破解空間密碼——玩轉(zhuǎn)壓縮

《電腦愛(ài)好者》編輯部

無(wú)處不在的壓縮

提到“壓縮”，很多朋友首先就會(huì)聯(lián)想起我們常用的WinRAR或者WinZip等壓縮軟件，或從網(wǎng)上隨處可以下載的各種音樂(lè)、圖片、游戲壓縮包。實(shí)際上，壓縮不僅僅體現(xiàn)在PC領(lǐng)域，與其相關(guān)的技術(shù)或算法在生活中早已無(wú)處不在，而且很多都是在我們不經(jīng)意的情況下得以實(shí)現(xiàn)的。

“利用算法將文件有損或無(wú)損地處理，以達(dá)到保留最多文件信息，而令文件體積變小。”這是百度百科對(duì)“壓縮”技術(shù)的定義。定義中出現(xiàn)一個(gè)很關(guān)鍵的詞：“算法”。換句話說(shuō)，壓縮技術(shù)是建立在可以“理解”算法的設(shè)備之上，也就是具備“計(jì)算”能力的電子產(chǎn)品?；仡櫸覀兩磉?，大到汽車（數(shù)字中控系統(tǒng)）、電視，小到手機(jī)、智能手環(huán)，這些由各種芯片和電子電路構(gòu)成的終端設(shè)備，最終搭建起了無(wú)處不在的壓縮的舞臺(tái)（圖1）。

如今，很多人早上起床的第一件事并非抓緊時(shí)間洗漱，而是打開(kāi)手機(jī)看看微信朋友圈。殊不知，就在這種習(xí)慣性的行為背后，我們已經(jīng)享受到壓縮帶來(lái)的好處，只是像微信這種APP軟件涉及的壓縮主要體現(xiàn)在流量控制方面（圖2）。

比如，微信為了防止客戶端遇到不可預(yù)知的Bug嵌入死循環(huán)而偷流量，在服務(wù)器端添加了用戶流量實(shí)時(shí)分析的方法，當(dāng)有用戶的流量出現(xiàn)異常的情況時(shí)會(huì)強(qiáng)制下行終止連接信號(hào)。此外，我們通過(guò)微信發(fā)送的語(yǔ)音、圖片和文字在傳輸?shù)倪^(guò)程中也會(huì)經(jīng)歷一輪壓縮技術(shù)的“洗禮”，并以更低流量的開(kāi)銷被其他朋友接收查看。

看過(guò)朋友圈，賴在床上瀏覽網(wǎng)頁(yè)也是不錯(cuò)的清醒方法。當(dāng)我們?cè)跒g覽器的地址欄輸入某個(gè)網(wǎng)址后，瀏覽器通常會(huì)默認(rèn)跳轉(zhuǎn)到該網(wǎng)站的WAP頁(yè)面，在該頁(yè)面中系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)屏蔽很多無(wú)用的廣告和內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)壓縮流量的功效（圖3）。如果你喜歡用UC一類的第三方瀏覽器，訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)時(shí)還會(huì)經(jīng)歷“服務(wù)器端對(duì)網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容打包壓縮→手機(jī)UC客戶端下載解壓→還原給用戶瀏覽”這個(gè)過(guò)程。

無(wú)論如何，這些看似繁瑣的步驟目的只有一個(gè)：盡可能壓縮中間環(huán)節(jié)的流量消耗，幫助用戶節(jié)約流量并提高頁(yè)面打開(kāi)速度。除了前面提到的軟件外，類似網(wǎng)易新聞、優(yōu)酷視頻等APP客戶端程序，它們?cè)谳d入每一篇新聞或視頻的背后也有相關(guān)的壓縮技術(shù)支持。因此，如果你是3G/4G流量有限的手機(jī)控，記得一定要通過(guò)各種客戶端享受網(wǎng)絡(luò)資源哦。

想收看高清電視節(jié)目，必須更換高清數(shù)字機(jī)頂盒，這背后其實(shí)也體現(xiàn)著壓縮的智慧。高清電視信號(hào)的最大挑戰(zhàn)就是源于原始或未壓縮的視頻需要存儲(chǔ)或傳輸大量數(shù)據(jù)，因此才會(huì)在傳輸中引入包括H.264/AVC、WMV9/VC-1與AVS等在內(nèi)的編解碼技術(shù)，像WMV9/VC-1或可實(shí)現(xiàn)更高壓縮比算法的編解碼技術(shù)需要設(shè)備提供更高的計(jì)算性能，但為了照顧到早期的老舊電視，才需要借由高清數(shù)字機(jī)頂盒這種“中間人”負(fù)責(zé)電視與高清電視信號(hào)之間的解碼（解壓縮）工作，讓所有電視都可享受高清節(jié)目的細(xì)膩感（圖4）。

