الترميز التكيفي

يشير الترميز التكيفي إلى أنواع مختلفة من أساليب ترميز الإنتروبيا لضغط البيانات دون فقدان . وهي مناسبة بشكل خاص لبيانات البث المباشر ، إذ تتكيف مع التغيرات الموضعية في خصائص البيانات، ولا تتطلب معالجة أولية للبيانات لحساب نموذج احتمالي. [ 1 ] لكن ثمن هذه المزايا هو ضرورة زيادة تعقيد المُشفِّر والمُفكِّك للحفاظ على تزامن حالتيهما، وزيادة القدرة الحاسوبية اللازمة لتكييف حالة المُشفِّر/المُفكِّك باستمرار.

تعتمد جميع طرق ضغط البيانات تقريبًا على استخدام نموذج ، وهو عبارة عن تنبؤ بتكوين البيانات. عندما تتطابق البيانات مع التنبؤ الذي يقدمه النموذج، يستطيع المُشفِّر عادةً نقل محتوى البيانات بتكلفة معلومات أقل، بالرجوع إلى النموذج. هذا التعميم مُضلل بعض الشيء، إذ تشمل خوارزميات ضغط البيانات الشائعة خوارزميتي LZW و LZ77 ، اللتين يصعب مقارنتهما بتقنيات الضغط التي تُسمى عادةً بالضغط التكيفي . لا ينقل ترميز طول التشغيل ، ولا ضغط JPEG التقليدي باستخدام ترميز طول التشغيل ورموز هوفمان المُحددة مسبقًا، أي نموذج. بينما تُكيِّف العديد من الطرق الأخرى نموذجها مع الملف الحالي، وتحتاج إلى نقله بالإضافة إلى البيانات المُشفَّرة، لأن كلاً من المُشفِّر والمُفكِّك يحتاجان إلى استخدام النموذج.

في الترميز التكيفي، يُزوَّد كلٌّ من المُشفِّر والمُفكِّك بنموذجٍ مُسبق التحديد يُبيِّن كيفية تعديل نماذجهما استجابةً لمحتوى البيانات الفعلي، وإلا يبدآن من الصفر، أي لا حاجة لإرسال نموذجٍ أولي. أثناء إرسال البيانات، يُعدِّل كلٌّ من المُشفِّر والمُفكِّك نماذجهما، بحيث يصبح النموذج أكثر ملاءمةً للبيانات التي يُعالجها، ما لم تتغير طبيعة البيانات جذريًا، ويُضغطها بكفاءةٍ أكبر، مُقتربًا من كفاءة الترميز الثابت.

الأسلوب التكيفي

طريقة تشغيل خوارزميات التشفير التكيفي هي كما يلي: [ 1 ]

المشفر

  1. قم بتهيئة نموذج البيانات وفقًا للاتفاقية.
  2. بينما لا يزال هناك المزيد من البيانات التي يجب إرسالها
    1. قم بتشفير الرمز التالي باستخدام نموذج البيانات وأرسله.
    2. قم بتعديل نموذج البيانات بناءً على الرمز الأخير.

جهاز فك التشفير

  1. قم بتهيئة نموذج البيانات وفقًا للاتفاقية.
  2. بينما لا تزال هناك بيانات أخرى يتعين استلامها
    1. قم بفك تشفير الرمز التالي باستخدام نموذج البيانات وقم بإخراجه.
    2. قم بتعديل نموذج البيانات بناءً على الرمز الذي تم فك تشفيره.

لكل طريقة ترميز تكيفية طريقة نموذج ثابت مقابلة ، حيث يتم حساب نموذج البيانات مسبقًا ثم يتم إرساله مع البيانات.

الطريقة الثابتة

المشفر

  1. قم بتهيئة نموذج البيانات بناءً على المرور الأول على البيانات.
  2. قم بنقل نموذج البيانات.
  3. بينما لا يزال هناك المزيد من البيانات التي يجب إرسالها
    1. قم بتشفير الرمز التالي باستخدام نموذج البيانات وأرسله.

جهاز فك التشفير

  1. استلام نموذج البيانات.
  2. بينما لا تزال هناك بيانات أخرى يتعين استلامها
    1. قم بفك تشفير الرمز التالي باستخدام نموذج البيانات وقم بإخراجه.

أمثلة

استخدمت مركبة كاسيني-هويجنز تقنية ترميز الصور التكيفي لنقل الصور من زحل . لا تظهر على الصور سوى 5% منها علامات تلف مرئية. ونظرًا لاحتواء المركبة على ذاكرة فلاش لتصحيح الأخطاء وفترات زمنية طويلة بين عمليات التقاط الصور، فمن الممكن وجود صور تالفة كهذه. ويُفترض أن نسبة الصور التالفة التي لا يمكن استعادتها من مهمة كاسيني تبلغ 0.01% أو أقل.

كانت كاميرا كاسيني موجهة نحو ديون على مسافة تقارب 548,210 كيلومترات. التُقطت الصورة باستخدام مرشحي CL1 وCL2 في 17 مايو 2010.

ضغط كاسيني بدون فقدان

  • يمكن ضغط البيانات المحولة (8 بت) وغير المحولة (12 بت) دون فقدان أي بيانات. يستخدم ضاغط البيانات الخاص بجهاز كاسيني نظام ترميز هوفمان معدل كجزء من ضاغطه التكيفي.
  • يمكن إعادة بناء كل صورة مضغوطة على الأرض دون فقدان محتوى المعلومات الخاص بالصورة، بشرط ألا تتجاوز إنتروبيا الصورة العتبة التي يتم عندها الوصول إلى ضغط 2:1.
  • بسبب مشاكل الكاميرا والحاجة إلى تقليل حجم الملف، هناك تعديل طفيف على مخطط ترميز الصورة بحيث يكون كل سطر مضغوط محدودًا فعليًا بعرض النطاق الترددي لعدد البتات المتاحة لترميزه.

مراجع

  1. 1 2 ويليامز، روس ن. (1991). ضغط البيانات التكيفي . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ISBN 978-0-7923-9085-5.