JPEG. ສູດການບີບອັດ

ສະ​ບາຍ​ດີ​ອີກ​ຄັ້ງ! ຂ້ອຍພົບບົດຄວາມນີ້ຖືກຂຽນຄືນໃນເດືອນພຶດສະພາ 2019. ນີ້ແມ່ນການສືບຕໍ່ຂອງບົດຄວາມກ່ຽວກັບ WAVE ແລະ JPEG, ທີ່ນີ້ ກ່ອນ. ສິ່ງພິມນີ້ຈະປະກອບມີຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບລະບົບການເຂົ້າລະຫັດຮູບພາບ ແລະຮູບແບບທັງໝົດ.

pinch ຂອງປະຫວັດສາດ

ບ່ວງຂອງບົດຄວາມ Wikipedia:

JPEG (ກຸ່ມຜູ້ຊ່ຽວຊານການຖ່າຍຮູບຮ່ວມ) ແມ່ນຫນຶ່ງໃນຮູບແບບກາຟິກ raster ທີ່ນິຍົມໃຊ້ສໍາລັບການເກັບຮັກສາຮູບພາບແລະຮູບພາບທີ່ຄ້າຍຄືກັນ.

ມາດຕະຖານນີ້ໄດ້ຖືກພັດທະນາໂດຍກຸ່ມຜູ້ຊ່ຽວຊານການຖ່າຍຮູບຮ່ວມກັນໃນປີ 1991 ສໍາລັບການບີບອັດຮູບພາບທີ່ມີປະສິດທິພາບ.

ຮູບພາບຈາກວັດຖຸດິບໄປຫາ JPEG ແນວໃດ?

ບາງຄົນຄິດວ່າຮູບພາບ JPEG ແມ່ນຂໍ້ມູນດິບທີ່ຖືກບີບອັດໂດຍໃຊ້ວິທີການ Huffman, ແຕ່ນີ້ບໍ່ແມ່ນຄວາມຈິງ. ກ່ອນທີ່ຈະຄວບຄຸມການບີບອັດ, ຂໍ້ມູນຈະເດີນທາງໄກ.

ຫນ້າທໍາອິດ, ຮູບແບບສີໄດ້ຖືກປ່ຽນຈາກ RGB ກັບ YCbCr. ມີ​ເຖິງ​ແມ່ນ​ວ່າ​ວິ​ທີ​ການ​ພິ​ເສດ​ສໍາ​ລັບ​ການ​ນີ້ - ທີ່ນີ້. Y ບໍ່ໄດ້ຖືກສໍາຜັດ, ເນື່ອງຈາກວ່າມັນມີຄວາມຮັບຜິດຊອບຕໍ່ຄວາມສະຫວ່າງ, ແລະການປ່ຽນແປງຂອງມັນຈະສັງເກດເຫັນ.

ສິ່ງທໍາອິດທີ່ຕ້ອງເຮັດກັບຮູບພາບແມ່ນ "ບາງໆ" (ການເກັບຕົວຢ່າງຍ່ອຍ). ນີ້ແມ່ນງ່າຍທີ່ຈະເຂົ້າໃຈ: ອາເຣ 2x2 ຂອງ pixels ໄດ້ຖືກປະຕິບັດ, ຫຼັງຈາກນັ້ນ Cb ແລະ Cr ຖືກປະຕິບັດ - ຄ່າສະເລ່ຍຂອງແຕ່ລະອົງປະກອບ YCbCr ຂອງ 4 pixels ເຫຼົ່ານີ້. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາຊະນະ 6 bytes, ແທນທີ່ຈະ 4 Y, 4 Cb, 4 Cr ພວກເຮົາໄດ້ຮັບ 4 Y ແລະ Cb ແລະ Cr ດຽວກັນສໍາລັບແຕ່ລະຄົນ (4 + 4 + 4 = 12; 4 + 1 + 1 = 6; 12 - 6 = 6). ແມ້ແຕ່ຂະຫນາດ 2x2, ການບີບອັດການສູນເສຍທີ່ມີອັດຕາສ່ວນການບີບອັດ 2: 1 ເບິ່ງຄືວ່າແຂງ. ນີ້ໃຊ້ກັບຮູບພາບທັງຫມົດ. ແລະດັ່ງນັ້ນ - ພວກເຂົາຫຼຸດລົງເຄິ່ງຫນຶ່ງ. ແລະພວກເຮົາສາມາດນໍາໃຊ້ເຕັກນິກນີ້ຍ້ອນການຮັບຮູ້ສີຂອງພວກເຮົາ. ບຸກຄົນຈະສັງເກດເຫັນຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄວາມສະຫວ່າງໄດ້ງ່າຍ, ແຕ່ບໍ່ມີສີ, ຖ້າມັນສະເລ່ຍຫຼາຍກວ່າ pixels ນ້ອຍໆ. ການເຮັດໃຫ້ບາງໆຍັງສາມາດເຮັດໄດ້ເປັນເສັ້ນ, 4 pixels ຕາມແນວນອນ ແລະແນວຕັ້ງ. ທາງເລືອກທໍາອິດແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ເລື້ອຍໆ. ຖ້າຄຸນນະພາບຂອງຮູບພາບມີຄວາມສໍາຄັນ, ຫຼັງຈາກນັ້ນການທໍາລາຍບໍ່ໄດ້ດໍາເນີນການທັງຫມົດ.
ຮູບ​ພາບ​ທີ່​ເປັນ​ພາບ​ຂອງ​ການ​ເຮັດ​ໃຫ້​ບາງ (Habr ບໍ່​ໄດ້​ອະ​ນຸ​ຍາດ​ໃຫ້​ຂ້າ​ພະ​ເຈົ້າ​ໃສ່ gif ໄດ້​) - https://i.ibb.co/Rg5Th9H/150953010617579181.gif

