Compressão de Dados

A compressão de dados é o processo de codificação, reestruturação ou modificação de dados para reduzir o seu tamanho. Fundamentalmente, envolve a re-codificação da informação usando menos bits do que a representação original.

A compressão é feita por um programa que utiliza funções ou um algoritmo para descobrir eficazmente como reduzir o tamanho dos dados. Por exemplo, um algoritmo pode representar uma sequência de bits com uma sequência menor de bits, utilizando um ‘dicionário de referência’ para conversão entre eles. Outro exemplo envolve uma fórmula que insere uma referência ou ponteiro para uma sequência de dados que o programa já viu. Um bom exemplo disso ocorre frequentemente com a compressão de imagens. Quando uma sequência de cores, como ‘azul, vermelho, vermelho, azul’, é encontrada ao longo da imagem, a fórmula pode transformar esta sequência de dados num único bit, mantendo ainda assim a informação subjacente.

A compressão de texto pode geralmente ser bem-sucedida ao remover todos os caracteres desnecessários, em vez disso, inserindo um único caractere como referência para uma sequência de caracteres repetidos, substituindo então uma cadeia de bits menor por uma cadeia de bits mais comum. Com técnicas adequadas, a compressão de dados pode efetivamente reduzir um ficheiro de texto em 50% ou mais, diminuindo significativamente o seu tamanho total.

Para a transmissão de dados, a compressão pode ser aplicada ao conteúdo ou a toda a transmissão. Quando a informação é enviada ou recebida através da internet, ficheiros maiores, quer individualmente, quer juntamente com outros, ou como parte de um ficheiro de arquivo, podem ser transmitidos em um dos muitos formatos comprimidos, como ZIP, RAR, 7z ou MP3.

Lossy vs Lossless

A compressão é frequentemente dividida em duas formas principais, "com perdas" e "sem perdas". Ao escolher entre os dois métodos, é importante compreender as suas forças e fraquezas:

• Compressão sem perdas: Remove bits ao localizar e remover redundâncias estatísticas. Devido a esta técnica, nenhuma informação é realmente removida. A compressão sem perdas terá frequentemente uma taxa de compressão menor, com o benefício de não perder nenhum dado no ficheiro. Isto é frequentemente muito importante quando é necessário manter a qualidade absoluta, como com informações de base de dados ou ficheiros de média profissionais. Formatos como FLAC e PNG oferecem opções de compressão sem perdas.
• Compressão com perdas: Reduz o tamanho eliminando informações desnecessárias e reduzindo a complexidade das informações existentes. A compressão com perdas pode alcançar taxas de compressão muito mais elevadas, ao custo de uma possível degradação da qualidade do ficheiro. O JPEG oferece opções de compressão com perdas, e o MP3 é baseado em compressão com perdas.

Utilizações de Compressão de Dados

A maioria das empresas hoje em dia depende da compressão de dados de uma forma significativa, especialmente à medida que a qualidade funcional dos dados aumenta, as preocupações com a capacidade de armazenamento têm de ser resolvidas. A compressão de dados é uma das principais ferramentas que ajuda com isso. Existem vários tipos de ficheiros que são frequentemente comprimidos:

• Compressão de áudio: Implementada como codecs de áudio, a compressão de ficheiros de áudio é necessária para garantir que os limites de largura de banda e armazenamento não sejam ultrapassados. A compressão de áudio pode ser com perdas ou sem perdas, sendo o MP3 o codec com perdas mais ubíquo. FLAC é um formato de codificação sem perdas importante.
• Compressão de vídeo: Os vídeos combinam compressão de imagem com compressão de áudio. Normalmente, existem codecs separados para cada aspeto de um vídeo, que são então agrupados como um único codec de compressão. Devido à elevada taxa de dados necessária para vídeo não comprimido, a maioria dos ficheiros de vídeo é comprimida usando compressão com perdas. A forma mais prevalente de compressão de vídeo (com perdas) é MPEG.

As principais vantagens da compressão são a redução no hardware de armazenamento, no tempo de transmissão de dados e na largura de banda de comunicação. Isto pode resultar em poupanças de custo significativas. Os ficheiros comprimidos requerem significativamente menos capacidade de armazenamento do que os ficheiros não comprimidos, o que significa uma redução significativa nas despesas de armazenamento. Um ficheiro comprimido também requer menos tempo para transferência, consumindo menos largura de banda de rede. Isto também pode ajudar nos custos e aumentar a produtividade.

A principal desvantagem da compressão de dados é o aumento do uso de recursos computacionais para aplicar compressão aos dados relevantes. Por causa disso, os fornecedores de compressão dão prioridade a otimizações de velocidade e eficiência de recursos para minimizar o impacto das tarefas de compressão intensiva.