ISO 9660は、1988年に国際標準化機構（ISO）によって公開された、光ディスクメディア用のファイルシステム標準です。異なるオペレーティングシステムやコンピューティングプラットフォーム間でデータ交換できるように、プラットフォームに依存しない形式として設計されました。ISO 9660は、CD-ROMやその他の光ディスクに格納されたファイルの論理レイアウト、ディレクトリ構造、およびメタデータ形式を定義します。
ISO 9660の重要な機能の1つは、そのシンプルさと互換性です。この標準は、ファイル名、ディレクトリの深さ、および全体的なファイルシステム構造に制限を課し、最大の相互運用性を確保します。ファイル名は、3文字の拡張子（8.3形式と呼ばれることが多い）を持つ8文字に制限され、大文字、数字、およびアンダースコアのみを含めることができます。ディレクトリ名には同じ制限があり、最大ディレクトリ深さは8レベルです。
ISO 9660は、最上位レベルにルートディレクトリがあり、その下にサブディレクトリが分岐する階層ディレクトリ構造を定義します。各ディレクトリはファイルシステム内の個別のレコードとして格納され、その中に含まれるファイルとサブディレクトリに関するメタデータが含まれます。このメタデータには、ファイル名、サイズ、作成日、およびディスク上の場所が含まれます。
ISO 9660ファイルシステム内のファイルは、連続したデータブロックとして格納され、各ファイルは1つ以上の論理ブロックを占有します。論理ブロックのサイズは通常2048バイトですが、標準では他のサイズも許可されています。各ファイルには、ファイル識別子と呼ばれる一意の識別子が割り当てられ、ディレクトリ構造内でファイルを特定するために使用されます。
ISO 9660はまた、追加の機能と柔軟性を提供するいくつかの拡張機能と交換レベルも定義しています。最も一般的に使用される拡張機能はJolietと呼ばれ、より長いファイル名（最大64文字）を許可し、国際的な使用のためにUnicode文字をサポートします。もう1つの拡張機能であるRock Ridgeは、ファイルのパーミッション、所有権、シンボリックリンクなどのPOSIXファイルシステムセマンティクスを追加します。
ISO 9660標準は、レベル1、レベル2、レベル3として知られる3つの交換レベルを定義します。レベル1は最も制限が厳しく互換性が高く、ファイル名とディレクトリの深さに最も厳しい制限があります。レベル2はこれらの制限の一部を緩和し、より長いファイル名（最大31文字）とより深いディレクトリ構造（最大32レベル）を許可します。レベル3は、ディスク上の非連続な部分に分割できるマルチエクステントファイルを許可することにより、ISO 9660の機能をさらに拡張します。
ISO 9660ファイルシステムを作成する場合、データはディスク上のいくつかの異なる領域に編成されます。最初の領域はシステム領域で、ボリューム記述子やブートレコードなど、ディスク自体に関する情報が含まれています。2番目の領域はデータ領域で、実際のファイルとディレクトリデータが含まれています。
データ領域内では、ファイルとディレクトリは論理ブロックとエクステントに編成されます。エクステントは、ファイルまたはディレクトリを構成する論理ブロックの連続したシーケ ンスです。ファイルは、サイズとディスクのレイアウトに応じて、単一のエクステントに格納するか、複数のエクステントに分割できます。
ISO 9660ファイルシステム内の特定のファイルまたはディレクトリを見つけるために、オペレーティングシステムはシステム領域からプライマリボリューム記述子（PVD）を読み取ります。PVDには、ルートディレクトリの場所と論理ブロックのサイズなど、ファイルシステムに関する重要な情報が含まれています。そこから、オペレーティングシステムはディレクトリ階層をトラバースし、ファイル識別子に従って個々のファイルを見つけることができます。
ISO 9660の制限の1つは、その読み取り専用性質です。ISO 9660ディスクが作成されると、ファイルシステム全体を再作成せずにその内容を変更することはできません。これにより、ライブオペレーティングシステムやデータベースなど、データを頻繁に更新する必要があるユースケースには適していません。
その制限にもかかわらず、ISO 9660は今日でもソフトウェア、マルチメディアコンテンツ、アーカイブデータの配布に広く使用されています。そのシンプルさ、互換性、堅牢性は、さまざまなプラットフォームでアクセスする必要がある読み取り専用データに最適な選択肢です。
