Алгоритм Jpeg

Сжатие Jpeg

Joint photograph expert group – сформирована в 1982.

Сжатие с потерями, но сильное (20:1 – 25:1)

Jpg не является алгоритмом .Это целый набор методов сжатия.

В процессе кодирования отбрасывается та информация , которую трудно заметить визуально.

Jpg разрабатывался для уменьшения (сжатия) цветных и полутоновых фото изображений, телезаставок и др.сложной графики. Используется для сжатия видео внутри стандарта mpeg.

Объём зависит от содержимого изображения . Степень сжатия составляет 25:1 без заметной потери качества. Ничего не остается от исходного файла. Пользователь регулирует качество jpg, используя его параметр Q фактор – установка качества изменяется от1 до 100 при Q=1 создается изображение самого маленького размера и плохого качества при Q=100 наилучшее качество при большом размере.

Начальное Q=75 , если качество нормальное понижается Q, если нет – наоборот.

Он основан на схеме кодирования с помощью дискретных косинус преобразований (Дкп.

Дкп всегда с потерями, но обеспечивает высокую степень сжатия при минимальных потерях.

Схема Jpeg , используется только при сжатии многоцветных изображений в которых различие между соседними пиксельными значениями незначительно. Пиксельная глубина >=5 битов на цветовой канал : 65000 цветов.

Процесс сжатия делится на:

1. преобразование изображения в оптимальное цветовое пространство

2. субдискретизация усреднением групп пикселей

3. применение дкс для снижения избыточности данных изображения.

4. квантование блока коэффициентов Дкп

5. кодирование результирующих коэффициентов

Декодирование Jpeg в обратном порядке.

Преобразование изображения

Алгоритм кодирует каждое изображение , основанное на любом типе цветового пространства. Jpeg преобразует каждый компонент отдельно в модель YCB or YCBCR, потому что в ней достигаются нужные:

Y – яркость

CB,CR – цветность(взять у Оли)

Субдискретизация компонентов цветности

Воспользовавшись меньшей чувствительностью человеческого глаза, к информации уменьшая количество пикселей для каналов цветности , оставляя без изменения количество пикселей для каналов яркости.

При поступлении не сжатых данных в общепринятом формате, т. е. одинаковое разрешение для всех каналов цветности , компрессор Jpeg уменьшает разрешение каналов цветности путем СКЦ или усреднения групп пикселей . Канал яркости с полным разрешением (1:1). Оба канала цветности подвергаются СКЦ (2:1) в горизонтальном направлении и (1:1) или (2:1) в вертикальном, т. е. пиксель цветности охватывает ту же область , что и блок (2:1) ,(2:2) пикселей яркости. Согласно Jpeg эти процессы называются 2h1v and 2h2v

Дкп

применяются к любому блоку 8*8 пикселей преобразовывает пространство в его спектральное представление. В спектральном преставлении можно разделить высоко и низко частотную информацию и отбросить высокочастотную информацию без потерь низкочастотной, т. к. высокочастотная информация не воспринимается человеческим глазом.

Воздействуя на спектральное представление можно балансировать между качеством воспроизведения и степенью сжатия.

Квантование

Прежде чем отбросить объём информации, компрессор делит выходное значение матрицы ДКП на коэффициенты квантования. Коэффициенты квантования – величина обратная Q. После деления результат округляется до целого. Чем больше коэффициент, тем больше данных теряется, т. к. реальное значение всё менее точное. На этом этапе мы управляем Jpg компрессором за счет установки качества.

Кодирование результирующих коэффициентов

Они содержат объём избыточных данных кодируемых по алгоритму Хаффмана. Это позволяет понизить объём данных, удалив избыточность информации без потерь.