无处不在的压缩

2014-11-05 10:50专题 标签:压缩

提到“压缩”,很多朋友首先就会联想起我们常用的WinRAR或WinZip等压缩软件,或是从网上随处可以下载的各种音乐、图片、游戏压缩包。实际上,压缩不仅仅体现在PC领域,与其相关的技术或算法在生活中早已无处不在,而且很多都是在我们不经意的情况下得以实现的。

电子产品构建压缩舞台

“利用算法将文件有损或无损地处理,以达到保留最多文件信息,而令文件体积变小。”这是百度百科对“压缩”技术做的定义。这个定义中出现了一个很关键的词:“算法”。换句话说,压缩技术是建立在可以“理解”算法的设备之上,也就是具备“计算”能力的电子产品。回顾我们身边,大到汽车(数字中控系统)、电视,小到手机、智能手环,这些由各种芯片和电子电路构成的终端设备,最终搭建起了无数不再的压缩的舞台。

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图1 压缩绝不仅仅体现在这个熟悉的画面范围内

掌心设备的压缩

如今,很多人早上起床的第一件事并非抓紧时间洗漱,而是打开手机看看微信朋友圈。殊不知,就在这么一种习惯性的行为背后,我们已经享受到了压缩所带来的好处了,只是像微信这种APP软件涉及的压缩主要体现在了流量控制方面。

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图2 微信默认的图片发送其实就是压缩后的,想发送原图则需手动勾选

比如,微信为了防止客户端遇到不可预知的Bug嵌入死循环而偷流量,在服务器端添加了用户流量实时分析的方法,当有用户的流量出现异常的情况时会强制下行终止连接信号。此外,我们通过微信发送的语音、图片和文字在传输的过程中也会经历一轮压缩技术的“洗礼”,并以更低流量的开销被其他朋友接收查看。

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图3~4 手机浏览器打开网页多会进入经过压缩后的手机版页面,需要手动切换才可进入PC版,而后者则更适合在Wi-Fi环境下浏览

看过朋友圈,赖在床上浏览网页也是不错的清醒方法。当我们在浏览器的地址栏输入某个网址后,浏览器通常会默认跳转到该网站的WAP页面,在该页面中系统会自动屏蔽很多无用的广告和内容从而实现压缩流量的功效。如果你喜欢用UC一类的第三方浏览器,访问网页时还会经历“服务器端对网页内容打包压缩→手机UC客户端下载解压→还原给用户浏览”这个过程。

无论如何,这些看似繁琐的步骤的目的只有一个:尽可能压缩中间环节的流量消耗,帮助用户节约流量并提高页面打开速度。除了前面提到的软件之外,类似网易新闻、优酷视频等APP客户端程序,它们在载入每一篇新闻或视频的背后也有相关的压缩技术支持。因此,如果你是3G/4G流量有限的手机控,记得一定要通过各种客户端享受网络资源哦。

源自“视界”的压缩

想收看高清电视节目,必须更换高清数字机顶盒,这背后其实也体现着压缩的智慧。高清电视信号的最大挑战就是源于原始或未压缩的视频需要存储或传输大量数据,因此才会在传输中引入包括H.264/AVC、WMV9/VC-1与AVS等在内的编解码技术,像WMV9/VC-1或可实现更高压缩比算法的编解码技术需要设备提供更高的计算性能,但为了照顾到早期的老旧电视,才需要借由高清数字机顶盒这种“中间人”负责电视与高清电视信号之间的解码(解压缩)工作,让所有电视都可享受高清节目的细腻感。

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图5 机顶盒就承担者给高清数字信号“解压缩”的工作

可惜,如今液晶电视的尺寸和分辨率越来越大,但高清数字机顶盒以及有线电视信号最高却仅能提供720P的高清节目。换句话说,别说时下新兴的2K/4K电视,哪怕是1080P电视都有浪费之嫌。想解决这一尴尬,还需要更搞笑的数字电视视频压缩技术的支持,但这也都是后话了。

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图6 如果你不连接PS4等游戏机,或是蓝光播放器,仅欣赏电视节目,那现阶段大尺寸超高清电视完全发挥不了显示上的优势

为了最大限度挖掘电视屏幕的潜力,很多数码玩家还喜欢通过Airplay、Miracast、DLNA和WiDi等无线技术,将保存在笔记本、手机、平板电脑中的视频、音乐甚至游戏画面通过无线传输的方式在电视屏幕上显示出来,而这些无线显示技术的背后也充斥着各种压缩技术的支持。以英特尔为主导的WiDi技术为例,它是基于Wi-Fi 802.11n通信协议的无线高清技术,其原理是通过CPY对视频信号进行压缩编译,通过Wi-Fi发送到显示设备的接收器端,再由接收端进行解压缩、重新编码并进行播放。

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图7 现在还不太完美的无线显示技术

可惜,无线显示技术受制于网络带宽,现阶段流畅播放720P的高清视频问题不大,但类似1080P全高清视频,或是传输实时的游戏画面还是会有一定的延迟和卡顿现象。但是,随着压缩编码技术的成熟,未来我们一定可以省去数码设备与电视机中间的那根HDMI线,以无线的方式零延迟地欣赏流畅的画面。

压缩就在你我身边

当你打开FM收音机、电脑连接上ADSL网络、汽车导航接收到GPS定位信息、手机进行2K甚至4K视频录制时……这些与电子产品打交道的内容交互的背后都隐藏着各种压缩技术的身影。没错,无论你是否有所察觉,压缩就在你我身边。而本专题,我们就将围绕压缩,探讨一下与其相关的软硬件环境。