Comment fonctionne la compression de fichier?

Added 2019-07-26

La compression de fichier est une partie essentielle du fonctionnement du Web. Cela nous permet de transférer des fichiers qui prendraient autrement trop de bande passante et de temps. Chaque fois que vous accédez à des fichiers ZIP ou affichez des images JPEG, vous profitez de la compression de fichier.

Ainsi, à un moment donné, vous avez probablement déjà posé une question: comment fonctionne la compression de fichier? Voici un aperçu du fonctionnement de la compression.

Que signifie compression?

En termes simples, la compression de fichiers (ou compression de données) consiste à réduire la taille d'un fichier tout en préservant les données d'origine. Cela permet au fichier de prendre moins de place sur un périphérique de stockage, en plus de faciliter le transfert sur Internet ou autrement.

Il est important de noter que la compression n’est pas infinie. Tandis que la compression d’un fichier dans un fichier ZIP réduit sa taille, vous ne pouvez pas continuer à la compresser pour réduire davantage la taille.

Généralement, la compression de fichier est divisée en deux types principaux: sans perte et sans perte. Voyons comment ces deux éléments fonctionnent à leur tour.

Fonctionnement de la compression de fichier: compression avec perte

La compression avec perte réduit la taille du fichier en supprimant des informations inutiles. C’est le plus souvent utilisé dans les formats image, vidéo et audio, où une représentation parfaite du média source n’est pas nécessaire. De nombreux formats courants pour ces types de support utilisent la compression avec perte; MP3 et JPEG sont deux exemples populaires.

Un MP3 ne contient pas toutes les informations audio de l’enregistrement original. Il émet certains sons que les humains ne peuvent pas entendre. De toute façon, vous ne les remarquerez pas, alors supprimer cette information donne une taille de fichier plus petite, sans aucun inconvénient.

De même, les images JPEG suppriment les parties non vitales des images. Par exemple, dans une image contenant un ciel bleu, la compression JPEG peut modifier tous les pixels du ciel en une ou deux nuances de bleu, au lieu d'utiliser des dizaines de nuances différentes.

Cependant, plus vous compressez lourdement un fichier, plus la perte de qualité devient perceptible. Vous en avez probablement déjà fait l'expérience avec des fichiers MP3 boueux téléchargés sur YouTube. Par exemple, comparez cette piste musicale de haute qualité:

Avec cette version fortement compressée de la même chanson:

La compression avec perte est appropriée lorsqu'un fichier contient plus d'informations que nécessaire pour vos besoins. Par exemple, disons que vous avez un énorme fichier image RAW. Bien que vous souhaitiez probablement conserver cette qualité lors de l’impression de l’image sur une grande bannière, il est inutile de télécharger le fichier RAW sur Facebook.

Compression avec pertes en utilisation générale

Comme nous l’avons mentionné, la compression avec perte est idéale pour la plupart des supports. C’est pourquoi il est essentiel pour des entreprises comme Spotify et Netflix de transmettre en permanence d’énormes quantités d’informations. Réduire autant que possible la taille du fichier tout en préservant la qualité rend son fonctionnement plus efficace. Pouvez-vous imaginer si chaque vidéo YouTube a été stockée et transmise dans son format original non compressé?

Mais la compression avec pertes ne fonctionne pas aussi bien pour les fichiers où toutes les informations sont cruciales. Par exemple, utiliser une compression avec perte sur un fichier texte ou une feuille de calcul aurait pour résultat une sortie tronquée. Vous ne pouvez vraiment rien jeter sans nuire gravement au produit final.

Lorsque vous enregistrez dans un format avec perte, vous pouvez souvent définir le niveau de qualité. Par exemple, de nombreux éditeurs d’images disposent d’un curseur permettant de choisir la qualité d’un fichier JPEG de 0 à 100.

Une économie de 90 ou 80% réduit considérablement la taille du fichier, sans grande différence pour les yeux. Cependant, enregistrer dans une qualité médiocre ou enregistrer de manière répétée le même fichier dans un format avec perte le dégradera.

Vous pouvez voir ci-dessous un exemple (cliquez sur l'image pour l'agrandir). À gauche, l'image d'origine téléchargée à partir de Pixabay  en tant que JPEG. L'image du milieu est le résultat de l'enregistrement au format JPEG à 50% de qualité. Et l'image la plus à droite montre l'image d'origine enregistrée à la place au format JPEG de qualité 10%.

En un coup d’œil, l’image du milieu n’a pas l’air mauvais. Vous ne pouvez remarquer les artefacts situés sur les bords des boîtes que si vous effectuez un zoom avant. Bien entendu, l'image la plus à droite est immédiatement terrible.

Avant le recadrage pour le téléchargement, la taille des fichiers était respectivement de 874 Ko, 310 Ko et 100 Ko.

