare esta peça musical de alta qualidade:

Com esta vers√£o muito compactada da mesma m√ļsica:

A compacta√ß√£o por perda √© apropriada quando um arquivo cont√©m mais informa√ß√Ķes do que voc√™ precisa para seus prop√≥sitos. Por exemplo, digamos que voc√™ tenha um arquivo de imagem RAW enorme. Se voc√™ quiser imprimir esta imagem em um cartaz grande, precisar√° manter essa qualidade para imprimi-la ao vivo, em cores claras e sem marcas de pixels. N√£o faz sentido enviar o arquivo RAW para o Facebook.

A imagem cont√©m muitos dados que n√£o s√£o observados quando vistos em sites de redes sociais. A compacta√ß√£o de imagem JPEG de alta qualidade exclui algumas informa√ß√Ķes, mas a imagem parece quase a mesma a olho nu.

Veja a comparação de formatos de imagem populares para uma análise mais aprofundada do tópico: Quando uso JPEG, GIF ou PNG

Perda de compress√£o em uso geralComo mencionamos, a compacta√ß√£o de perdas √© amplamente adequada para a maioria das formas de m√≠dia social. Por isso, √© vital que empresas como Spotify e Netflix transmitam constantemente enormes quantidades de informa√ß√Ķes. Reduzir o tamanho do arquivo o m√°ximo poss√≠vel, mantendo a qualidade, torna sua opera√ß√£o mais eficiente. Voc√™ pode imaginar qual espa√ßo de armazenamento seria necess√°rio se cada v√≠deo do YouTube fosse armazenado e transmitido em seu formato original n√£o compactado?

As grandes empresas dependem muito da compactação de arquivos para poder oferecer seus serviços extensivamente em espaços de armazenamento limitados.

Mas a compacta√ß√£o por perda n√£o funciona t√£o bem para arquivos em que todas as informa√ß√Ķes s√£o cr√≠ticas. Por exemplo, o uso de compacta√ß√£o de perda em um arquivo de texto ou planilha levaria √† sa√≠da corrompida. Voc√™ realmente n√£o pode jogar nada fora sem danificar seriamente o produto final.

Ao armazenar um arquivo com alguma forma de perda, geralmente é possível definir o nível de qualidade. Por exemplo, muitos usam um controle deslizante para selecionar a qualidade de um arquivo JPEG de 0 a 100.

Armazenar algo como 90 ou 80% reduz significativamente o tamanho do arquivo, com uma pequena diferença nos olhos. Mas o armazenamento de baixa qualidade, como 10%, ou o armazenamento repetido do mesmo arquivo com uma pequena perda, acabará por degradá-lo.

Como compactar arquivos: Compactação sem perdasA compactação sem perdas é uma maneira de reduzir o tamanho do arquivo para que você possa reconstruir o arquivo original perfeitamente. Ao contrário da compactação por perda, ele não lança nenhuma informação. Em vez disso, a compactação sem perdas basicamente funciona removendo o excesso de dados.

Vamos dar um exemplo básico para mostrar o que isso significa. Abaixo está uma pilha de 10 tijolos: dois azuis, cinco amarelos e três vermelhos. Essa pilha é uma maneira simples de exibir esses tijolos, mas há outra maneira de fazê-lo.

Em vez de mostrar todos os 10 tijolos, podemos remov√™-los, exceto um de cada cor. Ent√£o, se usarmos n√ļmeros para mostrar quantos tijolos de cada cor havia, representamos exatamente a mesma informa√ß√£o usando muito menos tijolos. Em vez de 10 tijolos, precisamos apenas de tr√™s agora.

Esta √© uma ilustra√ß√£o simples de como √© poss√≠vel compactar sem perda. Ele armazena as mesmas informa√ß√Ķes com mais efici√™ncia, removendo o excesso. Considere um arquivo real, onde a seguinte string:

mmmmmuuuuuuoooooooooooo

Pode ser “compactado” da seguinte forma, muito menor:

m5u7o12

Isso nos permite usar sete caracteres em vez de 24 para representar os mesmos dados, o que é uma economia significativa.

