【教程/科普】有关压缩的一些事（一）

• 先上结论（如果不更换压缩软件）：如果是压缩图片、音频和视频这类不包含程序代码和文本的文件，那么在压缩时可以调整压缩方式（或等级），选择仅储存或最快来提高压缩（打包）速度。而如果是游戏、软件工具和小说这类程序代码和文本占比较高的文件，那么在压缩时可以按照CPU和硬盘的性能调整压缩方式（或等级），选择标准及较好以上，可以提高压缩率，进一步减小压缩包体积。
• 如果打算更换压缩软件，那么先听我叨叨完
  

下面讲讲原因：

• 压缩的作用之一——文件打包
  

你随意打开一个文件夹的属性界面，可以看到这个文件夹有两个“大小”，其中一个就叫“大小”，而另一个叫“占用空间”，而且“占用空间”总是大于等于“大小”。出现这种状况的原因就是文件的大小并不是簇大小的整数倍，简单通俗地解释就是：硬盘格式化后会被分成许多簇，簇可以理解成很多个相同大小的水桶，而这些桶一般都很小（一般为4KB），而文件就是不同体积的水，因为水和水之间不能混合，所以每一份水都会独享装自己的桶，不会出现一个桶装了两份水（文件），这就导致了装了一份水的一堆桶里经常会有一个桶没有装满，为了避免水混合，在装下一份水时就不会继续往没满的桶里装水，而是把水装进空桶里。正因为储存文件的最后一个簇经常是没有填满的，“占用空间”（占用簇的大小）才总是大于“大小”（文件实际大小）。那些没有填满的簇积少成多，就会导致空间浪费。

空间的浪费还不是最大的问题，文件数量较多导致频繁读写文件头，IO资源浪费，读写速度下降才是最麻烦的（往机械里面直接存未压缩的游戏经常会这样），这时候就可以进行压缩打包文件，减小文件体积的同时还能提高传输速度。另一方面，打包文件储存还便于在网盘中存取文件（一些网盘会对文件数量作出一定限制）

• 压缩的最重要的作用——数据无损压缩
  

相信很多人把文件压缩起来就是为了减小占用的空间，但是在压缩图片、音频和视频这类文件的时候文件大小几乎没有变化，在压缩游戏的时候则是有时大小变小很多，有时则变化并不大。想要找到其中的原因，就需要先了解压缩的原理。

压缩方式一般分为两类，即有损压缩和无损压缩：

• 有损压缩一般应用在图像和音频压缩上，原理都是简单粗暴地降低精度（比如视频降低码率，图片降低精细度，音频降低采样度）来使得文件的大小显著减小，但缺点也显而易见，都损坏了原有的数据，而且会使精度降低（表现为视频和图片会产生一些模糊，音频的高低音部分丢失）。
• 无损压缩便是今天讨论的压缩软件的压缩方式。因为要保证数据的完整性不丢失，无损压缩就不能对原有数据进行改动，那么只能从储存数据入手。如果让人来记录一串字符，比如“3.141592653589793238462643383279”，直接让人记是记不住的，但如果让人记“圆周率精确到小数点后30位”，那就很好记了，毕竟再让人写出来的时候只需要查表摘抄就好了。计算机压缩也是一样的道理，无损压缩不能改动原有的数据，那就只能寻找原有数据的“规律”来压缩文件，而寻找“规律”的方法就叫压缩算法。
  
  

知道了有损压缩和无损压缩的区别后，图像和音频压缩比不高的原因也能推测出来了——也就是这类文件的“规律”很难寻找，导致各种算法都很难压缩图像和音频（如下图，用不同的方法压缩总大小约4.39GB的援助交际1~8话，即使是压缩率最高的方式，也只能把压缩比压到99.57%）。

但在某些特定情况下，对图像和音频的压缩比可以提高不少，比如压缩带有差分较多的图包，其中会包含较多的重复数据，此时部分算法就能够根据重复的部分来提高压缩率（如下图，用不同的方法压缩总大小约1.57GB的yosola PL图包，包含较多差分图，最高的压缩比已经逼近60%了，而压缩比稍低的速度也不慢）。

但这终究只是特定情况，同样使用Zstandard算法 压缩等级最大去压缩单行本和音声（文件重复内容相比上面的例子少非常多），平均压缩比也只能达到约96%。

至于游戏和应用程序（特指各种工具比如播放器、浏览器和github上的工具等等）的压缩，因为它们都需要使用编程语言来编写，而且有许多命令会调用很多次，所以重复的内容会很多，压缩率也很容易提高。但是游戏和普通的应用程序不同，游戏的资源文件包含了图像和音频资源，这些资源都是很难被压缩的，这就导致了一般情况下游戏的压缩率其实不如应用程序，但仍比图像和音频的压缩率要好（如下图，两个LZMA2算法都压缩到了52%以下）

但如果一个游戏储存图像和音频资源文件占了游戏大小的大部分，那么压缩率就会比较难看（毕竟前面讲过图像和音频难以压缩），所以在压缩游戏的还是得视情况调整压缩方法。

那么有哪些压缩软件可以选择的？

如果想要使用Zstandard和Fast-LZMA2压缩算法，就只能选择7-zip zstd（Windows平台使用，注意是zstd版本而非官网版本，界面非常精简或者说是简陋）和ZArchiver Pro（安卓平台使用，需要进入设置调整，且Zstandard显示为ZSTD），如果不想玩那么多花里胡哨的，也可以使用WinRAR（独占的RAR算法还是有一些优势的，但只能压缩RAR和ZIP文件，而且无法选择压缩算法，解压缩速度也稍差）和BandiZip（压缩算法和压缩格式绑定，无法自由选择，没有固实压缩选项）。

如果使用7-zip zstd或ZArchiver Pro压缩文件，此处不推荐使用Zstandard算法和LZ算法压缩，除非只是自用压缩。因为这两种算法的解压也需要压缩软件主动支持，否则会出现他人无法正常解压（如下图，BandiZip会提示不支持的压缩方法，而WinRAR可以通过用7-zip zstd的7z.dll替换7zxa.dll来得到Zstandard解压支持）。

而Fast-LZMA2算法则没有那么多要求，仅压缩必须使用支持Fast-LZMA2算法的软件，解压只需要软件支持LZMA算法解压即可。

第一篇就码到这里了（也快到帖子字节数上限了），其实还有些东西没讲的（比如固实压缩和7-zip的一堆压缩参数），就给这贴加个“（一）”，之后再补充吧，这贴后面贴一下提到了的软件的下载地址。

• 7-zip zstd：Github
• ZArchiver Pro：谷歌商店 （Pro版本我找不到官方渠道就不贴了，肯定不是懒）
• WinRAR：官网
• BandiZip：官网
  

感谢科普！