Методы сжатия с потерей информации

Методы сжатия без потерь, как правило, имеют небольшой коэффициент сжатия при работе с изображениями и видеопоследовательностями. Поэтому стали появляться методы, которые обеспечивают такое преобразование видеоданных, которое позволяет добиться эффективного сжатия ценой контролируемой потери качества.

Простейшие методы сжатия с потерей информации

Метод отбрасывания реализуется путем простого отбрасывания части данных, из которых состоит цифровое изображение или видео. Существуют следующие виды отбрасывания:

- уменьшение формата изображения путем отбрасывания строк и столбцов. Например, исходное изображение форматом 640 х 480 прореживается вдвое по каждой координате до размера 320 х 240.

- частным случаем предыдущего варианта является прореживание в цветовых плоскостях. Например, исходное изображение в формате YUV подвергается сокращению форматов цветоразностных составляющих. В результате происходит преобразование из формата 4:4:4 к форматам 4:2:2, 4:1:1 или 4:2:0.

- уменьшение разрядности данных путем отбрасывания младших разрядов. Например, исходное изображение имеет 10-битное представление, а после отбрасывания двух младших бит становится 8-битным. Соответственно изменяется и количество градаций яркости для черно-белого изображения или количество отображаемых цветов для цветного изображения.

Рисунок 3.4. Структура дискретизации цифрового цветного видеосигнала

- использование метода палитризации. В этом случае исходное изображение имеет полноцветное представление, скажем, для 8-битного представления общее количество возможных цветов составит или около 16 млн. цветов. Это количество цветов резко ограничивается до некоторого заданного значения, например до 256 наиболее часто встречающихся цветов, которое и называется палитрой. Остальные цвета изменяются до ближайших цветов из палитры.

- Особо можно выделить метод отбрасывания части кадров из видеопоследовательности (как их прореживание, так и удаление повторяющихся кадров).

Общим свойством этих методов является сравнительная простота реализации, высокое быстродействие и отсутствие необходимости сохранения дополнительной информации (за исключением метода палитризации).

Вторым простейшим методом является метод усреднения. В этом случае производится вычисление из величин нескольких соседних элементов их среднего значения. При этом полученное среднее значение заменяет собой эти несколько элементов.

Применительно к цифровому изображению речь идет об объединении и усреднении соседних пикселов в выбранном окне (2 х 2, 4 х 4 и т.п.). Скажем, для исходного изображения форматом 640 х 480 создается новое изображение форматом 320 х 240 элементов. При этом усреднение проводится в окне 2 х 2 пиксела.

В отличие от методов отбрасывания метод усреднения использует не потерю данных, а их преобразование. Это значит, что при усреднении производится не просто отбрасывание части элементов с полной потерей информации, содержащихся в них, а частичное делегирование свойств этих элементов новому усредненному элементу. Таким образом, часть отбрасываемой информации удается сохранить.