Формат JPEG



Формат JPEG

Как уже было сказано в предыдущем разделе, формат GIF и другие форматы, использующие сжатие за счет повторяющихся групп пикселов, хорошо подходят для хранения изображений схем, диаграмм и других подобных объектов. При попытке сохранения в таком формате, например, фотографий алгоритмы сжатия не эффективны.

Для хранения в сжатом виде полноцветных изображений требуются другие алгоритмы, позволяющие, с одной стороны, сохранить все цвета изображения, а с другой стороны — обеспечить высокую степень сжатия информации.

Наиболее распространенным в настоящее время форматом, предназначенным для хранения полноцветных фотоизображений, является формат JPEG. Работы над его созданием были начаты в 1982 году, когда в рамках Международной Организации по Стандартизации (International Standardization Organization — ISO) была создана Группа экспертов по машинной обработке изображений (Photographic Experts Group — PEG). Эта организация занималась вопросами передачи видеоданных, изображений и текста по каналам цифровой связи. Целью исследований была разработка международных стандартов в области передачи данных этих типов в компьютерных сетях. В 1986 году Международный Консультационный Комитет по Телеграфии и Телефонии (Consultative Committee for International Telephone and Telegraphy — CCITT) начал разработки, направленные на создание алгоритмов передачи факсимильной информации (цветных и монохромных изображений). Алгоритмы, созданные специалистами этих организаций, оказались схожими между собой и в 1987 году организации объединили свои усилия по разработке единого стандарта сжатия изображений.

Результатом этого сотрудничества стал формат JPEG (Joint Photography Experts Group — Объединенная группа экспертов по машинной обработке изображений), позволяющий реализовать сжатие полноцветных или монохромных изоораже-ний до размеров, удобных для передачи по каналам связи. В отличие от формата GIF, JPEG позволяет хранить изображения, содержащие до 16 млн оттенков.

Так как фотографии и видеоизображения часто содержат протяженные области с плавными переходами цвета (градиентами), для их сжатия не подходят алгоритм LZW или подобные ему. Они не дают большого выигрыша в размере файла. Для качественной компрессии понадобились новые алгоритмы, основанные на других принципах.

В основе JPEG лежит так называемое сжатие с потерями. Это значит, что сжатие изображения происходит за счет выбрасывания мелких, незначительных деталей. Во многих случаях эти детали столь малы и незаметны, что человек не В состоянии заметить разницу между сжатым изображением и оригиналом. Однако разница в размерах соответствующих файлов может быть значительной.

Основы алгоритма JPEG — преобразование информации о цвете, хранимой отдельно для всех цветовых составляющих одного пиксела, в область частот с последующей фильтрацией. Проще говоря, для хранения данных о цвете используются не цветовые составляющие каждого пиксела, а сведения о том, как изменяется вклад той или иной составляющей в результирующий цвет. Такие методы обработки основываются на принципах частотного анализа, широко применяемого в радиоэлектронике. В данном случае изменение яркости или цветовых составля-юцих от пиксела к пикселу описывается в виде набора колебаний (по аналогии с радиоэлектроникой эти колебания можно назвать составляющими сигналами) различной частоты и амплитуды. Такую операцию также называют определением спектра сигнала.

Примечание 7
Примечание 7

Преобразование сигналов в набор частотных составляющий осуществляется при помощи так называемого прямого преобразования Фурье. Обратное преобразование Фурье позволяет синтезировать сигнал по его спектру.

Простейший случай такого преобразования изображен на Рисунок 2.6. Линии графика обозначает изменение значения одного из компонентов пиксела (например, яркости). Синусоида представляет собой первую гармонику (частотную составляющую) этого «сигнала», с частотой, равной частоте повторения «импульсов» яркости. Вторая гармоника будет иметь частоту, в два раза превышающую частоту первой, третья — в три раза и т. д. Каждая из таких частотных составляющих описывается частотой, амплитудой и начальной фазой.



- Начало - - Назад - - Вперед -



Книжный магазин