Фракталы — удивительные математические объекты, подкупающие своей простотой и богатыми возможностями по построению объектов сложной природы при помощи всего лишь нескольких коэффициентов и простой итеративной схемы.
Именно эти возможности и позволяют использовать их для сжатия изображений, особенно для фотографий природы и прочих сложных самоподобных изображений.
В этой статье я постараюсь коротко дать ответ на простой вопрос: «Как же это делается?».
Идея, лежащая в основе всех алгоритмов сжатия с потерями, довольно проста: на первом этапе удалить несущественную информацию, а на втором этапе к оставшимся данным применить наиболее подходящий алгоритм сжатия без потерь. Основные сложности заключаются в выделении этой несущественной информации. Подходы здесь существенно различаются в зависимости от типа сжимаемых данных. Для звука чаще всего удаляют частоты, которые человек просто не способен воспринять, уменьшают частоту дискретизации, а также некоторые алгоритмы удаляют тихие звуки, следующие сразу за громкими, для видеоданных кодируют только движущиеся объекты, а незначительные изменения на неподвижных объектах просто отбрасывают. Методы выделения несущественной информации на изображениях будут подробно рассмотрены далее.
В данной публикации я хотел бы представить ряд идей и опыт практического воплощения элемента теории Хаоса — фрактального преобразования в проекте разработке нового алгоритма сжатия аудио данных.
Чего вы не найдёте здесь:
Сложных уравнений. Цель данной публикации является представление идей и видение задачи. И как любое видение оно во многом абстрактно;
Каких либо генераторов фрактальных изображений. Такие изображения выглядят интересно, но мня интересуют реальные задачи.
Что вы найдёте здесь:
Краткий обзор применения фрактальных преобразований к задаче сжатия данных с потерями;
Ссылки на реальный код компрессора и декомпрессора аудио данных посредством фрактальных преобразований (декомпрессор представлен в форме плагина для аудио плейера Winamp);
Описание нового формата для хранения сжатых аудио данных с пятью уникальными свойствами, отличающими новый формат от многих хорошо известных индустриальных аудио форматов.
Результат: информация о цвете занимает 1/64 от исходной площади при достаточно высоком качестве результата. Тестовое изображение взято с этого сайта.
Текстуры практически всегда являются наиболее значимым потребителем места как на диске, так и в оперативной памяти. Сжатие текстур в один из поддерживаемых форматов относительно помогает в решении этой проблемы, но что делать, если даже в этом случае текстур очень много, а хочется еще больше?
Если честно, сейчас сложно придумать практическое применение для полосного вокодера. Скорее всего, он придется вам по душе, если вы большой любитель ретро-технологий, или — что не исключено — вы начинающие Daft Punk или FKA Twigs, и любите играть с футуристичными звуками в своей музыке.
