জেপিইজি। কম্প্রেশন অ্যালগরিদম

আবারো স্বাগতম! আমি এই নিবন্ধটি মে 2019 এ লেখা খুঁজে পেয়েছি। এটি এখানে WAVE এবং JPEG সম্পর্কিত নিবন্ধগুলির একটি ধারাবাহিকতা প্রথম. এই প্রকাশনায় ইমেজ এনকোডিং অ্যালগরিদম এবং সম্পূর্ণরূপে ফর্ম্যাট সম্পর্কে তথ্য অন্তর্ভুক্ত থাকবে।

ইতিহাসের এক চিমটি

উইকিপিডিয়া নিবন্ধের এক টেবিল চামচ:

JPEG (জয়েন্ট ফটোগ্রাফিক এক্সপার্টস গ্রুপ) হল একটি জনপ্রিয় রাস্টার গ্রাফিক্স ফরম্যাট যা ফটোগ্রাফ এবং অনুরূপ ছবি সংরক্ষণের জন্য ব্যবহৃত হয়।

এই স্ট্যান্ডার্ডটি 1991 সালে জয়েন্ট ফটোগ্রাফিক এক্সপার্টস গ্রুপ দ্বারা দক্ষ ইমেজ কম্প্রেশনের জন্য তৈরি করা হয়েছিল।

কিভাবে ইমেজ কাঁচা থেকে JPEG যেতে?

কিছু লোক মনে করে যে JPEG চিত্রগুলি হাফম্যান পদ্ধতি ব্যবহার করে সংকুচিত করা কাঁচা ডেটা, তবে এটি সত্য নয়। নিয়ন্ত্রণ সংকোচনের আগে, ডেটা দীর্ঘ পথ ভ্রমণ করে।

প্রথমত, রঙের মডেল RGB থেকে YCbCr-এ পরিবর্তিত হয়। এমনকি এর জন্য একটি বিশেষ অ্যালগরিদম রয়েছে - এখানে. Y স্পর্শ করা হয় না, যেহেতু এটি উজ্জ্বলতার জন্য দায়ী, এবং এর পরিবর্তন লক্ষণীয় হবে।

ইমেজের সাথে প্রথম জিনিসটি করতে হবে "পাতলা" (সাবস্যাম্পলিং)। এটা বোঝা সহজ: পিক্সেলের একটি 2x2 অ্যারে নেওয়া হয়, তারপর Cb এবং Cr নেওয়া হয় - এই 4 পিক্সেলের প্রতিটি YCbCr উপাদানের গড় মান। তাই, আমরা 6 বাইট জিতেছি, 4 Y, 4 Cb, 4 Cr এর পরিবর্তে আমরা 4 Y এবং একই Cb এবং Cr পেয়েছি তাদের প্রত্যেকের জন্য (4 + 4 + 4 = 12; 4 + 1 + 1 = 6; 12 - 6 = 6)। এমনকি 2x2 স্কেলে, 2:1 কম্প্রেশন অনুপাত সহ ক্ষতিকারক কম্প্রেশন কঠিন শোনায়। এটি সম্পূর্ণ চিত্রের জন্য প্রযোজ্য। এবং তাই - তারা অর্ধেক আকার ড্রপ। এবং আমরা আমাদের রঙ উপলব্ধি ধন্যবাদ এই কৌশল ব্যবহার করতে পারেন. একজন ব্যক্তি সহজেই উজ্জ্বলতার পার্থক্য লক্ষ্য করবেন, তবে রঙে নয়, যদি এটি পিক্সেলের একটি ছোট ব্লকের উপর গড় হয়। পাতলা করা একটি লাইনেও করা যেতে পারে, 4 পিক্সেল অনুভূমিকভাবে এবং উল্লম্বভাবে। প্রথম বিকল্পটি আরও প্রায়ই ব্যবহৃত হয়। যদি চিত্রের গুণমান গুরুত্বপূর্ণ হয়, তাহলে সর্বনাশ করা হয় না।
পাতলা হওয়ার একটি চাক্ষুষ চিত্র (হাবর আমাকে একটি জিআইএফ সন্নিবেশ করার অনুমতি দেয়নি) - https://i.ibb.co/Rg5Th9H/150953010617579181.gif

প্রস্তুতির প্রধান অংশ

ডিকেপি

এখন সবচেয়ে কঠিন এবং সবচেয়ে প্রয়োজনীয় অংশ আসে। সম্পূর্ণ চিত্রটি 8x8 ব্লকে বিভক্ত (যদি রেজোলিউশনটি ব্লক সাইডের একাধিক না হয় তবে ফিলিং ব্যবহার করা হয়)।

