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ファイル圧縮は、Webの仕組みの中核部分です。これにより、帯域幅と時間がかかりすぎるファイルを転送できます。 ZIPファイルにアクセスしたりJPEG画像を表示したりするときはいつでも、ファイル圧縮の恩恵を受けています。
したがって、ある時点でおそらく質問をしたことがあります。ファイル圧縮はどのように機能するのでしょうか。圧縮がどのように機能するかについての基本的な見方は次のとおりです。
圧縮とはどういう意味ですか？
簡単に言えば、ファイル圧縮（またはデータ圧縮）は、元のデータを保持しながらファイルのサイズを縮小する行為です。そうすることで、インターネットなどを介した転送が容易になるだけでなく、ファイルがストレージデバイス上で占めるスペースを減らすことができます。
圧縮は無限ではないことに注意することが重要です。ファイルをZIPに圧縮するとサイズが小さくなりますが、ファイルを圧縮し続けてサイズをさらにゼロにすることはできません。
一般に、ファイル圧縮は、非可逆と可逆の2つの主要なタイプに分けられます。これらの両方が順番にどのように機能するかを見てみましょう。
ファイル圧縮のしくみ：非可逆圧縮
非可逆圧縮は、不要な情報を削除することでファイルサイズを削減します。これは、画像、ビデオ、およびオーディオ形式で最も一般的であり、ソースメディアの完全な表現は必要ありません。これらのタイプのメディアの多くの一般的な形式は、不可逆圧縮を使用します。 MP3とJPEGは2つの人気のある例です。
MP3には、元の録音のすべてのオーディオ情報が含まれているわけではありません。代わりに、人間には聞こえない音がいくつか出力されます。とにかくそれらが欠落していることに気付かないので、その情報を削除すると、基本的に欠点のないファイルサイズが小さくなります。
インターネットで保護された修正ウィンドウはありません10
同様に、JPEGは画像の重要でない部分を削除します。たとえば、青い空を含む画像では、JPEG圧縮により、数十の異なる色合いを使用する代わりに、すべての空のピクセルが1つまたは2つの青の色合いに変更される場合があります。
ただし、ファイルを圧縮するほど、品質の低下が顕著になります。あなたはおそらくYouTubeにアップロードされた泥だらけのMP3ファイルでこれを経験したことがあります。たとえば、この高品質の音楽トラックを比較します。
同じ曲のこの高度に圧縮されたバージョンでは：
非可逆圧縮は、ファイルに目的に必要な情報よりも多くの情報が含まれている場合に適しています。たとえば、巨大なRAW画像ファイルがあるとします。大きなバナーに画像を印刷するときにその品質を維持したいと思うかもしれませんが、RAWファイルをFacebookにアップロードするのは無意味です。
写真には、ソーシャルメディアサイトで見たときに目立たないほど多くのデータが含まれています。画像を高品質のJPEGに圧縮すると、一部の情報が失われますが、画像は肉眼ではほとんど同じように見えます。見る 人気のある画像形式の比較 これをより深く見るために。
一般的な使用法での非可逆圧縮
前述したように、非可逆圧縮はほとんどの形式のメディアに最適です。このため、大量の情報を絶えず送信するSpotifyやNetflixなどの企業にとって不可欠です。品質を維持しながら、ファイルサイズを可能な限り小さくすると、操作がより効率的になります。 YouTubeのすべての動画が元の非圧縮形式で保存および送信されたとしたら、想像できますか？
ただし、不可逆圧縮は、すべての情報が重要なファイルではうまく機能しません。たとえば、テキストファイルまたはスプレッドシートで不可逆圧縮を使用すると、出力が文字化けします。最終製品に深刻な害を及ぼすことなく、何も捨てることはできません。
非可逆形式で保存する場合、品質のレベルを設定できることがよくあります。たとえば、多くの画像エディタには、0〜100のJPEGの品質を選択するためのスライダーがあります。
90％または80％程度で保存すると、ファイルサイズがかなり小さくなり、目にはほとんど違いがありません。ただし、低品質で保存したり、同じファイルを不可逆形式で繰り返し保存したりすると、ファイルが劣化します。
以下にこの例を示します（クリックすると大きな画像が表示されます）。左側はからダウンロードした元の画像です Pinterest JPEGとして。真ん中の画像は、これをJPEGとして50％の品質で保存した結果です。また、右端の画像は、代わりに10％品質のJPEGとして保存された元の画像を示しています。
画像ギャラリー（3画像） 拡大 拡大 拡大 選ぶ一見すると、真ん中の画像はそれほど悪くはありません。ズームインした場合にのみ、ボックスの端の周りのアーティファクトに気付くことができます。もちろん、右端の画像はすぐにひどく見えます。
アップロード用にトリミングする前のファイルサイズは、それぞれ874KB、310KB、100KBでした。
ファイル圧縮のしくみ：可逆圧縮
可逆圧縮は、元のファイルを完全に再構築できるようにファイルサイズを縮小する方法です。非可逆圧縮とは異なり、情報は破棄されません。代わりに、可逆圧縮は基本的に冗長性を取り除くことで機能します。
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これが何を意味するかを示すために、基本的な例を見てみましょう。以下は10個のレンガのスタックです：2つは青、5つは黄色、3つは赤です。このスタックは、これらのブロックを説明する簡単な方法ですが、別の方法があります。