ສ່ວນຕົ້ນຕໍຂອງການກະກຽມ

Dkp

ດຽວນີ້ມາສ່ວນທີ່ຍາກທີ່ສຸດ ແລະຈຳເປັນທີ່ສຸດ. ຮູບພາບທັງຫມົດຖືກແບ່ງອອກເປັນ 8x8 ຕັນ (ການຕື່ມຂໍ້ມູນແມ່ນໃຊ້ຖ້າຄວາມລະອຽດບໍ່ແມ່ນຫຼາຍຂອງຂ້າງບລັອກ).

ໃນປັດຈຸບັນນໍາໃຊ້ກັບແຕ່ລະຕັນ DCT (Discrete Cosine Transform). ໃນສ່ວນນີ້, ທຸກສິ່ງທຸກຢ່າງທີ່ບໍ່ຈໍາເປັນຖືກເອົາອອກຈາກຮູບ. ການ​ນໍາ​ໃຊ້ DCT​, ທ່ານ​ຈໍາ​ເປັນ​ຕ້ອງ​ເຂົ້າ​ໃຈ​ບໍ່​ວ່າ​ຈະ​ເປັນ​ຕັນ​ທີ່​ໄດ້​ຮັບ (8 × 8​) ອະ​ທິ​ບາຍ​ສ່ວນ​ຫນຶ່ງ monotonous ຂອງ​ຮູບ​ພາບ​: ທ້ອງ​ຟ້າ​, ກໍາ​ແພງ​ຫີນ​; ຫຼືມັນມີໂຄງສ້າງທີ່ສັບສົນ (ຜົມ, ສັນຍາລັກ, ແລະອື່ນໆ). ມັນເປັນເຫດຜົນວ່າ 64 pixels ຂອງສີທີ່ຄ້າຍຄືກັນສາມາດໄດ້ຮັບການອະທິບາຍພຽງແຕ່ 1, ເນື່ອງຈາກວ່າ ຂະຫນາດຕັນແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກແລ້ວ. ດັ່ງນັ້ນຫຼາຍສໍາລັບການບີບອັດ: 64 ກັບ 1.

DCT turns block ເຂົ້າໄປໃນ spectrum, ແລະບ່ອນທີ່ການອ່ານມີການປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, coefficient ກາຍເປັນບວກ, ແລະ sharper ການຫັນປ່ຽນ, ຜົນຜະລິດຈະສູງຂຶ້ນ. ບ່ອນທີ່ຄ່າສໍາປະສິດສູງກວ່າ, ຮູບພາບສະແດງໃຫ້ເຫັນການປ່ຽນແປງທີ່ຊັດເຈນໃນສີແລະຄວາມສະຫວ່າງ, ບ່ອນທີ່ມັນຕ່ໍາ - ການປ່ຽນແປງທີ່ອ່ອນແອ (ກ້ຽງ) ໃນຄ່າຂອງອົງປະກອບ YCbCr ໃນບລັອກ.

