4 Сжатие изображений по блочному алгоритму jpeg.

Как известно, все множество цветовых оттенков может быть задано различными пропорциями яркости трех цветовых составляющих, - в частности, красного (Red – R), зеленого (Green – G) и голубого (Blue – B). В памяти компьютера изображение чаще всего представляется как матрица (растр) точек - пикселей.

(Наряду с таким «растровым» представлением существует и так называемое «векторное», когда элементы изображения - кривые – описываются математическими уравнениями. К «векторному» описанию изображения применимы способы сжатия данных без потерь. Здесь мы будем говорить о методах, применяемых по отношению к растровым изображениям).

Каждому пикселю отвечает три кодовых слова, характеризующих яркость составляющих RGB. Чаще всего для каждого из них отводится один байт (именно так кодируются цвета пикселей например в популярных графических форматах tif и bmp).

Особенности человеческого зрения заключаются, в частности, в том, что глаз слабо различает мелкие детали изображения и более чувствителен к изменениям яркости, чем к цветовым переходам. Эти особенности использует популярный алгоритм сжатия с потерями информации JPEG. В настоящее время широко используется «блочная» версия алгоритма, в которой все изображение разбивается на блоки 8х8 и в дальнейшем эти блоки «огрубляются» таким образом, чтобы код, который их описывает, стал как можно короче (исходное описание каждого такого блока требует 8х8х3=192 байта).

Контрольные вопросы:

1. Почему сжатие с потерями используется в основном как кодирование изображений и звука?

2. Поясните суть методов «кодирования повторов» и кодирование по Лемпелю-Зиву.

3. В чем отличия «блочного» и «волнового» кодирования изображений в стандарте JPEG?

4. Какие преимущества при сжатии звуковой информации дает детальное знание особенностей источников звука.

5. Неравномерное кодирование особенно эффективно, когда когда объем алфавита n не равен степени двойки. Объясните это.

6. Что такое «префиксность» применительно к кодированию?

7. Поясните процедуру построения кода Хаффмена ?

8. В чем особенности однопроходного и двухпроходного кода Хаффмена?

Лекция № 24

Тема: Архивация информации. Программы-архиваторы: виды и функции

1. Архиваторы

Одним из наиболее распространенных видов системных программ являются программы, предназначенные для архивации, упаковки файлов путем сжатия хранимой в них информации.

Сжатие информации — это процесс преобразования информации, хранящейся в файле, в результате которого уменьшается ее избыточность, соответственно, требуется меньший объем Памяти для хранения.

Сжатие информации в файлах производится за счет устранения избыточности различными способами, например за счет упрощения кодов, исключения из них постоянных битов или представления повторяющихся символов или повторяющейся последовательности символов в виде коэффициента повторения и соответствующих символов. Применяются различные алгоритмы подобного сжатия информации.

Сжиматься могут как одни, так и несколько файлов, которые в сжатом виде помещаются в так называемый архивный файл, или архив.

Архивный файл — это специальным образом организованный файл, содержащий в себе один или несколько файлов в сжатом или несжатом виде и служебную информацию об именах файлов, дате и времени их создания или модификации, размерах и т. д.

Целью упаковки файлов обычно являются обеспечение более компактного размещения информации на диске, сокращение времени и, соответственно, стоимости передачи информации по каналам связи в компьютерных сетях. Кроме того, упаковка в один архивный файл группы файлов существенно упрощает их перенос с одного компьютера на другой, сокращает время копирования файлов на диски, позволяет защитить информацию от несанкционированного доступа, способствует защите от заражения компьютерными вирусами.

Под степенью сжатия понимают отношение размеров сжатого файла и исходного, выраженное в процентах.

Степень сжатия зависит от используемой программы сжатия, метода сжатия и типа исходного файла. Лучше всего сжимаются файлы графических образов, текстовые файлы, файлы данных, степень сжатия которых может достигать 5 — 40%, меньше сжимаются файлы исполняемых программ и загрузочных модулей — 60 — 90%. Почти не сжимаются архивные файлы. Программы для архивации отличаются используемыми методами сжатия, что соответственно влияет на степень сжатия.

Архивация (упаковка) — помещение (загрузка) исходных файлов в архивный файл в сжатом или несжатом виде.

Разархивацияия (распаковка) — процесс восстановления файлов из архива точно в таком виде, какой они имели до загрузки в архив. При распаковке файлы извлекаются из архива и помещаются на диск или в оперативную память.

Программы, осуществляющие упаковку и распаковку файлов, называются программами-архиваторами.

Большие по объему архивные файлы могут быть размещены на нескольких дисках (томах). Такие архивы называются многотомными. Том — это составная часть многотомного архива. Создавая архив из нескольких частей, можно записать его части на несколько носителей.