要約すると、ISO 9660は、データを格納して交換するためのシンプルで互換性があり、プラットフォームに依存しない方法を提供する、光ディスク用の標準化されたファイルシステム形式です。その階層ディレクトリ構造、メタデータ形式、および論理ブロックレイアウトにより、さまざまなオペレーティングシステムとコンピュ ーティングプラットフォーム間で最大の相互運用性が確保されます。読み取り専用性質やファイル名とディレクトリの深さに関する制限など、いくつかの制限がありますが、ISO 9660はデータ配布とアーカイブの広く使用され、貴重な標準です。
ファイル圧縮は冗長性を減らすことで、同じ情報がより少ないビットで済むようにします。どこまで圧縮できるかの上限は情報理論によって定められています。可逆圧縮の場合、その限界はソースのエントロピーです（シャノンの ソース符号化定理 と彼の1948年の独創的な論文 「通信の数学的理論」を参照）。非可逆圧縮の場合、レートと品質のトレードオフは レート歪み理論によって捉えられます。
ほとんどの圧縮プログラムには2つの段階があります。まず、モデルがデータ内の構造を予測または公開します。 次に、コーダーがそれらの予測をほぼ最適なビットパターンに変換します。古典的なモデリング ファミリーはレンペル–ジブです。 LZ77 (1977) とLZ78 (1978)は、繰り返される部分文字列を検出し、生のバイトの代わりに参照を出力します。 コーディング側 では、 ハフマン符号化 （元の論文 1952を参照）は、より可能性の高いシンボルに短いコードを割り当てます。 算術符号化 と 範囲符号化 は、エントロピー限界に近づけるためのよりきめ細かい代替手段であり、現代の 非対称数系（ANS） は、高速なテーブル駆動の実装で同様の圧縮を実現します。
DEFLATE（gzip、zlib、ZIPで使用）は、LZ77とハフマン符号化を組み合わせたものです。その仕様は公開されています： DEFLATE RFC 1951、zlibラッパー RFC 1950、およびgzipファイル形式 RFC 1952。Gzipはストリーミング用にフレーム化されており、明示的に ランダムアクセスを提供しようとはしません。PNG画像は、PNG仕様書によれば、DEFLATEを唯一の圧縮方法として標準化しています（最大32 KiBのウィンドウ）。 「圧縮方法0… deflate/inflate… 最大32768バイト」 および W3C/ISO PNG第2版。
Zstandard (zstd): 非常に高速な 解凍で高い圧縮率を実現するために設計された、新しい汎用圧縮プログラムです。この形式は RFC 8878 （ HTMLミラーも参照）および参照仕様書 GitHubで文書化されています。gzipと同様に、基本フレームは ランダムアクセスを目的としていません。zstdのスーパーパワーの1つは辞書です。コーパスからの小さなサンプルで、多数の小さなファイルや類似のファイルで 圧縮を劇的に改善します（ python-zstandard辞書ドキュメント および Nigel Taoの実例を参照）。実装は、「非構造化」と「構造化」の両方の辞書を受け入れます （ディスカッション）。
Brotli: ウェブコンテンツ（例：WOFF2フォント、HTTP）に最適化されています。静的辞書と DEFLATEのようなLZ+エントロピーコアを組み合わせます。仕様は RFC 7932で、2WBITS−16のスライディングウィンドウ（WBITSは[10, 24]、1 KiB−16 Bから 16 MiB−16 Bまで）と、 ランダムアクセスを試みないことも記されています。Brotliは、ウェブテキストでgzipをしばしば上回り、高速にデコードします。
ZIPコンテナ: ZIPは、さまざまな圧縮方法 （deflate、store、zstdなど）でエントリを保存できるファイルアーカイブです。事実上の標準はPKWAREのAPPNOTEです（ APPNOTEポータル、 ホストされているコピー、およびLCの概要 ZIPファイル形式（PKWARE） / ZIP 6.3.3を参照）。
LZ4は、控えめな圧縮率で生の速度を目標としています。その プロジェクトページ （「非常に高速な圧縮」）と フレーム形式を参照してください。メモリ内キャッシュ、テレメトリ、または解凍がRAM速度に近い必要があるホットパスに最適です。
XZ / LZMAは、比較的遅い圧縮で密度（優れた圧縮率）を追求します。XZはコンテナです。 重労働は通常、LZMA/LZMA2（LZ77のようなモデリング+範囲符号化）によって行われます。 .xzファイル形式、 LZMA仕様（Pavlov）、およびLinuxカーネルのメモ XZ Embeddedについてを参照してください。XZは通常、gzipを上回り、高圧縮率の最新コーデックとしばしば競合しますが、エンコード時間は遅くなります。
