3: Compresión
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En el Capítulo 2 consideramos algunas de las cuestiones que rodean la representación de objetos complejos por matrices de bits (en este punto, bits booleanos). El mapeo entre los objetos a representar (los símbolos) y la matriz de bits utilizados para este propósito se conoce como código. Naturalmente, queremos códigos que sean más fuertes y más pequeños, es decir, que conduzcan a representaciones de objetos que sean a la vez más pequeños y menos susceptibles a errores. En este capítulo consideraremos técnicas de compresión que pueden ser utilizadas para la generación de representaciones particularmente eficientes. En el Capítulo 4 veremos técnicas para evitar errores.
En el Capítulo 2 consideramos sistemas del tipo que se muestra en la Figura 3.1, en los que los símbolos se codifican en cadenas de bits, las cuales son transportadas (en espacio y/o tiempo) a un decodificador, que luego recrea los símbolos originales.
Normalmente se usa el mismo código para una secuencia de símbolos, uno tras otro. El papel de la compresión de datos es convertir la cadena de bits que representa una sucesión de símbolos en una cadena más corta para una transmisión, almacenamiento o procesamiento más económicos. El resultado es el sistema de la Figura 3.2, con un compresor y un expansor. Idealmente, el expansor invertiría exactamente la acción del compresor para que el codificador y el decodificador pudieran permanecer sin cambios.
Pensándolo a primera vista, este enfoque puede parecer sorprendente. ¿Por qué hay alguna razón para creer que lo mismo
información podría estar contenida en un número menor de bits? Analizaremos dos tipos de compresión, usando diferentes enfoques:
- Compresión sin pérdidas o reversible (que solo se puede hacer si el código original era ineficiente, por ejemplo al tener patrones de bits no utilizados, o al no aprovechar el hecho de que algunos símbolos se usan con más frecuencia que otros)
- Compresión con pérdida o irreversible, en la que el símbolo original, o su representación codificada, no puede reconstruirse exactamente a partir de la versión más pequeña, sino que el expansor produce una aproximación que es “lo suficientemente buena”
A continuación se describen seis técnicas que son asombrosamente efectivas para comprimir archivos de datos. Los cinco primeros son reversibles, y el último es irreversible. Cada técnica tiene algunos casos para los que es particularmente adecuada (los mejores casos) y otros para los que no es muy adecuada (los peores casos).