Алгоритмы архивации без потерь

Алгоритм RLE

Первый вариант алгоритма

Данный алгоритм необычайно прост в реализации. Групповое кодирование - от английского Run Length Encoding (RLE) - один из самых старых и самых простых алгоритмов архивации графики. Изображение в нем (как и в нескольких алгоритмах, описанных ниже) вытягивается в цепочку байт по строкам растра. Само сжатие в RLE происходит за счет того, что в исходном изображении встречаются цепочки одинаковых байт. Замена их на пары <счетчик повторений, значение> уменьшает избыточность данных.

Алгоритм декомпрессии при этом выглядит так:

Initialization(...);
  do {
     byte = ImageFile.ReadNextByte();
     
     if(является счетчиком(byte)) {
         counter = Low6bits(byte)+1;
         value = ImageFile.ReadNextByte();
         
         for(i=1 to counter)  DecompressedFile.WriteByte(value)
     }
     else {
       DecompressedFile.WriteByte(byte)
    } 
  while(!ImageFile.EOF());

В данном алгоритме признаком счетчика ( counter ) служат единицы в двух верхних битах считанного файла (рис. 5.1):

Рис. 5.1.

Соответственно оставшиеся 6 бит расходуются на счетчик, который может принимать значения от 1 до 64. Строку из 64 повторяющихся байтов мы превращаем в два байта, т.е. сожмем в 32 раза.

Алгоритм рассчитан на деловую графику - изображения с большими областями повторяющегося цвета. Ситуация, когда файл увеличивается, для этого простого алгоритма не так уж редка. Ее можно легко получить, применяя групповое кодирование к обработанным цветным фотографиям. Для того, чтобы увеличить изображение в два раза, его надо применить к изображению, в котором значения всех пикселов больше двоичного 11000000 и подряд попарно не повторяются.

Данный алгоритм реализован в формате PCX. См. пример в приложении.

Второй вариант алгоритма

Второй вариант этого алгоритма имеет большую максимальную степень сжатия и меньше увеличивает в размерах исходный файл.

Алгоритм декомпрессии для него выглядит так:

Initialization(...);
  do {
     byte = ImageFile.ReadNextByte();
     counter = Low7bits(byte)+1;
     if(если признак повтора(byte)) {
         value = ImageFile.ReadNextByte();
         for (i=1 to counter) CompressedFile.WriteByte(value)
    }
     else {
         for(i=1 to counter){
            value = ImageFile.ReadNextByte();
             CompressedFile.WriteByte(value)
      }
    } 
  while(!ImageFile.EOF());

Признаком повтора в данном алгоритме является единица в старшем разряде соответствующего байта (рис. 5.2):

Рис. 5.2.

Как можно легко подсчитать, в лучшем случае этот алгоритм сжимает файл в 64 раза (а не в 32 раза, как в предыдущем варианте), в худшем увеличивает на 1/128. Средние показатели степени компрессии данного алгоритма находятся на уровне показателей первого варианта.

Похожие схемы компрессии использованы в качестве одного из алгоритмов, поддерживаемых форматом TIFF, а также в формате TGA.