Co to jest kompresja danych? Stratna, bezstratna

Czym jest kompresja danych? Jak działa? Kompresja stratna, bezstratna, algorytmy, formaty plików i wskazówki

Kompresja danych to jedno z kluczowych zagadnień wpływających na szybkość działania strony i satysfakcję użytkowników, a jednocześnie częsty problem początkujących webmasterów.

W skrócie jest to proces zmniejszania rozmiaru plików poprzez zmianę sposobu zapisu informacji i redukcję redundancji. Istnieją dwa główne typy: kompresja bezstratna (dane po rozpakowaniu są identyczne) oraz kompresja stratna (część informacji jest świadomie usuwana bez widocznej degradacji dla człowieka).

Świadome stosowanie kompresji realnie przyspiesza witrynę i obniża koszty transferu, co przekłada się na lepsze wyniki biznesowe.

Czym właściwie jest kompresja danych i dlaczego powinna Cię obchodzić

Kompresja (od łac. compressio – „ściśnięcie”) to zmniejszanie objętości danych bez zmiany ich znaczenia. Nie każde zmniejszenie danych to kompresja — proste usunięcie fragmentów bez możliwości przywrócenia nie spełnia tej definicji.

Dla właściciela strony ma to konkretne skutki, najczęściej odczuwalne już po pierwszym wdrożeniu:

• szybsze ładowanie strony – krótsze czasy TTFB, lepsze wyniki Core Web Vitals (FCP, LCP i INP), mniejszy współczynnik odrzuceń;
• niższe zużycie przepustowości – korzyści dla użytkowników mobilnych i przy limitach transferu;
• lepsze SEO – szybkość ładowania jest czynnikiem rankingowym Google.

Fundamentalne pojęcia stojące za kompresją danych

Aby świadomie dobierać metody, warto poznać cztery podstawowe terminy:

• współczynnik kompresji – stosunek rozmiaru danych skompresowanych do oryginalnych (np. 30% znaczy, że plik zajmuje 30% pierwotnej wielkości);
• stopień kompresji – odwrotność współczynnika (np. 3,33× oznacza trzykrotne zmniejszenie rozmiaru);
• przepływność (bitrate) – ilość danych przesyłanych w jednostce czasu (bity/s), kluczowa przy audio/wideo i streamingu;
• entropia – miara niepewności źródła danych i teoretyczny limit kompresji bezstratnej: im niższa, tym większy potencjał redukcji.

Kompresja bezstratna – gdy każdy bit ma znaczenie

W kompresji bezstratnej dane po rozpakowaniu są identyczne bit w bit względem oryginału. Ma to znaczenie przy kodzie źródłowym, plikach wykonywalnych, dokumentach tekstowych czy danych krytycznych.

Jak działa kompresja bezstratna

Rdzeniem jest wykrywanie i efektywne zapisywanie powtórzeń i wzorców. Najpopularniejsze techniki to:

• RLE (kodowanie długości serii) – skraca zapisy powtarzających się znaków (świetne dla dużych pól jednolitych kolorów);
• kodowanie Huffmana – częstym symbolom przypisuje krótsze kody, rzadkim dłuższe; stosowane m.in. w PNG i ZIP;
• algorytmy słownikowe (np. LZW) – budują słownik często występujących fraz i odwołują się do nich za pomocą indeksów.

Formaty i zastosowania kompresji bezstratnej

W praktyce webowej najczęściej spotkasz:

• PNG – bezstratny format grafiki z przezroczystością; idealny dla ikon, logotypów i grafiki z tekstem;
• GIF – bezstratny, obsługuje animacje i przezroczystość binarną (paleta ograniczona do 256 kolorów);
• ZIP – kontener do archiwizacji plików bezstratnie;
• GZIP – standard kompresji treści tekstowych (HTML, CSS, JS) w HTTP;
• Brotli – nowsza, zwykle skuteczniejsza alternatywa GZIP do kompresji zasobów webowych;
• Zstandard (zstd) – nowoczesny algorytm kompresji od Facebooka; oferuje znacznie szybszą dekompresję i lepszy stopień kompresji niż GZIP, coraz częściej wspierany w cachowaniu i wewnętrznej infrastrukturze backendowej.

