Выборки оригинала Коэффициенты dсt (округлены )

1264	0	-10		0	0	0	0		142	144	147	150	152	153	154	154
-14	-12	0	0	0	0	0	0		149	150	153	155	156	157	156	156
-14	0	0	0	0	0	0	0		157	158	159	164	161	160	159	158
0	0	0	0	0	0	0	0		162	162	163	163	162	160	158	157
0	0	0	0		0	0	0		162	162	162	162	161	158	156	155
0	0	0	0	0	0	0	0		160	161	161	161	160	158	156	154
0	0	0	0	0	0	0	0		160	160	161	162	161	160	158	157
0	0	0	0	0	0	0	0		160	161	163	164	164	163	161	160

Таблица квантования Коэффициенты после квантования

8	11	10	16	24	40	51	61
12	12	14	19	26	58	60	56
14	13	16	24	40	57	69	56
14	17	22	29	51	87	80	62
18	22	37	56	68	109	103	77
24	35	55	64	81	104	113	92
49	64	78	87	103	121	120	101
72	92	95	98	112	100	103	99

158158 158	0	-1	0	0	0	0	0
-2	-1	0	0	0	0	0	0
-1	-1	0	0	0	0	0	0
-1	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	0

Коэффициенты после обратного Восстановленные величины отсчетов

квантования

Приведенные данные показывают, что восстановленное изображение отличается от оригинала. Степень отличия и выводы, которые следуют из этого отличия, слушателям предлагается сделать самостоятельно.

Сокращение избыточности.

Дальнейшие операции алгоритма JPEG не связаны с потерями информации и включают: последовательное считывание в зигзагообразном порядке квантованных значений матрицы DCT, а также два этапа энтропийного сжатия, использующих метод кодирования длин серий и код Хаффмена. Необходимо отметить, что именно на этом этапе и обеспечивается основное сжатие информации, но оно оказывается возможным только благодаря достигнутой на предыдущих этапах "сортировке" исходных данных

После квантования коэффициентов DСT производится сокращение избыточности их последовательности с помощью модифицированного кода Хаффмана, дающего возможность кодирования со средней длиной кодового слова, меньшей одного бита на каждый коэффициент и называемого также кодом переменной длины (VLC) или арифметического кодирования. Для этого формируется линейная последовательность квантованных коэффициентов DСT блока путем их считывания в зигзагообразном порядке.

  Суть зигзагообразного считывания заключается в том, что матрица частотных коэффициентов преобразуется в последовательный код. При этом считывание членов матрицы начинается с левого верхнего угла и далее последовательно идет по диагоналям до правого нижнего угла. В результате этого все значащие члены матрицы группируются в начале полученной кодовой группы, а в ее конце, как правило, образуется непрерывная последовательность нулей. Здесь возникает первая возможность для сжатия кода: все нули в конце могут быть просто отброшены, а при декодировании - дописаны, исходя из того, что общее число членов в кодовой группе должно быть равно 64. Все другие непрерывные последовательности одинаковых величин сжимаются стандартным методом кодирования длин серий, когда сама последовательность величин заменяется всего двумя параметрами: значением величины и числом членов в последовательности. Полученная в результате зигзагообразного считывания последовательность кодируется следующим образом. Кодированию подвергаются пары чисел (RUN, LENGTH), образующиеся вследствие разбиения общего потока на участки. При этом RUN – число участков, начинающихся с нулевых квантованных значений DCT, а LENGTH – число шагов внутри участка до получения первого ненулевого значения. К этим последовательностям применяется кодовая таблица. На рисунке показана последовательность, полученная зигзагообразным считыванием таблицы “Коэффициентов после квантования” и кодирование с помощью кодовой таблицы Хаффмана.

01000 0001101 111 111 111 0111 111 10

На рисунке:

- 156 – постоянная составляющая предыдущего блока;

- код 10 – метка конца блока.

В рассмотренном примере блок будет закодирован потоком 01000 0001101 111 111 111 0111 111 10. Этот поток занимает 30 бит или 3,75 байта. Таким образом на уровне блока удалось достигнуть коэффициента сжатия около 17, поскольку исходный блок содержал 64 байта.

JPEG - 2000.

В 1998 году из состава группы JPEG выделилась группа JBIG (Joint Bi-level Image Group), разрабатывающая стандарты представления графической информации для специфических применений. Разработанные этой группой алгоритмы G3 и G4 для факсимильной передачи псевдополутоновых и цветных изображений стали частью стандартных протоколов факсимильной связи, утвержденных ITU. А тем временем группа JPEG разработала новую версию стандарта JPEG-2000, нацеленную на решение проблем, связанных с компромиссом между коэффициентом сжатия информации и качеством изображения.

    Технология сжатия JPEG стала применяться и для передачи подвижных изображений. Так, например, формат Motion JPEG (или просто MJPEG) описывает цифровой видеосигнал, представляющий собой последовательность изображений, сжатых по стандарту JPEG. Также алгоритм сжатия JPEG нашел свое отражение и в современных стандартах видеоконференцсвязи: H.261, H.263, Н.320, Н.323, Н.324. Но главное - JPEG-сжатие является основой алгоритма для обработки сигналов изображения в стандартах MPEG.

Некоторые практические советы по использованию JPEG.

Формат JPEG имеет два существенных недостатка:

• Многократное сохранение файла в этом формате ведет к прогрессирующему ухудшению качества изображения. По этой причине никогда не архивируйте изображения в формате JPEG, если только речь не идет о носителях информации, доступной только для чтения, вроде компакт-дисков. Кроме того, искажения будут проявляться и в случае, если фото формата JPEG будет скомбинировано с изображением другого формата, а затем записано со сжатием.

• Изображения, сохраненные в формате JPEG, не могут иметь прозрачных областей.

Определить ситуации, в которых целесообразно пользоваться форматом JPEG, легко. Применяйте данный формат во всех случаях, когда размер изображения по каждой из координат превышает 200 пикселей, а само изображение представляет собой полноценную цветную фотографию или образец художественной графики, включающий тонкие переливы цветов, наподобие тех, какие можно создать при помощи аэрографа или инструмента Gradient (Градиент).

Каждый из цветовых каналов R, G, B сжимается отдельно. Поэтому в формате JPEG могут храниться также полутоновые черно-белые изображения (такое изображение сжимается как один из цветовых каналов).

Таким образом, приведенный выше материал представляет собой основу для перехода к рассмотрению проблем обработки и сжатия движущихся изображений.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Цифровое преобразование изображений. Под ред. Проф. Р.Е Быкова. М.: “Горячая линия – Телеком” 2003 г. Стр. 172 – 182.

2. Брайс Р. Руководство по цифровому телевидению. М.: “ДМК Пресс, 2002 г. Стр. 20 – 34.

3. www.poiskinfo.net/stat/st40.php

4. http://college.biysk.secna.ru/fotoshop/chap_12/htm

12