Compress√£o Sem perdas no uso di√°rio

Como mencionado acima, a compactação sem perdas é importante nos casos em que você não pode remover nenhum dos arquivos originais. Se você estiver curioso sobre como os arquivos ZIP funcionam, leia abaixo:

Ao criar um arquivo ZIP com um programa no Windows, voc√™ usa a compacta√ß√£o sem perdas. A compacta√ß√£o de arquivos ZIP √© uma maneira eficaz de salvar um arquivo e, quando voc√™ descompacta o arquivo, todas as informa√ß√Ķes originais est√£o l√°. Se voc√™ usasse a compacta√ß√£o de perda para compactar um arquivo execut√°vel, por exemplo, a vers√£o descompactada seria corrompida e in√ļtil.

As formas comuns de compactação sem perdas são PNG para imagens, FLAC para áudio e ZIP em geral para todos os arquivos. A compactação de vídeo sem perdas é rara, pois os resultados ocupam muito espaço.

Quando usar a compactação sem perdas versus compactação sem perdas

Agora que examinamos os dois formatos de compacta√ß√£o de arquivos, voc√™ deve estar se perguntando quando usar um e quando usar o outro. Como se v√™, n√£o existe uma forma “melhor” de compacta√ß√£o, tudo depende de como voc√™ deseja usar seus arquivos.

Em geral, você deve usar a compactação sem perdas quando desejar uma cópia perfeita do material de origem e a compactação quando uma cópia incompleta for boa o suficiente. Vejamos outro exemplo para entender como escolher harmoniosamente qual o melhor caminho.

Digamos que voc√™ acabou de aumentar sua cole√ß√£o de CDs antiga e deseja digitaliz√°-la para ter todas as suas m√ļsicas no computador. Ao copiar seus CDs, faz sentido usar um formato como FLAC, sem perdas. Isso permite que voc√™ tenha uma c√≥pia original no seu computador, t√£o boa quanto o CD original.

Mais tarde, voc√™ pode colocar algumas m√ļsicas no seu telefone ou em um MP3 player antigo para poder se divertir em qualquer lugar. Voc√™ provavelmente n√£o est√° interessado em que sua m√ļsica tenha uma qualidade perfeita para isso, ent√£o voc√™ pode converter arquivos FLAC em MP3. Isso fornece um arquivo de √°udio que ainda √© perfeitamente compreens√≠vel, mas n√£o ocupa muito espa√ßo no seu dispositivo m√≥vel. A qualidade MP3 convertida pelo FLAC ser√° igualmente boa se voc√™ estiver criando um arquivo de √°udio MP3 compactado diretamente do CD original.

Preocupa√ß√Ķes ao compactar arquivosComo vimos, converter um arquivo compactado sem perda em uma forma de compacta√ß√£o de perda n√£o tem problema. No entanto, voc√™ nunca deve converter um arquivo perdido em um formato de compacta√ß√£o sem perdas. Em geral, voc√™ deve ter cuidado ao converter uma forma de compacta√ß√£o em outra.

Converter um arquivo com compacta√ß√£o por perda em uma segunda forma de compacta√ß√£o sem perda √© apenas um desperd√≠cio de espa√ßo. Lembre-se de que as compress√Ķes de perda apagam dados que s√£o imposs√≠veis de recuperar.

Digamos que voc√™ tenha um arquivo MP3 de 3 MB. A convers√£o para FLAC pode levar a um arquivo de 30 MB, mas esses 30 MB cont√™m os mesmos sons que os arquivos MP3 muito menores. A convers√£o para um formato sem perdas n√£o “recupera” as informa√ß√Ķes exclu√≠das pela compacta√ß√£o MP3.

Finalmente, como mencionado acima, converter uma forma de compactação de perda em outra (ou armazená-la repetidamente na mesma forma) degradará ainda mais a qualidade. Toda vez que você aplica a compactação de perda, você perde mais detalhes. Isso se torna cada vez mais perceptível até que o arquivo seja realmente destruído.

Como a compactação funciona? Agora você sabeAnalisamos a compressão com e sem perda e vimos como eles funcionam. Agora você sabe como salvar um arquivo em um tamanho menor que sua forma original e como escolher o melhor método para suas necessidades.

Obviamente, os algoritmos que decidem quais dados serão excluídos nos métodos perdidos e como armazenar melhor o excesso de dados na compactação sem perdas são muito mais complicados do que o que explicamos aqui. Há muito mais que você pode descobrir online se estiver interessado.