Wdrożenie GZIP lub Brotli potrafi zredukować wielkość transferowanych treści tekstowych nawet o kilkadziesiąt procent.

Kompresja stratna – kiedy trochę utraty nie robi różnicy

Kompresja stratna usuwa informacje, których człowiek i tak zwykle nie zauważa. Dzięki temu zapewnia znacznie większą redukcję rozmiaru niż bezstratna, z minimalnym wpływem na odbiór.

Dlaczego kompresja stratna działa tak dobrze

Wykorzystuje ograniczenia ludzkiej percepcji: większą wrażliwość na jasność niż kolor, maskowanie częstotliwości w audio i niewidoczność subtelnych różnic między pikselami.

W formacie JPEG usuwane są składowe, których oko nie rozróżnia, co przy rozsądnej jakości daje duże oszczędności bez widocznej degradacji.

Formaty i zastosowania kompresji stratnej

Poniżej szybkie porównanie popularnych formatów obrazów w sieci:

Dla audio i wideo powszechnie stosuje się:

• MP3 (audio) – uniwersalny standard stratny dla dźwięku;
• H.264/AVC i H.265/HEVC (wideo) – kodeki o wysokiej skuteczności dla streamingu;
• AV1 – nowszy kodek wideo o jeszcze lepszej kompresji, rosnące wsparcie platform.

Praktyczne zastosowanie kompresji dla właścicieli stron internetowych

Największe zyski osiągniesz, optymalizując obrazy, treści tekstowe i zasoby statyczne (CSS/JS).

Kompresja obrazów

Skup się na właściwym doborze formatu, rozmiaru i poziomu jakości. Oto kroki, które warto wdrożyć:

• dobierz format do treści – fotografie zapisuj jako JPEG (zwykle 70–80% jakości), grafiki z tekstem i ikonami w PNG;
• używaj nowoczesnych formatów – WebP lub AVIF zapewniają mniejsze pliki przy porównywalnej jakości;
• zastosuj fallback – podawaj kolejno AVIF, WebP, a na końcu JPEG/PNG w elemencie <picture>;
• skaluj obrazy do potrzeb – nie przesyłaj szerokości 4000 px, jeśli na stronie wyświetlasz 800 px;
• kompresuj narzędziami – TinyPNG, ShortPixel, JPEG Optimizer redukują rozmiar o 30–80%;
• automatyzuj w CMS – w WordPressie użyj ShortPixel, Imagify lub Robin Image Optimizer;
• zachowaj balans – unikaj zbyt agresywnej kompresji, monitoruj jakość wizualną.

Poradnik na ten temat: Optymalizacja zdjęć: TOP 7 wtyczek do WordPress i nie tylko

Kompresja treści na poziomie serwera

Włącz kompresję transferu dla plików tekstowych (HTML, CSS, JS):

• GZIP – szeroko wspierany i zwykle domyślnie włączony;
• Brotli – nowszy, zwykle skuteczniej zmniejsza pliki i bywa szybszy w dekompresji.
• Zstandard (zstd) – najnowszy standard (wspierany przez nowoczesne przeglądarki, np. Chrome 123+); oferuje rewolucyjną szybkość kompresji przy zachowaniu małego rozmiaru, idealny dla treści generowanych dynamicznie, gdzie liczy się czas procesora.

Przykładowe konfiguracje (dostosuj do środowiska):

Nginx – włączenie GZIP:

⁠gzip on; gzip_types text/plain text/css application/javascript application/json application/xml image/svg+xml; gzip_min_length 1024;

Nginx – włączenie Brotli (wymaga modułu):

⁠brotli on; brotli_comp_level 5; brotli_types text/plain text/css application/javascript application/json application/xml image/svg+xml;

Nginx – włączenie Zstandard (wymaga modułu ⁠ngx_http_zstd_module):

⁠zstd on; zstd_types text/plain text/css application/javascript application/json application/xml image/svg+xml;

Apache – GZIP (mod_deflate):

