Bine vechi JPEG, în ciuda o mulțime de avantaje incontestabile, încă mai are limitări semnificative. Scoateți-le a fost numit noua metoda de compresie a imaginii, care a avut loc de dezvoltare mult timp în urmă.
Cu siguranta ca multi de lucru cu grafica pe calculator interesate întrebarea: cum de a gestiona imaginea, ocupând o cantitate foarte impresionant de memorie PC, ghiftui într-o dimensiune mult mai mică pe disc? Îmi amintesc în primele zile ale activității sale de publicare cuvântul „compresie“ pentru mine a fost atât de misterios și uimitor ... De fapt, cum este comprimarea imaginii - pentru că fără ea este acum imposibil de imaginat orice rețea sau o fotografie sau color de imprimare digitală?
Deci, de compresie. Acesta poate sau poate avea ca rezultat o pierdere de calitate, și să nu conducă. Acest din urmă caz - o metode, cum ar fi RLE (Run Length Encoding, codificare de lungime a alerga, în care sunt formate o pereche de tip (skip valoare unde skip - .. Numărul de zerouri consecutive, iar valoarea - ca urmare în spatele lor valoare) și LZW (compresiune . prin Lempel-Ziff-Welch), implementat în PSD, GIF, TIFF, și acestea sunt utilizate pe scară largă și de tipul de Arhivator RAR și grad mediu de compresie ZIP de compresie fără pierderi -. de 2-3 ori.
Dacă doriți să comprimați imaginea este mai puternic, nu se poate face fără pierderi de calitate. Care sunt principiile? În primul rând, orice imagine conține o anumită redundanță, care îndepărtarea nu duce la o schimbare notabilă în calitatea imaginii. În al doilea rând, ochiul uman este mai sensibil la schimbările de luminozitate decât culoarea. Prin urmare, se aplică pentru diferite canale de imagine sunt diferite grade de compresie - informații este pierdut, dar vizual nu este vizibil. În plus, sensibilitatea ochiului la mici elemente de imagine este mic, ceea ce permite, fără a sacrifica de calitate pentru a le elimina. Deci, este posibil pentru a comprima imaginea (chiar dacă deteriorarea devine vizibilă), până la un prag acceptabil. Gradul de degradare a calității se determină pentru fiecare caz specific. Imprimarea permis numai distorsiune minimă, și de a plasa pe Internet (în funcție de destinație) - mult mai mare.
JPEG de calitate se pierde în timpul metoda de compresie întotdeauna. Astfel, există întotdeauna o alegere de calitate preferabilă în detrimentul volumului (dimensiunea fișierului comprimat este de aproximativ trei ori), sau invers, pentru a atinge dimensiunea minimă a imaginii la care încă mai rămâne recognoscibil (gradul de compresie poate fi de până la 100). Compresie, în care diferența de calitate între original și imaginea rezultată este încă imperceptibilă, dă reducere de 10-20 de ori în dimensiunea fișierului.
sfera de aplicare
JPEG este cel mai bun comprimă full-color și alb-negru imagini foto de calitate. Dacă doriți să salvați imaginea cu paleta de index, mai întâi este convertit în plin de culoare. Atunci când metoda de compresie JPEG trebuie să se țină seama de faptul că totul depinde de natura imaginii: un volum mult mai mic va lua cele în care se schimbă culoarea sunt minore și nu există tranziții de culoare ascuțite. JPEG este folosit peste tot, în cazul în care aveți nevoie pentru a stoca imagini: camere digitale, de imprimare (EPS DCS 2.0), este de neconceput fără el, și pe Internet.
Există mai multe tipuri de JPEG-compresie, considerăm, de asemenea, doar două dintre ele sunt utilizate în pachetul standard pentru lucrul cu imagini bitmap Adobe Photoshop, - linia de bază și progresivă. Alte două moduri - ariphmetic si loseless - exotice, din diferite motive, nu este utilizat pe scară largă.