ການຄິດໄລ່ປະລິມານ

ການຕັ້ງຄ່າການບີບອັດຖືກນຳໃຊ້ຢູ່ບ່ອນນີ້. ແຕ່ລະຕົວຄູນໃນແຕ່ລະ 8x8 matrices ຖືກແບ່ງອອກດ້ວຍຈໍານວນທີ່ແນ່ນອນ. ຖ້າທ່ານຈະບໍ່ຫຼຸດຜ່ອນຄຸນນະພາບຮູບພາບຫຼັງຈາກການດັດແປງທັງຫມົດ, ຫຼັງຈາກນັ້ນຕົວແບ່ງຄວນຈະເປັນຫນຶ່ງ. ຖ້າຄວາມຊົງຈຳທີ່ຮູບນີ້ຖືເອົາໄວ້ສຳຄັນກວ່າສຳລັບເຈົ້າ, ຕົວຫານຈະໃຫຍ່ກວ່າ 1, ແລະຄ່າຄູນຈະຖືກມົນ. ມັນ turns ໃຫ້​ເຫັນ​ວ່າ​ຫຼັງ​ຈາກ​ການ​ມົນ​, ທ່ານ​ມັກ​ຈະ​ສິ້ນ​ສຸດ​ລົງ​ດ້ວຍ​ຫຼາຍ​ຂອງ​ສູນ​.

Quantization ແມ່ນເຮັດເພື່ອສ້າງຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການບີບອັດຫຼາຍກວ່າເກົ່າ. ນີ້ແມ່ນສິ່ງທີ່ເບິ່ງຄືວ່າການນໍາໃຊ້ຕົວຢ່າງຂອງການຄິດໄລ່ເສັ້ນສະແດງ y = sin(x):

ການບີບອັດ

ທໍາອິດພວກເຮົາຜ່ານ matrix ໃນຮູບແບບ zig-zag:

ພວກເຮົາໄດ້ຮັບ array ມິຕິຫນຶ່ງທີ່ມີຕົວເລກ. ພວກເຮົາເຫັນວ່າມີສູນຫຼາຍຢູ່ໃນນັ້ນ, ພວກເຂົາສາມາດເອົາອອກໄດ້. ເພື່ອເຮັດສິ່ງນີ້, ແທນທີ່ຈະເປັນລໍາດັບຂອງສູນຫຼາຍ, ພວກເຮົາໃສ່ 1 ສູນແລະຫຼັງຈາກມັນເປັນຕົວເລກທີ່ຊີ້ບອກຈໍານວນຂອງພວກເຂົາໃນລໍາດັບ. ວິທີນີ້ທ່ານສາມາດປັບເປັນ 1/3 ຂະຫນາດຂອງອາເລທັງຫມົດ. ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນພວກເຮົາພຽງແຕ່ບີບອັດອາເຣນີ້ໂດຍໃຊ້ວິທີການ Huffman ແລະຂຽນມັນເຂົ້າໄປໃນໄຟລ໌ຕົວມັນເອງ.

ໃຊ້ຢູ່ໃສ

ຢູ່ທົ່ວທຸກແຫ່ງ. ເຊັ່ນດຽວກັນກັບ PNG, JPEG ຖືກໃຊ້ໃນກ້ອງຖ່າຍຮູບ, OSes (ເປັນໂລໂກ້ຂອງບໍລິສັດ, ໄອຄອນແອັບພລິເຄຊັນ, ຮູບຕົວຢ່າງ) ແລະໃນທຸກພື້ນທີ່ທີ່ເປັນໄປໄດ້ທີ່ຮູບພາບຕ້ອງໄດ້ຮັບການເກັບຮັກສາໄວ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ.

ສະຫລຸບ

ໃນປັດຈຸບັນ, ຄວາມຮູ້ກ່ຽວກັບ JPEG ແມ່ນມີຄຸນຄ່າສໍາລັບການສຶກສາເທົ່ານັ້ນ, ເພາະວ່າມັນໄດ້ຖືກສ້າງຂື້ນຢູ່ທົ່ວທຸກແຫ່ງແລະຖືກປັບປຸງໃຫ້ດີທີ່ສຸດໂດຍປະຊາຊົນກຸ່ມໃຫຍ່, ແຕ່ granite ຂອງວິທະຍາສາດຍັງມີລົດຊາດ.

ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ

ບົດຄວາມກ່ຽວກັບ YCbCr ໃນວິກິພີເດຍ
ບົດຄວາມ Wikipedia ກ່ຽວກັບ JPEG
ເລັກນ້ອຍກ່ຽວກັບ PrEP ຈາກການຕອບ Pikabu
ບົດຄວາມ Wikipedia ກ່ຽວກັບ PrEP

ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ: www.habr.com