3. Связь глубины цвета‏ и количества цветов в изображении

При уменьшении глубины цвета уменьшается количество цветов, используемых в изображении, что, в свою очередь, приводит к уменьшению размера файла и ускорению его загрузки по сети. С уменьшением количества цветов границы областей изображения могут стать ступенчатыми, а цвета - более скучными, но при этом получается файл меньшего размера.

Глубина цвета – количество бит, использующихся для кодирования цвета.

N= , где N – количество цветов, i – глубина цвета. Наиболее распространено: 4,8,16,24 бит на точку.

11 Вопрос. Сжатие информации

• обратимые методы сжатия информации: метод упаковки, метод Хаффмана, метод RLE (пример сжатия для метода упаковки или RLE)‏

• Сжатие с регулируемой потерей информации (привести названия методов и их идеи)‏

Сжатие информации

Обратимые методы сжатия.

Метод упаковки

Суть: если в сжимаемом массиве данных присутствует только небольшая часть используемого алфавита, можно уменьшить количество бит, отводимых для кодирования символов.

Метод Хаффмана

Суть: часто встречающиеся символы кодируются короткими кодами, а редко встречающиеся — длинными.

Построение кода методом Хаффмана

• Строится кодовое дерево

• 1. Частоты встречаемости символов выписывают слева направо в порядке убывания (висячие вершины)‏

• 2. Просматривая вершины справа налево, выбирают 2 вершины с минимальными весами и объединяют (вес новой вершины = сумме весов объединенных)‏

3. Левое ребро получает метку 0, правое – 1

• 4. Повторяют шаги 2 и 3, пока не останется одна вершина. Ее вес =сумме частот встречаемости всех букв.

Чтобы получить код символа, нужно спустится к нему от корня дерева, выписывая метки на ребрах.

Метод RLE(кодирование с учётом повторений)

Суть: выявляются повторяющиеся последовательности данных и заменяются простой структурой — повторяющимся фрагментом и коэффициентом повторения

Эффективен для графических файлов с большими областями повторяющегося цвета. Для текстовых данных не эффективен

Идея сжатия

Во входной последовательности:

все повторяющиеся цепочки байтов заменяются на фрагменты {управляющий байт, повторяющийся байт}. Управляющий байт имеет значение 128 + количество повторений (т.о. старший бит = 1)‏

Все неповторяющиеся цепочки байтов заменяются на фрагменты {управляющий байт, цепочка неповторяющихся байтов}. Управляющий байт имеет значение 0 + количество неповторяющихся байтов (т.о. старший бит = 0)

Алгоритм рассчитан на деловую графику — изображения с большими областями повторяющегося цвета.

Размер файла при RLE кодировании может увеличиться, например, если применять его к обработанным цветным фотографиям

С регулируемой потерей

Алгоритм JPEG

Алгоритму передается битовая карта изображения и степень сжатия

1. Цвета пикселей переводятся из RGB-представления в YCbCr-представление (в цветовой модели YCbCr цвет представляется компонентами «яркость» Y, «цветоразность зеленый-красный» Сr и «цветоразность зеленый-синий» Сb).

2. В каждой второй строке и каждом втором столбце матрицы пикселей информация о цветовых компонентах Сb и Сr просто удаляется (!), что мгновенно уменьшает объем данных вдвое.

3. Оставшиеся данные подвергаются процедуре «сглаживания»

4. Затем данные сжимаются алгоритмом Хаффмана.

Алгоритм MP3

Алгоритму передается звуковой фрагмент и желаемый битрейт— количество бит для кодирования одной секунды звука.

1. Звуковой фрагмент разбивается на небольшие участки — фреймы , в каждом из них звук разлагается на составляющие звуковые колебания

2. Производится психоакустическая обработка — удаление маловажной для человеческого восприятия звуковой информации. Желаемый битрейт определяет, какие эффекты будут учитываться при сжатии, а также количество удаляемой информации.

3. На последнем этапе оставшиеся данные сжимаются алгоритмом Хаффмана.

Идеи алгоритмов MPEG

1. Метод «опорного кадра» — сохраняют не целиком кадры, а только их изменения. Закодировав первый кадр сцены и отличия остальных ее кадров от первого, можно получить очень большую степень сжатия.

2. Быстро сменяемые участки изображения кодируют с более низким качеством, чем статичные участки, — человеческий глаз не успевает рассмотреть их детально.

3. Хранят в одном файле несколько потоков данных (фильм, логотип, субтитры, и т. д.) Потоки накладываются друг на друга при воспроизведении. Такой способ позволяет, например, хранить субтитры в виде текста вместо изображений букв, логотип сохранить всего один раз, а не в каждом кадре, и т. п.