27). Сжатие jpeg

JPEG не является просто алгоритмом – это целый набор методов сжатия изображений. Он является форматом файла. Более серьёзное кодирование элементов цветности, но не яркости. JPEG-сжатие сопровождается потерями. В процессе кодир-ния отбрасываются ненужные или невидимые человеком данные. Т.к. глазом человека плохо распознаются незначительные изменения цвета, а незначительные изменения интенсивности – гораздо лучше, то JPEG как раз использует эту способность цвето восприятия человеческого глаза. Схема JPEG специально разработана для сжатия цветных и полутоновых многоцветных изображений, т.е. фотографий, телевизионных заставок и т.п. Схема JPEG используется также для сжатия видеоизображений в стандарте MPEG.

Объем сжатых данных зависит от содержания исходного изображения и степень сжатия составляет 20:1 или 25:1 без заметной потери качества. JPEG используется только для изображений, имеющих пиксел-ую глубину более 5 – 6 битов на цветовой канал 68 тыс цветов. Пользователь может отрегулировать качество кодировщика JPEG, используя параметр Q-фактор – установка качества, кот измен от 1 до 100. Если Q = 1, создается сжатое изображение самого маленького размера и самого плохого качества. При Q =100 – размер сжатого JPEG – файла – максимальный и качество максимальное.

JPEG основан на схеме кодирования, базирующейся на дискретных косинус преобразованиях (DCT). Эти преобразования всегда выполн с потерями, но обеспечив высокую степень сжатия при минимальных потерях данных. JPEG эффективнее всего применять к многоцветным изображениям, в которых различие между соседними пикселями незначительное.

28). Этапы сжатия jpeg

JPEG основан на схеме кодирования, базирующейся на дискретных косинус преобразованиях (ДКП). Эти преобразования всегда выполн с потерями, но обеспечив высокую степень сжатия при минимальных потерях данных. JPEG эффективнее всего применять к многоцветным изображениям, в которых различие между соседними пикселями незначительное.

1). ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ В ОПТИМАЛЬНОЕ ЦВЕТОВОЕ ПРОСТР-ВО: JPEG преобразовывает каждый компонент цветовой модели отдельно и обеспечивает полную независимость преобразования от модели цветового пространства. Причем преобразуются они в модель YUV или YCbCr, где Y – компонент яркости, а U(Cb) и V(Cr) – компоненты цветности.

RGB – YUV:

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

U = -0.1687R – 0.3313G + 0.5B + 128

V = 0.5R – 0.4187G – 0.0813B + 128

Обратное преобразование:

YUV – RGB:

R = Y + 1.402(Cr - 128)

G = Y – 0.34414(Cb - 128) – 0.71414(Cr - 128)

B = Y + 1.772(Cb - 128)

2). СУБДИСКРЕТИЗАЦИЯ КОМП-ОВ ЦВЕТНОСТИ усреднением групп пикселей: субдискретизация осуществляется за счет уменьшения количества пикселей для каналов цветности. При поступлении несжатых данных в общепринятом формате (одинак разрешение для всех цвет каналов), компрессор JPEG уменьшает разрешение каналов цветности путем субдискретизации или устранением групп пикселей. Канал яркости всегда остается с полным разрешением (т.е. дискретизация яркости 1:1), для обоих каналов цветности производится субдискретизация 2:1 в горизонтальном направлении и 1:1 или 2:1 в вертикальном. Пиксель цветности после субдискрет-ии охватывает ту же область, что и блок 2:1 или 2:2 пикселей яркости. Эти процессы соответственно наз 2h1v или 2h2v – дискретизацией.

3). Применение ДКП для уменьшения избыт-ти данных: применяется ДКП к каждому блоку 8*8 пикселей. Преобразует пространственное представление изображения в его спектральное представление. М/о разделить высокочастотную и низкочастотную информацию и отбросить высокочастотную инф-ю без потери низкочастотной инф-ии, т.к. именно высокочастот инф-ия практически не восприним человеч глазом. Воздействуя на спектрал представление, м/о балансир-ть м/у качеством воспроизведения изображ-я и степенью сжатия.

4). КВАНТОВАНИЕ кажд блока коэф-ов ДКП: прежде, чем отбросить определенный объем информации, компрессор делит каждое выходное значение ДКП на коэффициент квантования, округляя полученный результат до целого. Коэффициент квантования – величина, обратная Q-фактору. Чем больше коэффициент квантования, тем больше данных теряется, т.к. реальное ДКП значение представляется все менее и менее точно. На этом этапе JPEG-компрессор управляется установкой качества (Q-фактора).

5). КОДИРОВАНИЕ РЕЗУЛЬТИР-Х КОЭФФ-ОВ с применением алг Хаффмана: т.к. результирующие коэффициенты содержат значительный объем избыточных данных, сжатие по алгоритму Хаффмана позволяет без потерь удалить избыточность информации, уменьшив объем данных.