可惜，如今液晶電視的尺寸和分辨率越來(lái)越大，但高清數(shù)字機(jī)頂盒以及有線電視信號(hào)最高卻僅能提供720P的高清節(jié)目。換句話說(shuō)，別說(shuō)時(shí)下新興的2K/4K電視，哪怕是1080P電視都有浪費(fèi)之嫌。想解決這一尷尬，還需要更高效的數(shù)字電視視頻壓縮技術(shù)的支持，但這也都是后話了（圖5）。

為了最大限度挖掘電視屏幕的潛力，很多數(shù)碼玩家還喜歡通過(guò)Airplay、Miracast、DLNA和WiDi等無(wú)線技術(shù)，將保存在筆記本、手機(jī)、平板電腦中的視頻、音樂(lè)甚至游戲畫(huà)面以無(wú)線傳輸?shù)姆绞皆陔娨暺聊簧巷@示出來(lái)，而這些無(wú)線顯示技術(shù)的背后也充斥著各種壓縮技術(shù)的支持。以英特爾為主導(dǎo)的WiDi技術(shù)為例，它是基于Wi-Fi 802.11n通信協(xié)議的無(wú)線高清技術(shù)，原理是通過(guò)CPY對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編譯，Wi-Fi發(fā)送到顯示設(shè)備的接收器端，再由接收端進(jìn)行解壓縮、重新編碼并播放（圖6）。

可惜，無(wú)線顯示技術(shù)受制于網(wǎng)絡(luò)帶寬，現(xiàn)階段流暢播放720P的高清視頻問(wèn)題不大，但類似1080P全高清視頻，或傳輸實(shí)時(shí)的游戲畫(huà)面還是會(huì)有一定的延遲和卡頓現(xiàn)象。但是，隨著壓縮編碼技術(shù)的成熟，未來(lái)我們一定可以省去數(shù)碼設(shè)備與電視機(jī)中間的那根HDMI線，以無(wú)線的方式零延遲地欣賞流暢的畫(huà)面。

當(dāng)你打開(kāi)FM收音機(jī)、電腦連接上ADSL網(wǎng)絡(luò)、汽車導(dǎo)航接收到GPS定位信息、手機(jī)進(jìn)行2K甚至4K視頻錄制時(shí)……這些與電子產(chǎn)品打交道的內(nèi)容交互的背后都隱藏著各種壓縮技術(shù)的身影。沒(méi)錯(cuò)，無(wú)論你是否有所察覺(jué)，壓縮就在你我身邊。而本專題，我們就將圍繞壓縮探討一下與其相關(guān)的軟硬件環(huán)境。

無(wú)處不在的壓縮

提到“壓縮”，很多朋友首先就會(huì)聯(lián)想起我們常用的WinRAR或者WinZip等壓縮軟件，或從網(wǎng)上隨處可以下載的各種音樂(lè)、圖片、游戲壓縮包。實(shí)際上，壓縮不僅僅體現(xiàn)在PC領(lǐng)域，與其相關(guān)的技術(shù)或算法在生活中早已無(wú)處不在，而且很多都是在我們不經(jīng)意的情況下得以實(shí)現(xiàn)的。

“利用算法將文件有損或無(wú)損地處理，以達(dá)到保留最多文件信息，而令文件體積變小?！边@是百度百科對(duì)“壓縮”技術(shù)的定義。定義中出現(xiàn)一個(gè)很關(guān)鍵的詞：“算法”。換句話說(shuō)，壓縮技術(shù)是建立在可以“理解”算法的設(shè)備之上，也就是具備“計(jì)算”能力的電子產(chǎn)品?；仡櫸覀兩磉?，大到汽車（數(shù)字中控系統(tǒng)）、電視，小到手機(jī)、智能手環(huán)，這些由各種芯片和電子電路構(gòu)成的終端設(shè)備，最終搭建起了無(wú)處不在的壓縮的舞臺(tái)（圖1）。