Cum este compresia
1. Primul pas este de a converti modelul de imagine color (de obicei RGB) modelului, în cazul în care componentele de luminanță și crominanță sunt separate (de exemplu, YCbCr sau YUV), care permite abordarea optimă la alegerea nivelurilor de compresie pentru fiecare canal (permițând percepția ochiului). Conversia are loc după cum urmează:
2. Următorul pas este r. N. Prefiltrare. în care pixelii vecine este separat în fiecare dintre canalele Cb și Cr sunt grupate în perechi în direcțiile orizontale și verticale, iar canalul de luminanță Y este lăsat neschimbat. Ulterior, întregul grup de patru pixeli obține valoarea medie a componentelor respective Cb și Cr. Pentru concizie, un astfel de sistem poate fi notat ca 4: 1: 1 (aceeași prezentare adoptată în DRAW - fereastra de export în jpeg). Având în vedere faptul că fiecare pixel este codificat de 3 octeți (256 de niveluri pentru fiecare dintre cele trei canale), în rezultat datele privind volumul este redus automat de 2 (în loc de 12 octeți pentru transmisia de 4 pixeli transmite suficient total 4 + 1 + 1 = 6 octeți) . Matematic, această transformare duce la o pierdere substanțială de informații, dar ochiul uman percepe nici o pierdere, deoarece o redundanță semnificativă prezentă în imagini fotografice convenționale.
3. Informațiile care a trecut primar „tratament“ pas, separat pentru fiecare canal sunt grupate în blocuri din nou, dar mărimea 8x8, și apoi le aplică la principalele compresie - t n .. o transformare Cosinus discretă. pentru concizie - DCT (transformare Cosinus discretă). Ca urmare, informațiile privind distribuția luminozității pixelilor este transformată într-o altă formă, în cazul în care este descrisă de distribuția bazată pe frecvența de apariție a unui pixel dat luminozitate. DCT are o serie de avantaje față de alte transformări (de exemplu, înainte de transformare Fourier), oferind o informare mai bună recuperare.
In schimb, matrice de 64 de valori (8x8 pixeli) pentru fiecare bloc, care constă dintr-o imagine, obținem o matrice de 64 de frecvențe. Luați în considerare exemplul de operare DCT. Să presupunem că luminozitatea pixelilor din același bloc ca și imaginea noastră are forma prezentată în Fig. 1 din stânga, atunci rezultatul conversiei va fi așa cum se arată în partea dreaptă.
În ciuda preciziei considerabile, unele pierderi de date în acest stadiu, este încă în desfășurare - care este motivul pentru care JPEG duce întotdeauna la o pierdere de calitate. Obiectivul principal al transformării - pentru a afla imaginea de ansamblu a distribuției de mari (în imagine - din stânga sus) și mici (dreapta jos) a obiectelor care vor fi utile mai târziu pentru depanarea unei informații lipsite de sens.
4. Următorul pas - înlăturarea informațiilor discret ochiul unui bloc sau a cuantificării (cuantizare). Toate componentele sunt împărțite în diverși factori care definesc importanța fiecăreia dintre ele pentru o buna recuperare a imaginii originale, iar rezultatul rotunjit la o valoare întreagă. Este această procedură face ca cea mai mare pierdere de calitate, reducerea volumului imaginii finale. Componentele de frecvență înaltă sunt cuantificați grosieră, și bas - sau mai degrabă, ca fiind cel mai vizibil. Pentru a netezi reducerea de calitate în canalul de luminanță utilizează raportul de divizare mai mici decât canalele Chroma. Dar cel mai adesea (acest lucru se face pentru a accelera calculul) în loc de valori special alese luate doar unul - cel care utilizatorul introduce atunci când alegeți gradul de compresie.
Aici, de exemplu, arata ca o fereastra Photoshop la salvarea imaginii utilizând operația c Salvare pentru web, unde calitatea parametru (sau, mai degrabă, un derivat al acestuia) - același factor de rotunjire (Figura 2).
În ciuda acestui fapt coarsening, rezultatul este destul de acceptabil pentru majoritatea imaginilor. Numai în cazuri speciale, atunci când este vorba de optimizare a imaginii, cu o mulțime de piese mici, sau în cazul în care zone mari sunt de aceeași culoare, funcționează prost.
Fig. 4 prezintă rezultatul recuperării pătrat alb-negru, respectiv, unul, patru și cincisprezece componente.
5. După funcționarea de bază a conversiei de compresie a imaginii în continuare redusă la probleme secundare: componentele rămase sunt colectate într-o secvență astfel încât inițial situată responsabile pentru cea mai mare parte, și apoi - pentru ce în ce mai mici. Dacă te uiți la imagine, codificatorul de mișcare ca o linie în zig-zag. Etapa se numește - ZigZag (Figura 5.).
Apoi secvență, rezultat comprimat: întâi RLE convențional, apoi Huffman.
