Исследование алгоритма сжатия программой WinRAR

 МИНИСТЕРСВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕЧАТИ

Факультет:  Издательского дела, журналистики и рекламы

Специальность: 031600.62 "Реклама и связи с общественностью"

Форма обучения: дневная

Кафедра: Реклама

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Дисциплина: "Компьютерные технологии и информатика"

Выполнила:

Студентка группы _______РКД1 ______Бойцова Екатерина Владимировна

Руководитель : ___________________КПМ  Пигичка Юрий Любомирович

Дата защиты работы__________________________

Оценка_____________________________________

Санкт-Петербург

2012г

Оглавление

Введение……………………………………………………………………………...3

1. Исследование свойств форматов сжатия графических данных……………4

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Проблемой на данный момент является обилие изображений, картинок, фотографий. Очень много графических данных. И объем занимаемой памяти тоже велик, а нам хотелось бы, чтобы качество фотографий было как можно выше, а объем занимаемой памяти был как можно меньше.

Как хранение, так и передача информации обычно составляют вполне значимые затраты как для корпоративных, так и для индивидуальных пользователей. Поэтому регулярно возникает необходимость сжимать данные перед тем, как размещать их в архивах или передавать по каналам связи.

Представленная исследовательская работа посвящена анализу свойств форматов сжатия графических данных и алгоритму сжатия программой WinRAR.

Заявленная цель предполагает решение следующих задач:

1. провести эксперименты с различными форматами сжатия графических данных;
2. научиться обосновывать выбор формата файла (BMP, JPG, GIF);
3. проанализировать все возможные форматы сжатия;
4. научиться обосновывать выбор о наиболее эффективном методе сжатия.

 

 

 


1. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ  ФОРМАТОВ СЖАТИЯ ГРАФИЧЕСКИХ  ДАННЫХ

1.1. Ход работы исследования свойств форматов сжатия графических данных

• Создать папку "Для экспериментов";
• Скопировать исследуемый файл в папку "Для экспериментов";
• Определить теоретический размер файла с помощью формулы (1):

, где

-ширина рисунка в точках;

-высота рисунка в точках.

• Пересохранить исследуемый файл в 24-разрядный формат BMP;
• Пересохранить файл 24-разрядный формат BMP в формат JPG;
• Пересохранить файл 24-разрядный формат BMP в формат GIF;
• Определить размер каждого из полученных файлов;
• Определить коэффициент сжатия полученных файлов с помощью формулы (2):

, где

-исходный объем файла;

 -результирующий объем файла.

• Внести полученные данные в Таблицу 1;
• Создать новый файл с теоретическим размером равным предыдущему исследуемому файлу;
• С помощью графического редактора, используя не более 4 цветов, создаем файл;
• Сохранить созданный файл в 24-разрядный формат BMP;
• Пересохранить файл 24-разрядный формат BMP в формат JPG;
• Пересохранить файл 24-разрядный формат BMP в формат GIF;
• Определить размер каждого из полученных файлов;
• Определить коэффициент сжатия полученных файлов с помощью формулы:

,где

-исходный объем файла, -результирующий объем файла;

• Внести полученные данные в Таблицу 2.

 

 

 


1.2. Сбор данных по исследованию  свойств форматов сжатия графических  данных

Для исследования возьмем файл «20» (Приложение 1) в формате bmp и преобразуем его последовательно в файлы с расширением gif и jpeg.

После копирования исследуемого файла в папку "Для экспериментов" определяем его теоретический размер по заданной формуле

, где

-ширина рисунка в точках,

-высота рисунка в точках;

 Таким образом получаем:

 

S = 419850

Отсюда следует, что теоретический размер файла равен 419850 пикселей. Для получения размера файла переводим его теоретический размер из байт в Кб.

Определив результирующий размер каждого из полученных файлов,

получаем объем файла в формате 24-разрядный BMP равен 410 Кб, в формате JPG равен 52,1 Кб, в формате GIF равен 69,3 Кб, при этом объем исследуемого файла равен 410Кб.