如今，很多人早上起床的第一件事并非抓緊時(shí)間洗漱，而是打開(kāi)手機(jī)看看微信朋友圈。殊不知，就在這種習(xí)慣性的行為背后，我們已經(jīng)享受到壓縮帶來(lái)的好處，只是像微信這種APP軟件涉及的壓縮主要體現(xiàn)在流量控制方面（圖2）。

比如，微信為了防止客戶端遇到不可預(yù)知的Bug嵌入死循環(huán)而偷流量，在服務(wù)器端添加了用戶流量實(shí)時(shí)分析的方法，當(dāng)有用戶的流量出現(xiàn)異常的情況時(shí)會(huì)強(qiáng)制下行終止連接信號(hào)。此外，我們通過(guò)微信發(fā)送的語(yǔ)音、圖片和文字在傳輸?shù)倪^(guò)程中也會(huì)經(jīng)歷一輪壓縮技術(shù)的“洗禮”，并以更低流量的開(kāi)銷被其他朋友接收查看。

看過(guò)朋友圈，賴在床上瀏覽網(wǎng)頁(yè)也是不錯(cuò)的清醒方法。當(dāng)我們?cè)跒g覽器的地址欄輸入某個(gè)網(wǎng)址后，瀏覽器通常會(huì)默認(rèn)跳轉(zhuǎn)到該網(wǎng)站的WAP頁(yè)面，在該頁(yè)面中系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)屏蔽很多無(wú)用的廣告和內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)壓縮流量的功效（圖3）。如果你喜歡用UC一類的第三方瀏覽器，訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)時(shí)還會(huì)經(jīng)歷“服務(wù)器端對(duì)網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容打包壓縮→手機(jī)UC客戶端下載解壓→還原給用戶瀏覽”這個(gè)過(guò)程。

無(wú)論如何，這些看似繁瑣的步驟目的只有一個(gè)：盡可能壓縮中間環(huán)節(jié)的流量消耗，幫助用戶節(jié)約流量并提高頁(yè)面打開(kāi)速度。除了前面提到的軟件外，類似網(wǎng)易新聞、優(yōu)酷視頻等APP客戶端程序，它們?cè)谳d入每一篇新聞或視頻的背后也有相關(guān)的壓縮技術(shù)支持。因此，如果你是3G/4G流量有限的手機(jī)控，記得一定要通過(guò)各種客戶端享受網(wǎng)絡(luò)資源哦。

想收看高清電視節(jié)目，必須更換高清數(shù)字機(jī)頂盒，這背后其實(shí)也體現(xiàn)著壓縮的智慧。高清電視信號(hào)的最大挑戰(zhàn)就是源于原始或未壓縮的視頻需要存儲(chǔ)或傳輸大量數(shù)據(jù)，因此才會(huì)在傳輸中引入包括H.264/AVC、WMV9/VC-1與AVS等在內(nèi)的編解碼技術(shù)，像WMV9/VC-1或可實(shí)現(xiàn)更高壓縮比算法的編解碼技術(shù)需要設(shè)備提供更高的計(jì)算性能，但為了照顧到早期的老舊電視，才需要借由高清數(shù)字機(jī)頂盒這種“中間人”負(fù)責(zé)電視與高清電視信號(hào)之間的解碼（解壓縮）工作，讓所有電視都可享受高清節(jié)目的細(xì)膩感（圖4）。

可惜，如今液晶電視的尺寸和分辨率越來(lái)越大，但高清數(shù)字機(jī)頂盒以及有線電視信號(hào)最高卻僅能提供720P的高清節(jié)目。換句話說(shuō)，別說(shuō)時(shí)下新興的2K/4K電視，哪怕是1080P電視都有浪費(fèi)之嫌。想解決這一尷尬，還需要更高效的數(shù)字電視視頻壓縮技術(shù)的支持，但這也都是后話了（圖5）。

為了最大限度挖掘電視屏幕的潛力，很多數(shù)碼玩家還喜歡通過(guò)Airplay、Miracast、DLNA和WiDi等無(wú)線技術(shù)，將保存在筆記本、手機(jī)、平板電腦中的視頻、音樂(lè)甚至游戲畫(huà)面以無(wú)線傳輸?shù)姆绞皆陔娨暺聊簧巷@示出來(lái)，而這些無(wú)線顯示技術(shù)的背后也充斥著各種壓縮技術(shù)的支持。以英特爾為主導(dǎo)的WiDi技術(shù)為例，它是基于Wi-Fi 802.11n通信協(xié)議的無(wú)線高清技術(shù)，原理是通過(guò)CPY對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編譯，Wi-Fi發(fā)送到顯示設(shè)備的接收器端，再由接收端進(jìn)行解壓縮、重新編碼并播放（圖6）。