Aici, în general, și întreaga conversie. Acum să calculeze ceea ce sa realizat comprimarea în acest exemplu. Avem 7 valori pe care pentru a restabili dimensiunea originală a imaginii 8x8. Astfel, prin aplicarea de compresie DCT-transformare în ambele canale chroma a fost 8x8 / 7 ap; 9 ori. Se separă canalul de luminanță nu șapte, ci 11 factori care dau 8x8 / 11 este ap; 6. Pentru toate cele trei canale obținute (9 + 9 + 6) / 3 = 8 ori. Reducerea de calitate atunci când „subțierea“, imaginea care a avut loc în a doua etapă, dă dubla creștere suplimentară (4-1-1 schemă, ia în considerare anumite componente de luminozitate de codificare), care va da rezultatul final - de 16 ori. Aceasta este o estimare aproximativă, fără a lua în considerare anumite aspecte, dar reflectă imaginea reală. Pentru a obține o reducere de treizeci de ori în dimensiunea fișierului, ar trebui să fie lăsat doar 3-4 componente.
Procesul de restaurare continuă imagine în ordine inversă: în primul rând, componentele sunt multiplicate cu valorile din tabel cuantizare, iar coeficienții aproximative sunt obținute pentru transformarea cosinus inversă. Cea mai bună calitate este selectat în timpul compresiei, gradul de aproximare a coeficienților originali de mai sus, și, prin urmare, imaginea este restaurată cu mai multă acuratețe. Rămâne să adăugați doar o singură acțiune înainte de finalizarea face unele corecturi (zgomot) în pixelii de frontieră ale blocurilor vecine pentru a elimina diferențele clare între ele.
JPEG Inconvenientele
- Inabilitatea de a realiza rapoarte mari de comprimare prin limitarea mărimii blocului (numai 8x8).
- Structura Blockiness la rate ridicate de compresie.
- Rotunjirea colțuri ascuțite și pentru a încețoșa elemente subtile din imagine.
- Aceasta susține numai RGB-imagine (JPEG poate fi utilizat numai în EPS, prin intermediul format DCS CMYK-imagini).
- Imaginea nu poate fi afișată atâta timp cât acesta nu este complet încărcat.
De atunci, ca JPEG a fost aprobat ca un standard, a fost de zece ani. În acest timp, grupul de cercetători au propus o serie de completări semnificative la versiunea originală, care a dus la sfârșitul anului trecut la un nou standard.
Având în vedere că noul algoritm se pretinde a fi universală, este sarcina suplimentară a fost de a utiliza diferite metode de transfer de date (în modul de timp real și o lățime de bandă îngustă), care este deosebit de important în aplicații multimedia, cum ar fi în difuzarea de programe în timp real prin intermediul internetului.
- Realizarea a crescut în comparație cu nivelul de compresie JPEG.
- Suport pentru imagini monocrome, pe care le va folosi pentru a comprima imagini cu text.
- compresie fără pierderi Abilitatea în general.
- Afișa imagini cu îmbunătățirea treptată a detaliu (ca în GIF progresivă).
- Folosind domeniile prioritare de imagine, pentru care calitatea poate fi setat mai mare decât în restul imaginii.
- Decodarea în timp real (fără întârziere).
principiul de compresie
În primul rând, în același mod ca și pentru JPEG, conversia imaginii are loc în sistemul YCrCb, după care - eliminarea primară a informațiilor redundante (deja cunoscute prin combinarea pixelii adiacenți în blocuri 2x2). Apoi, întreaga imagine este împărțită în părți de dimensiuni egale (tigla), peste fiecare dintre aceștia fiind în mod independent de celelalte și o nouă transformare va avea loc (acest lucru reduce cerințele de memorie și de calcul a resurselor). In plus, fiecare canal este filtrat de joasă frecvență și filtre de înaltă frecvență separă rândurile și rândurile, prin care, după prima porțiune de trecere formată la fiecare din cele patru fotografii mici (subband). Toate acestea poartă informații despre imaginea originală, dar conținutul de informații este foarte diferit (fig. 6).
