5.5.5.1. Сжатие изображений

Растровый формат, используемый в современных цифровых преобразователях изображений, предусматривает кодирование изображений в формате по три байта на пиксель, что приводит к созданию громоздких, неудобных в работе растровых файлов. Специально для этого формата было разработано множество схем сжатия, предназначенных для уменьшения места, за­нимаемого подобными файлами на диске.

[69 слайд]

5.5.5.2. Формат gif

Одной из таких схем является формат GIF (Graphic Interchange Format), разработанный компанией CompuServe. Используемый в ней метод заключается в уменьшении количества цветовых оттенков пикселя до 256, в результате чего цвет каждого пикселя может быть представлен одним байтом вместо трех. С помощью таблицы, называемой цветовой палитрой, каждый из допустимых цветовых оттенков пикселя ассоциируется с некоторой комбинацией цветов "красный-зеленый-синий". Изменяя используемую палитру, можно изменять цвета, появляющиеся в изображении.

Обычно один из цветов палитры в формате GIF воспринимается как обозначение "прозрачности". Это означает, что в закрашенных этим цветом участках изображения отображается цвет того фона, на котором оно находится. Благодаря этому и относительной простоте использования изображений формат GIF полу­чил широкое распространение в тех компьютерных играх, где множество раз­личных картинок перемещается по экрану. Кроме того, формат GIF позволяет эффективно сжимать изображения, состоящие из блоков одного цвета с четкими границами (как, напри­мер, в цветной мультипликации).

[70 слайд]

5.5.5.3. Формат jpeg

Другим примером системы сжатия изображений является формат JPEG. Это стандарт, разработанный ассоциацией Joint Photographic Experts Group в рамках организации ISO. Формат JPEG показал себя как эффективный метод представления цветных фотографий. Именно по этой причине данный стандарт используется производителями современных цифровых фотокамер. Следует ожидать, что он окажет немалое влияние на область цифрового представления изображений и в будущем.

Стандарт JPEG включает несколько способов представления изображения, каждый из которых имеет собственное назначение. Например, когда требуется максимальная точность представления изображения, формат JPEG предлагает режим "без потерь".

[71 слайд]

В этом режиме экономия места достигается посредством запоминания различий между последовательными пикселями, а не яркости каждого пикселя в отдельности. Согласно теории, в большинстве случаев степень различия между соседними пикселями может быть закодирована более короткими битовыми комбинациями, чем собственно значения яркости отдельных пикселей. Существующие различия кодируются с помощью кода переменной длины, который применяется в целях дополнительного сокращения используемой памяти.

При использовании режима "без потерь" создаваемые файлы растровых изображений настолько велики, что они с трудом обрабатываются методами современной технологии, а потому и применяются на практике крайне редко.

[72 слайд]

Большинство существующих приложений использует другой стандартный метод формата JPEG - режим "базовых строк". В этом режиме каждый из пикселей также представляется тремя составляющими, но в данном случае это уже один компонент яркости и два компонента цвета.

Режим "базовых строк" стандарта JPEG использует особенность человеческого зрения (а именно разную чувствительность к изменениям яркости и цвета), ко­дируя компонент яркости каждого пикселя, но усредняя значение цветовых компонентов для блоков, состоящих из четырех пикселей, и записывая цветовые компоненты только для этих блоков. В результате окончательное представление изображения сохраняет внезапные перепады яркости, однако оставляет размытыми резкие изменения цвета. Преимущество этой схемы состоит в том, что каждый блок из четырех пикселей представлен только шестью значениями (четыре показателя яркости и два - цвета), а не двенадцатью, которые необходимы при использовании схемы из трех показателей на каждый пиксель.

[73 слайд]

Дополнительной экономии места можно достичь с помощью записи информации, определяющей изменения компонентов яркости и цвета, а не их абсолютных значений. Полученная в результате битовая комбинация дополнительно сжимается с использованием кодов переменной длины. В результате применение режима "базовых строк" формата JPEG позволяет получать цветные изображения приемлемого качества, размер которых находится в соотношении 1:20 с размером растровых файлов, в которых для представления каждого пикселя используется трехбайтовая схема, используемая в большинстве существующих сканеров.

[74 слайд]