⁠AddOutputFilterByType DEFLATE text/html text/plain text/css application/javascript application/json application/xml image/svg+xml

Apache – Brotli (mod_brotli):

⁠AddOutputFilterByType BROTLI_COMPRESS text/html text/plain text/css application/javascript application/json application/xml image/svg+xml

Apache – Zstandard (wymaga modułu ⁠mod_zstd):

⁠AddOutputFilterByType ZSTD_COMPRESS text/html text/plain text/css application/javascript application/json application/xml image/svg+xml

Na hostingach o ograniczonych zasobach monitoruj zużycie CPU przy Brotli i Zstandard, a następnie dostosuj poziom kompresji (dla Zstd domyślny poziom jest zazwyczaj optymalny).

Minifikacja plików CSS i JavaScript

Minifikacja usuwa zbędne znaki (spacje, komentarze), nie zmieniając działania kodu i często daje 30–50% redukcji rozmiaru:

• JavaScript – UglifyJS, Terser;
• CSS – cssnano, CleanCSS;
• WordPress – LiteSpeed Cache, WP Rocket, W3 Total Cache (minifikacja i łączenie plików).

Zaawansowane algorytmy kompresji i nowoczesne trendy

Transformata Burrowsa–Wheelera i bzip2

BWT grupuje podobne znaki, co ułatwia dalszą kompresję (np. Huffmanem lub kodowaniem arytmetycznym). bzip2 często osiąga lepsze wyniki niż GZIP na dużych plikach tekstowych, kosztem szybkości.

Kodowanie arytmetyczne

Przypisuje symbole do ułamkowych części bitu i może zbliżać się do granicy entropii. Jest jednak bardziej złożone obliczeniowo.

Asymetryczne systemy liczbowe (ANS)

Opracowane przez Jarosława Dudę, ANS to „trzecia generacja” kodowania entropijnego — szybka i bardzo efektywna, stosowana m.in. w produktach Microsoft, Apple i Meta.

Wpływ kompresji na szybkość ładowania i SEO

Kompresja to jeden z najprostszych i najbardziej opłacalnych sposobów przyspieszania witryny, co przekłada się na realne korzyści w wynikach wyszukiwania.

Łącząc GZIP/Brotli/Zstandard, optymalizację obrazów (WebP/AVIF) oraz minifikację CSS/JS, często redukujesz całkowity rozmiar strony o 40–60%, a czasy FCP/LCP spadają zauważalnie — szczególnie w sieciach mobilnych.

Praktyczne narzędzia i wtyczki do kompresji

Aby usprawnić wdrożenia, rozważ poniższe rozwiązania:

• LiteSpeed Cache – kompresja GZIP/Brotli, minifikacja, optymalizacja obrazów;
• WP Rocket – cache, minifikacja, kompresja, lazy loading;
• W3 Total Cache – zaawansowana konfiguracja cache i minifikacji;
• ShortPixel – kompresja stratna/bezstratna, konwersja do WebP/AVIF;
• Imagify – trzy poziomy kompresji, wsparcie nowoczesnych formatów;
• TinyPNG – szybka kompresja online (obsługuje również JPEG/WebP);
• 7‑Zip – archiwizacja z algorytmami LZMA/LZMA2 dla bardzo wysokiej kompresji.

Artefakty kompresji i ograniczenia

Kompresja stratna to zawsze kompromis między rozmiarem a jakością. W JPEG mogą pojawiać się bloki 8×8 pikseli (efekt DCT), szczególnie w gładkich obszarach.

Dla większości zastosowań ustawienie jakości JPEG na 75–80% zapewnia znaczne zmniejszenie plików przy praktycznie niezauważalnych artefaktach.

Przyszłość kompresji i trendy

Kierunek rozwoju to kodeki lepiej modelujące ludzką percepcję (HEVC/H.265, AV1) i dynamiczna kompresja dostosowana do złożoności sceny wideo.

Coraz silniej wchodzą też metody oparte na sztucznej inteligencji, które inteligentniej przewidują nieistotne dla odbioru fragmenty, pozwalając usuwać jeszcze więcej danych bez strat jakościowych odczuwalnych dla użytkownika.