ما هو ضغط الصور وكيف يعمل؟ لمحة عامة

ضغط الصور هو عملية تقليل حجم ملف الصورة. لا يؤدي ضغط الصور إلى تغيير أبعاد الصورة ولكنه يضغط بياناتها بدلاً من ذلك.

في الأساس، يتم تطبيق الضغط ونوع الملف الخاص به فورًا عند إنشاء الصورة. يعتمد نوع الضغط عادة على الجهاز المستخدم لإنتاج الصورة. وأيضا البرنامج المستخدم لحفظ الصور وتخزينها.

الهدف الأساسي من ضغط الصور هو تقليل كمية البيانات المطلوبة لتمثيل الصورة، مما يجعلها أكثر كفاءة للتخزين والنقل والمعالجة. يعد الضغط أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص في المواقف التي تحتاج إلى إدارة كميات كبيرة من بيانات الصورة، كما هو الحال في التصوير الرقمي وبث الفيديو وتطبيقات الويب.

هناك نوعان رئيسيان من ضغط الصور: الضغط بدون فقدان والضغط مع فقدان البيانات .

1. ضغط بلا خسائر:

   • في الضغط بدون فقدان البيانات، يمكن إعادة بناء الصورة الأصلية بشكل مثالي من النسخة المضغوطة. لا يتم فقدان أي معلومات أثناء عملية الضغط.
   • تتضمن تنسيقات ضغط الصور الشائعة بدون فقدان البيانات PNG (رسومات الشبكة المحمولة)، وGIF (تنسيق تبادل الرسومات)، وRAW وBMP.
   • غالبًا ما يُفضل الضغط بدون فقدان البيانات عندما يكون الحفاظ على كل تفاصيل الصورة أمرًا بالغ الأهمية، ولكنه قد لا يحقق قدرًا كبيرًا من الضغط مثل الأساليب التي تحتوي على فقدان البيانات.

2. الضياع:

   • يحقق الضغط مع فقدان البيانات نسب ضغط أعلى عن طريق التخلص من بعض المعلومات التي من غير المرجح أن تلاحظها العين البشرية. ويؤدي هذا إلى انخفاض جودة الصورة، ولكن الهدف هو تقليل الاختلاف الإدراكي.
   • تتضمن تنسيقات ضغط الصور الشائعة ذات الفقدان JPEG (Joint Photography Experts Group) وWebP.
   • يعد الضغط مع فقدان البيانات مناسبًا للسيناريوهات التي يكون فيها قدر معين من فقدان الجودة مقبولاً، كما هو الحال في تطبيقات الوسائط المتعددة والصور المستندة إلى الويب.

كيف يعمل ضغط الصور؟

1. ترميز التحويل: تستخدم العديد من خوارزميات ضغط الصور ترميز التحويل، حيث يتم تحويل الصورة من المجال المكاني (قيم البكسل) إلى مجال التردد باستخدام التحويلات الرياضية مثل تحويل جيب التمام المنفصل (DCT). يساعد ترميز التحويل على تركيز معظم طاقة الصورة في معاملات أقل، مما يسهل التخلص من المعلومات الأقل أهمية.

2. التكميم: بعد تحويل الصورة، يتم تطبيق التكميم لتقليل دقة المعاملات المحولة. تتضمن هذه الخطوة تقريب القيم أو اقتطاعها، مما يؤدي إلى فقدان المعلومات. في الضغط مع فقدان البيانات، يكون التكميم أكثر قوة لتحقيق نسب ضغط أعلى.

3. ترميز الإنتروبيا: يتم بعد ذلك تشفير المعاملات الكمية باستخدام تقنيات ترميز الإنتروبيا، مثل ترميز هوفمان أو الترميز الحسابي. تقوم هذه التقنيات بتعيين رموز أقصر للقيم التي تحدث بشكل متكرر، مما يؤدي إلى تقليل معدل البت الإجمالي.

4. ترميز طول التشغيل: بالإضافة إلى الخطوات المذكورة أعلاه، تستخدم بعض طرق الضغط ترميز طول التشغيل لتمثيل تسلسلات ذات قيم متطابقة أو متشابهة بشكل أكثر كفاءة.

5. التشفير التنبؤي: في بعض الحالات، يتم استخدام التشفير التنبؤي، حيث يتم التنبؤ بقيم البكسلات بناءً على البكسلات المجاورة، ويتم تشفير الفرق (المتبقي).

لماذا هناك حاجة لضغط الصور؟

يعد ضغط الصور أمرًا ضروريًا لأسباب مختلفة. يمكن أن يكون السبب الرئيسي هو توفير النطاق الترددي أثناء عرض الصور عبر الإنترنت.

تعتمد سرعة تحميل موقع الويب على شيئين: سرعة الاتصال بالإنترنت وكمية البيانات المخزنة داخل موقع الويب. بينما لا نستطيع السيطرة على الأول؛ يمكننا السيطرة على هذا الأخير. من خلال تقليل حجم الصور التي سيتم وضعها على موقعنا، نقوم أيضًا بتقليل إجمالي البيانات التي يجب تحميلها في كل مرة يزورها المشاهد. يعد ضغط الصور أمرًا ضروريًا لموقع ويب سريع يجذب انتباه المستخدم.

فيما يلي الأسباب الرئيسية لـ "لماذا نحتاج إلى ضغط الصور؟

1. توفير المساحة : تتطلب الصور المضغوطة مساحة تخزين أقل، وهو أمر مفيد لأرشفة مجموعات كبيرة من الصور وتحسين مساحة القرص.
2. سهولة النقل : يتم تحميل وتنزيل ملفات الصور الأصغر حجمًا بشكل أسرع، مما يجعل مشاركة الصور وتحميل موقع الويب أسرع.
3. يوفر عرض النطاق الترددي : يعد تقليل أحجام الملفات أمرًا ضروريًا لنقل البيانات بكفاءة، وهو أمر ضروري لتطبيقات مثل بث الفيديو ومؤتمرات الفيديو.
4. تقليل وقت التحميل : تعد الصور المضغوطة ضرورية لتطبيقات الهاتف المحمول ومواقع الويب، حيث تعد أوقات التحميل السريعة والاستخدام الفعال لبيانات الهاتف المحمول أمرًا بالغ الأهمية.
5. التصوير الطبي : في التصوير الطبي، تساعد الصور المضغوطة على تقليل متطلبات التخزين ونقل الشبكة مع الحفاظ على جودة التشخيص.

الحكم النهائي:

يتضمن ضغط الصور بالفعل تقنيات لتقليل حجم ملف الصورة مع الحفاظ على مستوى مقبول من جودة الصورة. يعد التخلص من البيانات الزائدة أو غير الضرورية جانبًا رئيسيًا من هذه العملية، مما يؤدي إلى تخزين ونقل الصور بشكل أكثر كفاءة. من خلال تنفيذ أساليب الضغط، يمكن تقليل المتطلبات على سعة التخزين وعرض النطاق الترددي بشكل كبير، مما يجعلها عملية لمختلف التطبيقات، بما في ذلك التصوير الرقمي ومحتوى الويب والاتصالات متعددة الوسائط.