可惜，無(wú)線顯示技術(shù)受制于網(wǎng)絡(luò)帶寬，現(xiàn)階段流暢播放720P的高清視頻問(wèn)題不大，但類似1080P全高清視頻，或傳輸實(shí)時(shí)的游戲畫(huà)面還是會(huì)有一定的延遲和卡頓現(xiàn)象。但是，隨著壓縮編碼技術(shù)的成熟，未來(lái)我們一定可以省去數(shù)碼設(shè)備與電視機(jī)中間的那根HDMI線，以無(wú)線的方式零延遲地欣賞流暢的畫(huà)面。

當(dāng)你打開(kāi)FM收音機(jī)、電腦連接上ADSL網(wǎng)絡(luò)、汽車導(dǎo)航接收到GPS定位信息、手機(jī)進(jìn)行2K甚至4K視頻錄制時(shí)……這些與電子產(chǎn)品打交道的內(nèi)容交互的背后都隱藏著各種壓縮技術(shù)的身影。沒(méi)錯(cuò)，無(wú)論你是否有所察覺(jué)，壓縮就在你我身邊。而本專題，我們就將圍繞壓縮探討一下與其相關(guān)的軟硬件環(huán)境。

無(wú)處不在的壓縮

提到“壓縮”，很多朋友首先就會(huì)聯(lián)想起我們常用的WinRAR或者WinZip等壓縮軟件，或從網(wǎng)上隨處可以下載的各種音樂(lè)、圖片、游戲壓縮包。實(shí)際上，壓縮不僅僅體現(xiàn)在PC領(lǐng)域，與其相關(guān)的技術(shù)或算法在生活中早已無(wú)處不在，而且很多都是在我們不經(jīng)意的情況下得以實(shí)現(xiàn)的。

“利用算法將文件有損或無(wú)損地處理，以達(dá)到保留最多文件信息，而令文件體積變小?！边@是百度百科對(duì)“壓縮”技術(shù)的定義。定義中出現(xiàn)一個(gè)很關(guān)鍵的詞：“算法”。換句話說(shuō)，壓縮技術(shù)是建立在可以“理解”算法的設(shè)備之上，也就是具備“計(jì)算”能力的電子產(chǎn)品?；仡櫸覀兩磉叄蟮狡嚕〝?shù)字中控系統(tǒng)）、電視，小到手機(jī)、智能手環(huán)，這些由各種芯片和電子電路構(gòu)成的終端設(shè)備，最終搭建起了無(wú)處不在的壓縮的舞臺(tái)（圖1）。

如今，很多人早上起床的第一件事并非抓緊時(shí)間洗漱，而是打開(kāi)手機(jī)看看微信朋友圈。殊不知，就在這種習(xí)慣性的行為背后，我們已經(jīng)享受到壓縮帶來(lái)的好處，只是像微信這種APP軟件涉及的壓縮主要體現(xiàn)在流量控制方面（圖2）。

比如，微信為了防止客戶端遇到不可預(yù)知的Bug嵌入死循環(huán)而偷流量，在服務(wù)器端添加了用戶流量實(shí)時(shí)分析的方法，當(dāng)有用戶的流量出現(xiàn)異常的情況時(shí)會(huì)強(qiáng)制下行終止連接信號(hào)。此外，我們通過(guò)微信發(fā)送的語(yǔ)音、圖片和文字在傳輸?shù)倪^(guò)程中也會(huì)經(jīng)歷一輪壓縮技術(shù)的“洗禮”，并以更低流量的開(kāi)銷被其他朋友接收查看。

看過(guò)朋友圈，賴在床上瀏覽網(wǎng)頁(yè)也是不錯(cuò)的清醒方法。當(dāng)我們?cè)跒g覽器的地址欄輸入某個(gè)網(wǎng)址后，瀏覽器通常會(huì)默認(rèn)跳轉(zhuǎn)到該網(wǎng)站的WAP頁(yè)面，在該頁(yè)面中系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)屏蔽很多無(wú)用的廣告和內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)壓縮流量的功效（圖3）。如果你喜歡用UC一類的第三方瀏覽器，訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)時(shí)還會(huì)經(jīng)歷“服務(wù)器端對(duì)網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容打包壓縮→手機(jī)UC客戶端下載解壓→還原給用戶瀏覽”這個(gè)過(guò)程。