Fonctionnement de la compression de fichiers: compression sans perte

La compression sans perte est un moyen de réduire la taille du fichier pour vous permettre de reconstruire parfaitement le fichier d'origine. Contrairement à la compression avec perte, il ne jette aucune information. Au lieu de cela, la compression sans perte fonctionne essentiellement en supprimant la redondance.

Prenons un exemple de base pour montrer ce que cela signifie. Ci-dessous se trouve une pile de 10 briques: deux bleues, cinq jaunes et trois rouges. Cette pile est un moyen simple d’illustrer ces blocs, mais il existe un autre moyen de le faire.

Au lieu d'afficher les 10 blocs, nous pouvons supprimer tous les couleurs sauf une. Ensuite, si nous utilisons des nombres pour indiquer le nombre de briques de chaque couleur, nous avons représenté exactement le même élément d’information en utilisant beaucoup moins de briques. Au lieu de 10 briques, il ne nous en faut plus que trois.

Ceci est une illustration simple de la façon dont la compression sans perte est possible. Il stocke les mêmes informations de manière plus efficace en supprimant la redondance. Considérons un fichier réel, où la chaîne ci-dessous:

mmmmmuuuuuuuoooooooooooooo

Peut “compresser” à la forme suivante, beaucoup plus courte:

m5u7o12

Cela nous permet d’utiliser sept caractères au lieu de 24 pour représenter les mêmes données, ce qui représente une économie considérable.

Compression sans perte en utilisation quotidienne

Comme nous l’avons mentionné ci-dessus, la compression sans perte est importante dans les cas où vous ne pouvez supprimer aucun fichier original. Si vous êtes curieux de savoir comment fonctionnent les fichiers ZIP, voici la réponse.

Lorsque vous créez un fichier ZIP à partir d'un programme exécutable sous Windows, il utilise la compression sans perte. La compression du fichier ZIP est un moyen plus efficace de stocker le programme, mais lorsque vous décompressez-le (décompressez), toutes les informations d'origine sont présentes. Si vous utilisez une compression avec perte pour compresser les exécutables, la version décompressée serait endommagée et inutilisable.

Les formats courants sans perte incluent PNG pour les images, FLAC pour l’audio et ZIP. Les formats vidéo sans perte sont rares, car ils occuperaient énormément d'espace.

Quand utiliser la compression avec perte ou sans perte

Maintenant que nous avons examiné les deux formes de compression de fichier, vous pouvez vous demander quand vous devriez utiliser l’une ou l’autre. En fin de compte, il n’existe pas de «meilleure» forme de compression. Tout dépend de l’utilisation que vous faites des fichiers.

En règle générale, vous devez utiliser la compression sans perte lorsque vous souhaitez obtenir une copie parfaite du document source, et la compression avec perte dans les cas où une copie imparfaite est suffisante. Voyons un autre exemple pour voir comment ils peuvent travailler en harmonie.

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Le type de données représenté dans un fichier peut également déterminer le type de compression le mieux adapté. Comme les images PNG utilisent la compression sans perte, elles offrent des tailles de fichier réduites pour les images avec beaucoup d'espace uniforme, comme les captures d'écran. Cependant, vous remarquerez que les PNG prennent beaucoup plus de place quand ils représentent le chaos des couleurs sur des photos réelles.

Problèmes lors de la compression de fichiers

Comme nous l’avons vu, la conversion de formats sans perte en fichiers avec perte est acceptable, tout comme la conversion d’un format sans perte en un autre. Cependant, vous ne devriez jamais convertir un format avec perte en sans perte, et vous devriez vous méfier de la conversion d'un format avec perte à un autre.

La conversion de formats avec perte en sans perte est simplement un gaspillage d’espace. Rappelez-vous que les formats avec perte rejettent les données; il est impossible de récupérer ces données.

Disons que vous avez un fichier MP3 de 3 Mo. La conversion de ce format au format FLAC pourrait donner lieu à un fichier de 30 Mo, mais ces 30 Mo contiennent les sons exacts produits par le MP3 beaucoup plus petit. La reconversion en un format sans perte ne «restaure» pas les informations rejetées par la compression MP3.

Enfin, comme mentionné précédemment, la conversion d'un format avec perte en un autre (ou l'enregistrement répété dans le même format) dégradera davantage la qualité. Chaque fois que vous appliquez la compression avec perte, vous perdez plus de détails. Cela devient de plus en plus visible jusqu'à ce que le fichier soit en ruine.

Comment fonctionne la compression? Maintenant tu sais

Nous avons examiné la compression avec perte et la compression sans perte pour voir comment elles fonctionnent. Vous savez maintenant comment il est possible de stocker un fichier avec une taille inférieure à sa forme originale et comment choisir la méthode la mieux adaptée à vos besoins.

Bien entendu, les algorithmes qui déterminent quelles données sont rejetées dans les méthodes avec perte et comment mieux stocker les données redondantes en compression sans perte sont beaucoup plus compliqués que ce que nous avons expliqué ici. Il y a beaucoup plus à découvrir sur ce sujet si cela vous intéresse.

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