bzip2は、 Burrows–Wheeler変換（BWT）、move-to-front、RLE、およびハフマン符号化を適用します。通常、gzipよりも小さいですが遅いです。 公式マニュアル およびmanページ （Linux）を参照してください。
「ウィンドウサイズ」は重要です。DEFLATE参照は32 KiBしか遡れません （RFC 1951 およびPNGの32 KiBキャップ ここに記載）。Brotliのウィンドウは、約1 KiBから16 MiBの範囲です （RFC 7932）。Zstdは、レベルごとにウィンドウと検索深度を調整します （RFC 8878）。基本的なgzip/zstd/brotliストリームは、シーケンシャルデコード用に設計されています。基本形式は ランダムアクセスを約束しませんが、コンテナ（例：tarインデックス、チャンク化されたフレーミング、または形式固有のインデックス）でそれを階層化できます。
上記の形式は可逆です。正確なバイトを再構築できます。メディアコーデックはしばしば非可逆です。 より低いビットレートを達成するために、知覚できない詳細を破棄します。画像では、古典的なJPEG（DCT、量子化、エントロピー 符号化）は ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1で標準化されています。音声では、MP3（MPEG-1 Layer III）とAAC（MPEG-2/4）は、知覚モデルとMDCT変換に依存しています（ ISO/IEC 11172-3、 ISO/IEC 13818-7、およびMDCTの概要 こちらを参照）。非可逆と可逆は共存できます（例：UIアセット用のPNG、画像/動画/音声用のWebコーデック）。
理論： シャノン 1948 · レート歪み · 符号化： ハフマン 1952 · 算術符号化 · 範囲符号化 · ANS. フォーマット： DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · LZ4フレーム · XZ形式. BWTスタック： Burrows–Wheeler (1994) · bzip2マニュアル. メディア： JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
結論：データと制約に合った圧縮プログラムを選択し、実際の入力で測定し、 辞書とスマートフレーミングによる利点を忘れないでください。適切な組み合わせで、 より小さなファイル、より速い転送、より軽快なアプリを手に入れることができます—正確さや移植性を犠牲にすることなく。
ファイルの圧縮は、ファイルやファイルのサイズを減らすプロセスで、通常はストレージスペースを節約したり、ネットワークを介した伝送を高速化するために使用されます。
ファイルの圧縮は、データの冗長性を識別して削除することで機能します。それはアルゴリズムを使用して、元のデータをより小さいスペースでエンコードします。
ファイルの圧縮の主要な2つのタイプはロスレス圧縮とロッシー圧縮です。ロスレス圧縮では、元のファイルを完全に復元することができますが、ロッシー圧縮ではデータ品質の若干の損失を伴うより大きなサイズの削減が可能になります。
ファイルの圧縮ツールの人気の例はWinZipで、ZIPとRARを含む複数の圧縮形式をサポートしています。
ロスレス圧縮では品質は変わりません。しかし、ロッシー圧縮では、それほど重要ではないデータを削除してファイルサイズをより大幅に削減するため、品質の低下が目立つことがあります。
はい、データの整合性の面では、特にロスレス圧縮ではファイルの圧縮は安全です。しかし、他のファイルと同様に、圧縮ファイルはマルウェアやウイルスの標的になる可能性があるため、常に信頼することができるセキュリティソフトウェアを用意しておくことが重要です。
ほぼすべてのタイプのファイルが圧縮可能であり、テキストファイル、画像、音声、動画、ソフトウェアファイルなどがあります。ただし、圧縮可能なレベルは、ファイルタイプによって大幅に異なることがあります。
ZIPファイルは、1つ以上のファイルのサイズを減らすためにロスレス圧縮を使用するファイル形式の一種です。ZIPファイルの中の複数のファイルは、実質的に1つのファイルにまとめられるため、共有も簡単になります。
技術的にははい、ですが、さらなるサイズ縮小は最小限で、あるいは逆効果となる可能性があります。既に圧縮されたファイルを圧縮すると、圧縮アルゴリズムによって追加されたメタデータにより、そのサイズが増えることがあります。
ファイルを解凍するには、通常、解凍ツールやアンジッパーといったツール、例えばWinZipや7-Zipが必要です。これらのツールは、圧縮形式から元のファイルを抽出することができます。