Определяем коэффициент сжатия полученных файлов с помощью формулы

,где

-исходный объем файла, -результирующий объем файла;

Для формата 24-разрядный BMP получаем:

 

 

Для формата JPG получаем:

 

 

 

Для формата GIF получаем:

 

 

Вносим полученные данные в Таблицу 1

Таблица 1

Формат файла	Размер в Кб	Коэффициент сжатия
BMP	410	100
JPG	52,1	787
GIF	69,3	592




 

 

Создаем новый файл «Лягушка» (Приложение 2) с теоретическим размером равным предыдущему исследуемому файлу (419850 пикселей).

Для получения размера файла переводим его теоретический размер из байт в Кб, получаем 410 Кб.

Определив результирующий размер каждого из полученных файлов,

получаем объем файла в формате 24-разрядный BMP равен 410 Кб  , в формате JPG равен 14 Кб , в формате GIF равен 35,1 Кб.

Определяем коэффициент сжатия полученных файлов с помощью формулы

,где

-исходный объем файла, -результирующий объем файла;

 

Для формата 24-разрядный BMP получаем:

 

 

Для формата JPG получаем:

 

 

Для формата GIF получаем:

 

 

Вносим полученные данные в Таблицу 2

Таблица 2

Формат файла	Размер в Кб	Коэффициент сжатия
BMP	410	100
JPG	84,2	487
GIF	49,6	827




 

 


1.3. Анализ и выводы  по исследованию свойств форматов  сжатия графических данных

• Какой формат графических данных из рассмотренных наилучшим образом подходит для передачи цветного фотографического материала по электронным сетям?
• Какой формат графических данных наиболее благоприятен для передачи рисунков, имеющих малое количество цветов?
• Какой формат графических данных целесообразнее использовать для передачи черно-белого графического материала по электронным сетям?
• Какой формат графических данных не годится для передачи информации по каналам электронных сетей, но предназначен для хранения изображений и их дальнейшей обработки?

Исследуемые картинки «20» и «лягушка» в формате bmp, с разрешением 450 х 311 занимают 410 Кб, качество отличное, но объем занимаемой памяти высок. Данный формат не годится для передачи информации в электронных сетях, но предназначен для хранения изображений и их дальнейшей обработки.

В формате gif, эти же изображение с тем же разрешением занимают 69,3 Кб и 49,6Кб. Качество ухудшилось. Объем занимаемой памяти намного меньше, по сравнению с форматом bmp. Данный формат подходит для передачи рисунков с малым количеством цветов по электронным сетям.

В формате jpeg, изображения с тем же разрешением занимают 52,1 Кб и 84,2 Кб. Качество не изменилось (оно такое же, как и в формате bmp), а из этого следует, что этот формат наилучшим образом подходит для передачи цветного и черно-белого фотографического материала по электронным сетям.

 

 

 

 

2. Исследование алгоритма  сжатия программой WinRAR

2.1. Ход работы исследования свойств алгоритма сжатия программой WinRAR

• Создать папку "Для экспериментов";
• Скопировать в папку "Для экспериментов" информацию объемом 40-50 Мб;
• Внести в Таблицу 3 исходный размер папки;
• С помощью архиватора WinRAR создать архивы, используя различные методы сжатия папки;
• Узнать результирующий размер файла и внести в Таблицу 3;
• Засечь время архивации папки для каждого метода сжатия и внести полученные данные в Таблицу 3;
• Определить коэффициент сжатия полученных файлов с помощью формулы:

, где

-исходный объем файла;

-результирующий объем  файла.

• Внести полученные данные коэффициента сжатия в Таблицу 3;
• Определить эффективность метода сжатия файлов с помощью формулы (3):

,где

 - коэффициент сжатия методом "Без сжатия";

 - коэффициент сжатия другими методами, - время сжатия методом "Без сжатия", -время сжатия другими методами.

• Сделать вывод о наиболее эффективном методе сжатия по критерию соотношения коэффициента сжатия и времени расхода на операцию.
 


2.2. Сбор данных по исследованию  алгоритма сжатия программой  WinRAR

Создаем папку "Для экспериментов" и копируем в нее информацию объемом 44,4 Мб.