10個のブロックすべてを表示する代わりに、各色の1つを除くすべてを削除できます。次に、数字を使用して各色のレンガがいくつあったかを示すと、はるかに少ないレンガを使用してまったく同じ情報を表すことができます。 10個のレンガの代わりに、3個だけ必要になりました。
これは、可逆圧縮がどのように可能であるかを簡単に示しています。冗長性を排除することにより、同じ情報をより効率的な方法で保存します。以下の文字列である実際のファイルについて考えてみます。
mmmmmuuuuuuuoooooooooooo次のはるかに短い形式に「圧縮」できます。
m5u7o12これにより、24文字ではなく7文字を使用して同じデータを表すことができ、大幅な節約になります。
日常使用における可逆圧縮
上で述べたように、元のファイルを削除できない場合は、可逆圧縮が重要です。 ZIPファイルがどのように機能するかについて興味がある場合は、これが答えです。
Windowsで実行可能なプログラムからZIPファイルを作成すると、可逆圧縮が使用されます。 ZIPファイルの圧縮は、プログラムを保存するためのより効率的な方法ですが、解凍（解凍）すると、元の情報がすべて表示されます。非可逆圧縮を使用して実行可能ファイルを圧縮した場合、解凍されたバージョンは破損し、使用できなくなります。
一般的なロスレス形式には、画像用のPNG、音声用のFLAC、ZIPなどがあります。ビデオのロスレス形式は、大量のスペースを占めるため、まれです。
非可逆圧縮と可逆圧縮をいつ使用するか
両方の形式のファイル圧縮について見てきたので、どちらを使用すべきか疑問に思うかもしれません。結局のところ、圧縮の「より良い」形式はありません---それはすべて、ファイルを何に使用しているかによって異なります。
一般に、ソースマテリアルの完全なコピーが必要な場合は可逆圧縮を使用し、不完全なコピーで十分な場合は不可逆圧縮を使用する必要があります。別の例を見て、それらがどのように調和して機能するかを見てみましょう。
あなたがちょうどしたと言う 古いCDコレクションを掘り起こし、デジタル化したい だからあなたはあなたのコンピュータにあなたのすべての音楽を持っています。 CDをリッピングするときは、ロスレスのFLACのような形式を使用するのが理にかなっています。これにより、元のCDと同じくらい優れたマスターコピーをコンピューターに保存できます。
後で、外出先で聴くことができるように、携帯電話や古いMP3プレーヤーに音楽を入れたいと思うかもしれません。あなたはおそらくあなたの音楽がこれに完璧な品質であることを気にしないでしょう、それであなたはそうすることができます FLACファイルをMP3に変換します 。これにより、完全に聞くことができるオーディオファイルが得られますが、モバイルデバイスのスペースをそれほど占有しません。 FLACから変換されたMP3の品質は、元のCDから直接圧縮されたMP3を作成した場合と同じくらい良好です。あなたもできます iPhoneで直接ビデオを圧縮する 。
ファイルで表されるデータのタイプによって、どのタイプの圧縮が最適かを決定することもできます。 PNG画像は可逆圧縮を使用しているため、コンピューターのスクリーンショットのように、均一なスペースがたくさんある画像には小さなファイルサイズを提供します。ただし、PNGが実際の写真の色の寄せ集めを表す場合、PNGははるかに多くのスペースを占めることに気付くでしょう。
ファイル圧縮中の懸念
これまで見てきたように、ロスレス形式をロッシーに変換することは問題ありません。ロスレス形式を別の形式に変換することも同様です。ただし、不可逆形式を可逆形式に変換しないでください。また、非可逆形式を別の形式に変換する場合は注意が必要です。
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非可逆形式を可逆に変換することは、単にスペースの無駄です。非可逆形式はデータを破棄することを忘れないでください。そのデータを回復することは不可能です。
3MBのMP3ファイルがあるとします。それをFLACに変換すると、30MBのファイルになる可能性がありますが、それらの30MBには、はるかに小さいMP3とまったく同じサウンドが含まれています。ロスレス形式に変換し直しても、MP3圧縮でスローされた情報は「回復」されません。
最後に、前述のように、ある不可逆形式を別の形式に変換する（または同じ形式で繰り返し保存する）と、品質がさらに低下します。非可逆圧縮を適用するたびに、詳細が失われます。これは、ファイルが本質的に台無しになるまで、ますます顕著になります。
圧縮はどのように機能しますか？今あなたは知っています
非可逆圧縮と可逆圧縮の両方を調べて、それらがどのように機能するかを確認しました。これで、元の形式よりも小さいサイズでファイルを保存する方法と、ニーズに最適な方法を選択する方法がわかりました。
もちろん、どのデータが不可逆方式で破棄されるか、および冗長データを可逆圧縮で最適に格納する方法を決定するアルゴリズムは、ここで説明したよりもはるかに複雑です。興味があれば、このトピックについてさらに多くのことを発見できます。
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- ファイル圧縮
- ZIPファイル
ベンは、MakeUseOfの副編集長およびオンボーディングマネージャーです。彼は2016年にフルタイムで執筆するためにITの仕事を辞め、振り返ることはありませんでした。彼は7年以上にわたり、プロのライターとして技術チュートリアルやビデオゲームの推奨事項などを扱ってきました。
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