Grafikus formátumú jpeg - leírás és tömörítés algoritmusok, matrixblogmatrixblog

Helló mindenkinek, ma egy kicsit megnézzük a JPEG képformátumot, valamint az adattömörítési algoritmusokat, veszteség nélkül és veszteség nélkül.

A grafikus JPEG formátum az egyik legnépszerűbb. Számos előnye van, ezért nagyon elterjedt és széles körben támogatott. De ez nem az egyetlen formátum, amely megfelel a fotónak, és használata számos buktatót hoz, amelyeket figyelembe fogunk venni.

Az utolsó cikk, „A digitális képek - pixel felbontás és színmélység,” világossá vált, hogy a 6 megapixeles képeket a JPEG képfájl formátumban tárolt 24 bites színmélység (8 bit csatornánként) kell a mérete 18 MB. Ha 48 bit (16 bites / csatorna) színmélységet használ, akkor a fényképeknek akár 36 MB-nak is kell lenniük. A kép súlyának csökkentésére irányuló vágy a tömörítési algoritmusok létrehozásához vezetett.

Veszteségmentes tömörítés

A tömörítés elve az adatok titkosítása oly módon, hogy a kimeneti fájl kisebb, mint az eredeti. Képzeljünk el például egy 30 számjegyből álló sorozatot:

9 7 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 9 9 9 9 9 6 7 6 3 7 6 5 5 5 5 5 5

Ha egyetértünk abban, hogy az "n / B" szimbólum a B szám n-es ismétlését jelenti, akkor a 30 számot az alábbiak szerint alakíthatjuk át:

9 7 3 "9/0" "6/9" 6 7 6 3 7 6 "6/5"

Első pillantásra természetesen csak 15 számjegyre van szükségünk. 100% -osan visszaállíthatja az eredeti sorozatot, ezért nincs adatvesztés. Ez veszteségmentes tömörítési elv.

A veszteségmentes tömörítést például népszerű ZIP archivátorok használják, amelyek általában különböző típusú adatokkal vannak ellátva. Az eredeti adatok 100% -os helyreállítása ideális valamilyen általános csomagoláshoz - pl. Számítógépes programokhoz, szövegekhez és fényképekhez JPEG formátumban. A tényleges tömörítési algoritmus természetesen sokkal bonyolultabb, mint a fenti példa, az adatok statisztikai redundanciáját használja. A tömörítés mértéke, vagy az eredeti adatok méretének aránya a tömörítettekhez, nagymértékben függ a tartalomtól - annál nagyobb az adat redundanciája, annál többet lehet csökkenteni. A grafika tekintetében a tömörítési szintet a monoton képek esetében lehet elérni.

Hibás tömörítés

Veszteséggel történő tömörítés esetén a felesleges és érdektelen részek (számok, betűk, szavak stb.) Törlésre kerülnek. Példa lehet ez a cikk jelentős csökkentése egy tizedik vagy valamilyen megjegyzésre. A fő gondolat továbbra is fennáll, a kis részleteket azonban visszavonhatatlanul elveszítik. Soha nem lesz lehetséges az eredeti helyreállítása, bár a csonka verzió általában az eredetihez hasonlít a szemantikai tartalomhoz. Ha a tömörítési arány megnövekedett, az eredeti és a másolat minősége vagy hasonlósága csökken.

tartalmi tudás lehetővé teszi számunkra, hogy egy ilyen tömörítési algoritmust, hogy véglegesen törölni az elemeket voltak láthatók a lehető legkisebb, és a tömörített eredmény szubjektíve legjobb hasonlított az eredetire. A JPEG tömörítés formátum veszteséges tömörítés érdekében, hogy minimalizálják a fájl mérete, de a lehető legkisebb mértékben torzítja a képet.

JPEG grafikus formátum - egy kis leírás

A JPEG-fájl grafikus formátumának végleges mentése nem csak a kiválasztott tömörítési aránytól, hanem a fotó tartalmától is függ. Az éles fotók tele vannak apró részletekkel (például egy mezővel vagy fűvel), és sokkal kevésbé tömöríthetők, mint például egy defocus háttérrel rendelkező portré.

A kódolási algoritmus a JPEG grafikus formátumban egyszerűen a következőképpen írható le:

1. Az RGB színmodell bemeneti képe átalakul YCbCr modellre, amely külön tárolja az Y fénysávcsatornát és a két Cb és Cr színösszetevőt. Hasonló átviteli módszert használnak a televízióban, a PAL rendszerben vagy az L * a * b színmodellben.
2. Az YCbCr fordításának oka, hogy a szem sokkal kevésbé érzékeny a színváltozásokra, mint a fényességre. Más szavakkal, a színek sokkal jobban tömöríthetők, mint a fényerő, és a szem nem veszi észre ezt a tömörítést. Ez önmagában jelentősen csökkenti a JPEG fájl végleges grafikus formátumának méretét.
3. A következő lépés egyformán vonatkozik a Y, Cb és Cr komponensek, amikor JPEG kép van osztva 8x8 képpontos, és bennük, használva az úgynevezett diszkrét koszinusz transzformáció (DCT), a keresett két minta.
4. Végül az eredmény továbbra is a JPEG veszteségmentes tömörítést alkalmazza, és az eredmény grafikus JPEG fájlformátumként (jpg kiterjesztés) kerül mentésre.

A JPEG fájlok grafikus formátumának hátrányai

A JPEG grafikus formátum, bár nagyon népszerű, számos hátránnyal rendelkezik:

1. A JPEG formátumú képfájl nem támogatja a magasabb színmélységet, és mindig a "csak" 24 bit (azaz 8 bites / csatorna) színmélységgel működik. Ezért nem engedélyezi a csatornánként 12 bitesnél több szín használatát, például RAW formátumban.
2. A JPEG formátum nem támogatja az átláthatóságot, és nem képes képeket átlátszó háttérrel menteni. Az átláthatóság megteremtése a számítógépes grafika és a kollázs gyakran szükség van, és ezért szükséges, hogy igénybe más képformátum (TIFF. PNG, GIF. PSD, stb.)
3. A használt tömörítési módszer miatt a JPEG tömörítési formátum nem alkalmas grafikák tárolására (rajzok, grafikák, diagramok, ikonok, képernyőképek stb.). A JPEG tömörítési algoritmus sorokban és betűkkel jelenik meg, kenés van, így megjelenésük és olvashatóságuk romlik.
4. A grafikus JPEG formátum nem támogatja az animációt (mozgóképek). Ez GIF vagy Flash adatterület.
5. A JPEG fájlok grafikus formátuma nem támogatja a veszteségmentes tömörítést. A tömörítés mindig veszteség, azonban magas színvonalú, az eredmény teljesen megkülönböztethetetlen, például a TIFF veszteségmentes tömörítésétől.
6. A JPEG formátum nem támogatja a több réteget tartalmazó képet. Ez egy TIFF terület, vagy inkább PSD.
7. A JPEG grafikus formátum nem támogatja a vektoros grafikát, csak fotókra alkalmas.
8. Az ismételt mentés JPEG formátumban lebontja a fotót.

Persze, bár a JPEG-nek hátrányai vannak, még mindig népszerű.