Внести данные об объеме папки в Таблицу 3

С помощью архиватора WinRAR создаем архивы, используя поочередно различные методы сжатия папки, фиксируя время сжатия для различных методов в Таблицу 3.

Определить коэффициент сжатия полученных файлов с помощью формулы:

, где

-исходный объем файла;

-результирующий объем  файла.

Получаем для метода "Без сжатия"

 

;

для метода "Скоростной", "Быстрый" и "Обычный"

 

;

для методов "Хороший", "Максимальный"

 

 

Вносим полученные данные в Таблицу 3

Определяем эффективность метода сжатия файлов с помощью формулы

, где

- коэффициент сжатия методом "Без сжатия";

- коэффициент  сжатия другими методами, - время сжатия методом "Без сжатия", -время сжатия другими методами.

Получаем для метода "Без сжатия"

 

0;

"Скоростной"

 

 

для метода "Быстрый"

 

 

для метода "Обычный"

 

 

для метода "Хороший",

 

0,3;

для метода "Максимальный"

 

0,25

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

 

Режим сжатия	Исходный размер в Мб	Результирующий размер в Мб	Время сжатия	Коэффици-ент сжатия	Эффектив-ность метода
Без сжатия	44,4	44,3	0	100	0
Скоростной	44,4	42,6	10	104	0,4
Быстрый	44,4	42,5	55	104	0,1
Обычный	44,4	42,5	16	104	0,25
Хороший	44,4	42,4	17	105	0,3
Максималь-ный	44,4	42,4	20	105	0,25




 

 


2.3. Анализ и выводы по исследованию свойств форматов сжатия графических данных

Исходя из полученных данных таблицы можно сделать вывод, что наиболее эффективным методом сжатия по критерию соотношения Ксж и времени расхода на операцию является режим сжатия "Хороший" поскольку его эффективность составляет 0,3, что больше всех остальных, коэффициент сжатия 105, он самый большой в таблице а размер 42,4 Мб наименьший.

Вторым по своей эффективности является "Скоростной" режим сжатия, так как здесь эффективность метода составляет 0,4, но при этом Ксж и размер немного больше. 

 


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенной исследовательской работы пришли к следующим выводам:

1. размер файла можно изменять в сторону уменьшения, при этом иметь достаточно хорошее качество изображения, в нашем случае, на фотографии;
2. формат JPG подходит для хранения картинок, т.к. занимает мало памяти, но при этом качество теряется. Наиболее распространенный формат в области компьютерной графики;
3. формат BMP содержит информацию о каждом пикселе, что приводит к большим размерам. Качество отличное. Предназначен для хранения изображений и их дальнейшей обработки. 
4. формат GIF для хранения картинок очень плох, т.к. качество изображения теряется и занимает много памяти. Используется в основном для нефотографических изображений в сети.

Поставленные цели достигнуты. Задачи решены.

 

 


Список используемых источников:

1. Информатика : учебник / Б. В. Соболь [и др.]. — 3-е изд., перераб. и доп. — Ростов на/Д : Феникс, 2007. — 446 [1] с. — (Высшее образование);
2. Романова, Ю. Д. Информатики и информационные технологии: конспект лекций : учебное пособие / Ю. Д. Романова, И. Г. Лесничная — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Эксмо, 2009. — 320 с. — (Учебный курс: кратко и доступно); 
3. Симонович, С. В. Информатика. Базовый курс : учебник для вузов / под ред. С. В. Симоновича — 2-е изд. — СПб : Питер, 2005. — 640 с : ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИНИСТЕРСВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕЧАТИ

 

Факультет:  Издательского дела, журналистики и рекламы

Специальность: 031600.62 "Реклама и связи с общественностью"

Форма обучения: дневная

Кафедра: Реклама

 

ПРИЛОЖЕНИЕ К ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

 

Дисциплина:  "Компьютерные технологии и информатика"

Выполнила:

Студентка группы _______РКД1 ______Бойцова Екатерина Владимировна

Руководитель : ___________________КПМ  Пигичка Юрий Любомирович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2012г

 

 

Приложение 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2