Cos'è la compressione delle immagini e come funziona? Una panoramica

La compressione delle immagini è un processo di riduzione delle dimensioni del file immagine. La compressione delle immagini non modifica le dimensioni di un'immagine ma ne comprime invece i dati.

In sostanza, la compressione e il relativo tipo di file vengono applicati immediatamente al momento della creazione dell'immagine. Il tipo di compressione dipende solitamente dal dispositivo utilizzato per produrre l'immagine. Inoltre, il software utilizzato per salvare e archiviare le immagini.

L'obiettivo principale della compressione delle immagini è ridurre la quantità di dati richiesti per rappresentare un'immagine, rendendola più efficiente per l'archiviazione, la trasmissione e l'elaborazione. La compressione è particolarmente cruciale in situazioni in cui è necessario gestire grandi quantità di dati di immagine, come nella fotografia digitale, nello streaming video e nelle applicazioni web.

Esistono due tipi principali di compressione delle immagini: compressione senza perdita e compressione con perdita .

1. Compressione senza perdite:

   • Nella compressione senza perdita di dati, l'immagine originale può essere ricostruita perfettamente dalla versione compressa. Nessuna informazione viene persa durante il processo di compressione.
   • I formati comuni di compressione delle immagini senza perdita di dati includono PNG (Portable Network Graphics), GIF (Graphics Interchange Format), RAW e BMP.
   • La compressione senza perdita è spesso preferita quando preservare ogni dettaglio dell'immagine è fondamentale, ma potrebbe non raggiungere la stessa compressione dei metodi con perdita.

2. Compressione con perdita:

   • La compressione con perdita raggiunge rapporti di compressione più elevati scartando alcune informazioni che l'occhio umano ha meno probabilità di notare. Ciò si traduce in una riduzione della qualità dell'immagine, ma l'obiettivo è ridurre al minimo la differenza percettiva.
   • I formati comuni di compressione delle immagini con perdita di dati includono JPEG (Joint Photographic Experts Group) e WebP.
   • La compressione con perdita è adatta per scenari in cui una certa perdita di qualità è accettabile, come nelle applicazioni multimediali e nelle immagini basate sul Web.

Come funziona la compressione delle immagini?

1. Codifica di trasformazione: molti algoritmi di compressione delle immagini utilizzano la codifica di trasformazione, in cui l'immagine viene trasformata dal dominio spaziale (valori dei pixel) a un dominio di frequenza utilizzando trasformazioni matematiche come la trasformata coseno discreta (DCT). La codifica di trasformazione aiuta a concentrare la maggior parte dell'energia dell'immagine in meno coefficienti, rendendo più semplice scartare le informazioni meno importanti.

2. Quantizzazione: dopo aver trasformato l'immagine, viene applicata la quantizzazione per ridurre la precisione dei coefficienti trasformati. Questo passaggio comporta l'arrotondamento o il troncamento dei valori, il che porta ad una perdita di informazioni. Nella compressione con perdita, la quantizzazione è più aggressiva per ottenere rapporti di compressione più elevati.

3. Codifica entropica: i coefficienti quantizzati vengono quindi codificati utilizzando tecniche di codifica entropica, come la codifica Huffman o la codifica aritmetica. Queste tecniche assegnano codici più brevi a valori che ricorrono più frequentemente, riducendo ulteriormente il bit rate complessivo.

4. Codifica run-length: oltre ai passaggi precedenti, alcuni metodi di compressione utilizzano la codifica run-length per rappresentare sequenze di valori identici o simili in modo più efficiente.

5. Codifica predittiva: in alcuni casi viene utilizzata la codifica predittiva, in cui i valori dei pixel vengono previsti in base ai pixel vicini e la differenza (residua) viene codificata.

Perché è necessaria la compressione delle immagini?

La compressione delle immagini è essenziale per vari motivi. Il motivo principale può essere quello di risparmiare larghezza di banda durante la pubblicazione di immagini online.

La velocità di caricamento di un sito Web dipende da due fattori: la velocità della connessione Internet e la quantità di dati archiviati nel sito Web. Anche se non possiamo controllare il primo; possiamo controllare quest'ultimo. Riducendo la dimensione delle immagini che verranno inserite sul nostro sito web, riduciamo anche il numero totale di dati che devono essere caricati ogni volta che un utente lo visita. La compressione delle immagini è essenziale per un sito web veloce che attiri l'attenzione dell'utente.

Ecco i motivi principali per "Perché è necessaria la compressione delle immagini?

1. Risparmia spazio : le immagini compresse richiedono meno spazio di archiviazione, il che è vantaggioso per archiviare grandi raccolte di immagini e ottimizzare lo spazio su disco.
2. Facile da trasmettere : i file di immagine più piccoli sono più rapidi da caricare e scaricare, velocizzando la condivisione delle immagini e i tempi di caricamento del sito web.
3. Risparmia larghezza di banda : le dimensioni ridotte dei file sono fondamentali per una trasmissione efficiente dei dati, essenziale per applicazioni come streaming video e videoconferenze.
4. Riduci i tempi di caricamento : le immagini compresse sono essenziali per le applicazioni mobili e i siti Web, dove tempi di caricamento rapidi e un uso efficiente dei dati mobili sono fondamentali.
5. Imaging medico : nell'imaging medico, le immagini compresse aiutano a ridurre i requisiti di archiviazione e trasferimento in rete mantenendo la qualità diagnostica.

Verdetto finale:

La compressione delle immagini implica infatti tecniche per ridurre la dimensione del file di un'immagine mantenendo un livello accettabile di qualità dell'immagine. L'eliminazione dei dati ridondanti o non necessari è un aspetto chiave di questo processo, che porta a un'archiviazione e a una trasmissione delle immagini più efficienti. Implementando metodi di compressione, le esigenze di capacità di archiviazione e larghezza di banda possono essere significativamente ridotte, rendendolo pratico per varie applicazioni, tra cui fotografia digitale, contenuti Web e comunicazione multimediale.