এখন প্রতিটি ব্লকে আবেদন করুন ডিসিটি (ডিসক্রিট কোসাইন ট্রান্সফর্ম). এই অংশে, অপ্রয়োজনীয় সবকিছু ছবির বাইরে নেওয়া হয়। ডিসিটি ব্যবহার করে, আপনাকে বুঝতে হবে একটি প্রদত্ত ব্লক (8×8) চিত্রের কোনো একঘেয়ে অংশ বর্ণনা করে কিনা: আকাশ, প্রাচীর; অথবা এতে জটিল গঠন রয়েছে (চুল, প্রতীক, ইত্যাদি)। এটা যৌক্তিক যে অনুরূপ রঙের 64 পিক্সেল শুধুমাত্র 1 দ্বারা বর্ণনা করা যেতে পারে, কারণ ব্লকের আকার ইতিমধ্যে পরিচিত। কম্প্রেশনের জন্য এত কিছু: 64 থেকে 1।

ডিসিটি ব্লকটিকে একটি বর্ণালীতে পরিণত করে, এবং যেখানে রিডিংগুলি তীব্রভাবে পরিবর্তিত হয়, সহগ ধনাত্মক হয়ে যায় এবং তীক্ষ্ণ রূপান্তর, আউটপুট তত বেশি হবে। যেখানে সহগ বেশি, ছবি রঙ এবং উজ্জ্বলতায় স্পষ্ট রূপান্তর দেখায়, যেখানে এটি কম - ব্লকের YCbCr উপাদানগুলির মানগুলির দুর্বল (মসৃণ) পরিবর্তনগুলি।

কোয়ান্টাইজেশন

কম্প্রেশন সেটিংস ইতিমধ্যে এখানে প্রয়োগ করা হয়েছে. প্রতিটি 8x8 ম্যাট্রিসের প্রতিটি সহগকে একটি নির্দিষ্ট সংখ্যা দ্বারা ভাগ করা হয়। আপনি যদি এর সমস্ত পরিবর্তনের পরেও চিত্রের গুণমান হ্রাস না করেন তবে বিভাজকটি এক হওয়া উচিত। যদি এই ফটো দ্বারা দখল করা মেমরিটি আপনার কাছে বেশি গুরুত্বপূর্ণ হয়, তাহলে ভাজকটি 1 এর থেকে বেশি হবে এবং ভাগফলটি বৃত্তাকার হবে৷ দেখা যাচ্ছে যে রাউন্ডিং করার পরে আপনি প্রায়শই অনেক শূন্য দিয়ে শেষ করেন।

আরও বেশি কম্প্রেশনের সম্ভাবনা তৈরি করতে কোয়ান্টাইজেশন করা হয়। এখানে গ্রাফ y = sin(x) এর পরিমাপ করার উদাহরণ ব্যবহার করে দেখতে কেমন লাগে:

সংকোচন

প্রথমে আমরা একটি জিগ-জ্যাগ প্যাটার্নে ম্যাট্রিক্সের মধ্য দিয়ে যাই:

আমরা সংখ্যা সহ একটি এক-মাত্রিক অ্যারে পাই। আমরা দেখতে পাচ্ছি যে এতে প্রচুর শূন্য রয়েছে, সেগুলি সরানো যেতে পারে। এটি করার জন্য, অনেক শূন্যের একটি ক্রম পরিবর্তে, আমরা 1 শূন্য প্রবেশ করি এবং এর পরে একটি সংখ্যা যা তাদের সংখ্যা নির্দেশ করে। এইভাবে আপনি সম্পূর্ণ অ্যারের আকার 1/3 রিসেট করতে পারেন। এবং তারপরে আমরা হাফম্যান পদ্ধতি ব্যবহার করে এই অ্যারেটি সংকুচিত করি এবং ফাইলটিতে নিজেই লিখি।

কোথায় ব্যবহৃত

সর্বত্র PNG এর মত, JPEG ক্যামেরা, OSs (কোম্পানীর লোগো, অ্যাপ্লিকেশন আইকন, থাম্বনেইল হিসাবে) এবং সমস্ত সম্ভাব্য এলাকায় যেখানে ছবিগুলিকে দক্ষতার সাথে সংরক্ষণ করা প্রয়োজন সেখানে ব্যবহার করা হয়।

উপসংহার

এই মুহুর্তে, JPEG সম্বন্ধে জ্ঞান এখন শুধুমাত্র শিক্ষাগত উদ্দেশ্যে মূল্যবান, কারণ এটি ইতিমধ্যেই সর্বত্র নির্মিত এবং মানুষের একটি বড় দল দ্বারা অপ্টিমাইজ করা হয়েছে, কিন্তু বিজ্ঞানের গ্রানাইট এখনও সুস্বাদু।

সূত্র

উইকিপিডিয়ায় YCbCr সম্পর্কে নিবন্ধ
জেপিইজিতে উইকিপিডিয়া নিবন্ধ
পিকাবু পোস্ট থেকে PrEP সম্পর্কে একটু
PrEP উপর উইকিপিডিয়া নিবন্ধ

উত্স: www.habr.com