De exemplu, o imagine obținută după filtrarea trece-jos a liniilor și rândurile (stânga sus), poartă cea mai mare cantitate de informații obținute după ridicat - minimum. Informativeness imaginilor obținute după filtrare low-pass de rânduri și coloane pentru HF (și invers), media. Imaginea cea mai informativa din nou supus la filtrare și componentele obținute ca în comprimat jpeg, cuantificați. Acest lucru se întâmplă de mai multe ori: pentru ciclul de compresie fără pierderi este de obicei repetat de trei ori, cu pierderi - un compromis rezonabil între viteza de dimensiune, calitate și decompresie este considerată 10 iterații. Rezultatul este o imagine mică și un set de imagini cu detalii fine, în mod constant și cu o anumită precizie, prin aceasta restaurând la dimensiunea normală. Evident, cel mai mare grad de compresie este obținută pe imagini de mari dimensiuni, pentru că puteți instala un număr mai mare de cicluri.
punerea în practică a
Printre marii dezvoltatori de software pot fi notate Corel (de altfel, acesta este unul dintre primele introduse în pachetele lor de sprijin format wi pe baza de reconstrucție wavelet, pentru care onoarea si lauda ei) - toate imaginile sunt furnizate pe CD-ROM a pachetului CorelDRAW până la versiunea nouă , comprimat în acest fel.
Deoarece standardul nu specifică punerea în aplicare a metodelor de comprimare / decomprimare, oferă spațiu pentru dezvoltatorilor terți de algoritmi de compresie. De fapt, puteți utiliza fie un algoritm simplificat pentru transformarea val și, astfel, a accelera procesul de comprimare sau, dimpotrivă, de a utiliza o mai complexă și, prin urmare, necesită mai multe resurse de sistem.
Dacă doriți să obțineți o calitate mai bună a imaginii, selectați elementul Îmbunătățirea din meniul care apare pe butonul din dreapta (fig. 9). Pentru patru reluarea întreaga imagine va fi descărcată complet.
Fapte și Ficțiune
1. JPEG de calitate se pierde atunci când deschis și re-salvați fișierul.
Nu este adevărat. Calitatea se pierde numai în cazul în care raportul de compresie este selectat mai mică decât cea cu care imaginea a fost salvată.
2. JPEG de calitate se pierde atunci când editarea unui fișier.
Adevărat. Când salvați fișierul modificat toate conversiile sunt efectuate din nou - astfel încât să evite frecvente editarea imaginilor. Acest lucru se aplică numai în cazul în care fișierul este închis, în cazul în care fișierul este încă deschis, nici un motiv de îngrijorare.
3. Rezultatul compresiei cu aceiași parametri în diferite programe vor fi la fel.
Nu este adevărat. Diferite programe au interpretări diferite ale valorilor introduse de utilizator. De exemplu, într-un singur program a indicat calitatea imaginii stocate (cum ar fi, de exemplu, Photoshop), în celălalt - gradul său de compresie (inversul).
4. La setarea cea mai înaltă calitate a imaginii este stocată, fără nici o pierdere de calitate.
Nu este adevărat. JPEG comprese cu pierderi vreodată. Dar planta, de exemplu, 90% în loc de 100% de calitate oferă o reducere a dimensiunii fișierului de mai mult percepută de deteriorarea ochilor.
6. JPEG nu acceptă transparența.
Adevărat. Uneori poate părea că o parte a imaginii este transparentă, dar, de fapt, pur și simplu se potrivea cu culoarea, astfel încât să se potrivească cu culoarea fundalului intr-o pagina HTML.
7. JPEG comprimă mai bine decât GIF.
Nu este adevărat. Ei au o varietate de aplicații. În general, un tipic „gifovskaya“ imagine după convertirea la JPEG va avea un volum mai mare.
Ce se poate astăzi aplicații mobile pentru designeri graficieni, designeri web și dezvoltatori interfață?
Experiența de imprimare ediții extrem de artistice de la Moscova CCA Academia de Arte Frumoase, acuarele și Sergey Adriyaki.
Cei familiarizați cu zona subiectul traducătorilor noștri din engleză fac adesea greșeala în traducerea expresiei arte grafice durabile, ceea ce înseamnă industria de imprimare. Deoarece lumina apare „artă grafică“ sau „printuri de arta“. Dar chiar și un ceas stricat este chiar de două ori pe zi, iar în cazul complexului de editare și imprimare a Academiei de Arte Frumoase, acuarele și Sergey Adriyaki pot fi de acord cu ușurință greșit în 99,9% din cazuri, variante de traduceri - aici acolo și arte grafice, și printuri de arta.
Vorbind despre imprimante de format mare, D. Gurbansky a recunoscut că, uneori, de asemenea, preia o perie - procesul de amestecare geluri textură pe reproduceri de format mare de calmant
Sistemele moderne de automatizare a proceselor tehnologice crește eficiența muncii - este o axiomă. PC-ul „Extra M“ pentru anul trecut pentru a pune în aplicare în mod activ funcționalitatea de încărcare la distanță și aprobarea lucrărilor de imprimare bazate pe soluții Agfa Graphics.