無(wú)論如何，這些看似繁瑣的步驟目的只有一個(gè)：盡可能壓縮中間環(huán)節(jié)的流量消耗，幫助用戶節(jié)約流量并提高頁(yè)面打開(kāi)速度。除了前面提到的軟件外，類似網(wǎng)易新聞、優(yōu)酷視頻等APP客戶端程序，它們?cè)谳d入每一篇新聞或視頻的背后也有相關(guān)的壓縮技術(shù)支持。因此，如果你是3G/4G流量有限的手機(jī)控，記得一定要通過(guò)各種客戶端享受網(wǎng)絡(luò)資源哦。

想收看高清電視節(jié)目，必須更換高清數(shù)字機(jī)頂盒，這背后其實(shí)也體現(xiàn)著壓縮的智慧。高清電視信號(hào)的最大挑戰(zhàn)就是源于原始或未壓縮的視頻需要存儲(chǔ)或傳輸大量數(shù)據(jù)，因此才會(huì)在傳輸中引入包括H.264/AVC、WMV9/VC-1與AVS等在內(nèi)的編解碼技術(shù)，像WMV9/VC-1或可實(shí)現(xiàn)更高壓縮比算法的編解碼技術(shù)需要設(shè)備提供更高的計(jì)算性能，但為了照顧到早期的老舊電視，才需要借由高清數(shù)字機(jī)頂盒這種“中間人”負(fù)責(zé)電視與高清電視信號(hào)之間的解碼（解壓縮）工作，讓所有電視都可享受高清節(jié)目的細(xì)膩感（圖4）。

可惜，如今液晶電視的尺寸和分辨率越來(lái)越大，但高清數(shù)字機(jī)頂盒以及有線電視信號(hào)最高卻僅能提供720P的高清節(jié)目。換句話說(shuō)，別說(shuō)時(shí)下新興的2K/4K電視，哪怕是1080P電視都有浪費(fèi)之嫌。想解決這一尷尬，還需要更高效的數(shù)字電視視頻壓縮技術(shù)的支持，但這也都是后話了（圖5）。

為了最大限度挖掘電視屏幕的潛力，很多數(shù)碼玩家還喜歡通過(guò)Airplay、Miracast、DLNA和WiDi等無(wú)線技術(shù)，將保存在筆記本、手機(jī)、平板電腦中的視頻、音樂(lè)甚至游戲畫(huà)面以無(wú)線傳輸?shù)姆绞皆陔娨暺聊簧巷@示出來(lái)，而這些無(wú)線顯示技術(shù)的背后也充斥著各種壓縮技術(shù)的支持。以英特爾為主導(dǎo)的WiDi技術(shù)為例，它是基于Wi-Fi 802.11n通信協(xié)議的無(wú)線高清技術(shù)，原理是通過(guò)CPY對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編譯，Wi-Fi發(fā)送到顯示設(shè)備的接收器端，再由接收端進(jìn)行解壓縮、重新編碼并播放（圖6）。

可惜，無(wú)線顯示技術(shù)受制于網(wǎng)絡(luò)帶寬，現(xiàn)階段流暢播放720P的高清視頻問(wèn)題不大，但類似1080P全高清視頻，或傳輸實(shí)時(shí)的游戲畫(huà)面還是會(huì)有一定的延遲和卡頓現(xiàn)象。但是，隨著壓縮編碼技術(shù)的成熟，未來(lái)我們一定可以省去數(shù)碼設(shè)備與電視機(jī)中間的那根HDMI線，以無(wú)線的方式零延遲地欣賞流暢的畫(huà)面。

當(dāng)你打開(kāi)FM收音機(jī)、電腦連接上ADSL網(wǎng)絡(luò)、汽車導(dǎo)航接收到GPS定位信息、手機(jī)進(jìn)行2K甚至4K視頻錄制時(shí)……這些與電子產(chǎn)品打交道的內(nèi)容交互的背后都隱藏著各種壓縮技術(shù)的身影。沒(méi)錯(cuò)，無(wú)論你是否有所察覺(jué)，壓縮就在你我身邊。而本專題，我們就將圍繞壓縮探討一下與其相關(guān)的軟硬件環(huán)境。