Фрактальное сжатие.

Фрактальное кодирование – это математический процесс, применяемый для кодирования растров, которые содержат реальные изображения. В результате образуется совокупность математических данных, описывающих фрактальные свойства изображения. Фрактал – структура, состоящая из подобных форм и рисунков, встречающихся во множестве в данном изображении. Фракталы описываются математически и создаются с помощью простых алгоритмов и незначительного количества данных. Фракталы подбираются путем применения масштабирования, поворота, зеркального отображения начальных кусочков изображения. Обнаружив совпадение, программа создает описание фрактала. Обработав таким образом всю поверхность, получается система математических уравнений, называемая фрактальными кодами. Различие между векторной и фрактальной графикой состоит в том, что фрактальное описание создается из реальных объектов изображения, а векторные и трехмерные объекты – это часто искусственные структуры. Процесс кодирования требует огромного количества вычислений, для поиска фракталов в изображении требуются миллионы итераций. Процесс кодирования прост: требуется лишь интерпретировать фрактальные коды в растровое изображение.

Преимущества:

1. возможность масштабировать фрактальные изображения без введения артефактов и «лестничного» эффекта.

2. размер данных, используемых для записи фрактальных кодов, значительно меньше реальных растровых данных. Степень сжатия приблизительно 200:1.

.FIF – формат для этого сжатия. Фрактальное сжатие сопровождается потерями, т.к. процесс сравнения фракталов не предусматривает поиска точного их соответствия. Ищется наилучшее соответствие на основании параметров сжатия. Процессом кодирования можно управлять, подбирая то состояние, в котором изображение не имеет потерь. Фрактальное сжатие – процесс асимметричный. Сжатие в тысячи и десятки тысяч раз больше, чем декодирование информации.

Mpeg – сжатие.

MPEG – экспертная группа по кинематографии. Применяется метод асимметричного сжатия, т.е. процесс сжатия более сложный, чем распаковка. Формат удобен, когда данные записываются однажды, читаются не достаточно часто. В MPEG применяются 2 вида сжатия:

1. внутрикадровое кодирование (подобно JPEG);

2. межкадровое кодирование (основано на кодировании с предсказанием и интерполятивном кодировании).

Кодирование с предсказанием – т.к последовательные кадры содержат множество идентичных данных, то достаточно закодировать лишь различия, т.е. различия в информации этих кадров. Интерполятивное кодирование – межкадровое кодирование, компенсирующее движение, позволяет уменьшить размер данных за счет двунаправленного предсказания. Двунаправленное предсказание кодирует на основе различий между ним, предыдущим и последующим кадром. Для поддержки межкадрового и внутрикадрового кодирования поток MPEG содержит 3 типа закодированных кадров: 1. I – кадры – исходные; 2. P – кадры – предсказуемые; 3. B – кадры – двунаправленной интерполяции.

I – используется для внутрикадрового кодирования. P – кодирование с предсказанием. B – на которых осуществляется двунаправленное кодирование. В I-кадр записан один кадр видеоданных, который никак не связан с информацией любого другого кадра. Каждый поток данных MPEG начинается с этого кадра. P-кадр содержит различия между текущим кадром и последующим I или P. B-кадр состоит из различий между текущим кадром и двумя кадрами: предыдущим и последующим I или P. Данные в MPEG отображаются не в том порядке, в котором записываются, т.к. B-кадры связаны с двумя кадрами, последние должны быть декодированы раньше, чем сам B. Отображаться же они будут в последовательности: 0312645.

I – 150 кбит;

P – 50 кбит;

B – 20 кбит.

Применение P и B кадров необязательно. Кодирование только I-кадров соответствует кодированию JPEG. Такое кодирование осуществляется в режиме реального времени. Процесс кодирования и декодирования I-кадров гораздо проще, но степень сжатия значительно меньше.