JPEG. कॉम्प्रेशन अल्गोरिदम

हॅलो पुन्हा! मला हा लेख मे 2019 मध्ये परत लिहिलेला आढळला. WAVE आणि JPEG बद्दलच्या लेखांच्या मालिकेची ही मालिका येथे आहे प्रथम. या प्रकाशनामध्ये इमेज एन्कोडिंग अल्गोरिदम आणि संपूर्ण स्वरूपाची माहिती समाविष्ट असेल.

चिमूटभर इतिहास

विकिपीडिया लेखाचा एक चमचा:

JPEG (जॉइंट फोटोग्राफिक एक्सपर्ट्स ग्रुप) हे छायाचित्रे आणि तत्सम प्रतिमा संग्रहित करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या लोकप्रिय रास्टर ग्राफिक्स फॉरमॅटपैकी एक आहे.

हे मानक कार्यक्षम इमेज कॉम्प्रेशनसाठी 1991 मध्ये संयुक्त छायाचित्रण तज्ञ गटाने विकसित केले होते.

प्रतिमा कच्च्या वरून JPEG वर कशा जातात?

काही लोकांना असे वाटते की JPEG प्रतिमा हफमन पद्धतीचा वापर करून संकुचित केलेला कच्चा डेटा आहे, परंतु हे खरे नाही. कंट्रोल कॉम्प्रेशन करण्यापूर्वी, डेटा खूप लांब प्रवास करतो.

प्रथम, रंग मॉडेल RGB वरून YCbCr मध्ये बदलले आहे. यासाठी एक विशेष अल्गोरिदम देखील आहे - येथे. Y ला स्पर्श केला जात नाही, कारण ते ब्राइटनेससाठी जबाबदार आहे आणि त्याचा बदल लक्षात येईल.

प्रतिमेची पहिली गोष्ट आहे "पातळ होणे" (सबसम्पलिंग). हे समजणे सोपे आहे: पिक्सेलचा 2x2 अॅरे घेतला जातो, नंतर Cb आणि Cr घेतला जातो - या 4 पिक्सेलच्या प्रत्येक YCbCr घटकांची सरासरी मूल्ये. तर, आम्ही 6 बाइट जिंकले, 4 Y, 4 Cb, 4 Cr ऐवजी आम्हाला 4 Y मिळाले आणि प्रत्येकासाठी समान Cb आणि Cr मिळाले (4 + 4 + 4 = 12; 4 + 1 + 1 = 6; 12 - 6 = 6). अगदी 2x2 स्केलवर, 2:1 कॉम्प्रेशन रेशोसह हानीकारक कॉम्प्रेशन ठोस वाटतं. हे संपूर्ण प्रतिमेवर लागू होते. आणि म्हणून - त्यांनी अर्धा आकार सोडला. आणि आम्ही हे तंत्र वापरू शकतो आमच्या रंगाच्या आकलनामुळे. एखाद्या व्यक्तीला ब्राइटनेसमध्ये फरक सहज लक्षात येईल, परंतु रंगात नाही, जर त्याची सरासरी पिक्सेलच्या लहान ब्लॉकवर असेल. पातळ करणे एका ओळीत, 4 पिक्सेल क्षैतिज आणि अनुलंब देखील केले जाऊ शकते. पहिला पर्याय अधिक वेळा वापरला जातो. जर प्रतिमेची गुणवत्ता महत्त्वाची असेल, तर विनाश अजिबात केला जात नाही.
पातळ होण्याचे दृश्य चित्र (हॅबरने मला जीआयएफ घालण्याची परवानगी दिली नाही) - https://i.ibb.co/Rg5Th9H/150953010617579181.gif

तयारीचा मुख्य भाग

प्रीईपी

आता सर्वात कठीण आणि सर्वात आवश्यक भाग येतो. संपूर्ण प्रतिमा 8x8 ब्लॉक्समध्ये विभागली गेली आहे (जर रिझोल्यूशन ब्लॉक साइडच्या मल्टिपल नसेल तर भरणे वापरले जाते).

आता प्रत्येक ब्लॉकला लागू करा डीसीटी (डिस्क्रिट कोसाइन ट्रान्सफॉर्म). या भागात, अनावश्यक सर्वकाही चित्रातून काढले आहे. डीसीटी वापरून, दिलेला ब्लॉक (8×8) प्रतिमेच्या कोणत्याही नीरस भागाचे वर्णन करतो की नाही हे समजून घेणे आवश्यक आहे: आकाश, भिंत; किंवा त्यात गुंतागुंतीची रचना आहे (केस, चिन्हे इ.). हे तार्किक आहे की समान रंगाच्या 64 पिक्सेलचे वर्णन फक्त 1 ने केले जाऊ शकते, कारण ब्लॉक आकार आधीच ज्ञात आहे. कॉम्प्रेशनसाठी इतके: 64 ते 1.

DCT ब्लॉकला स्पेक्ट्रममध्ये बदलते, आणि जिथे रीडिंग झपाट्याने बदलते, गुणांक सकारात्मक बनतो आणि संक्रमण जितके तीव्र असेल तितके आउटपुट जास्त असेल. जेथे गुणांक जास्त आहे, चित्र रंग आणि ब्राइटनेसमध्ये स्पष्ट संक्रमण दर्शविते, जेथे ते कमी आहे - ब्लॉकमधील YCbCr घटकांच्या मूल्यांमध्ये कमकुवत (गुळगुळीत) बदल.

परिमाणीकरण

कॉम्प्रेशन सेटिंग्ज आधीपासून येथे लागू आहेत. प्रत्येक 8x8 मॅट्रिक्समधील प्रत्येक गुणांक एका विशिष्ट संख्येने भागलेला आहे. सर्व बदल करूनही तुम्ही प्रतिमेची गुणवत्ता कमी करणार नसल्यास, विभाजक एक असावा. जर या फोटोने व्यापलेली स्मृती तुमच्यासाठी अधिक महत्त्वाची असेल, तर विभाजक 1 पेक्षा जास्त असेल आणि भागफल पूर्ण होईल. असे दिसून आले की गोलाकार केल्यानंतर आपण बर्‍याचदा शून्यांसह समाप्त होतो.

क्वांटायझेशन आणखी मोठ्या कॉम्प्रेशनची शक्यता निर्माण करण्यासाठी केले जाते. आलेख y = sin(x) च्या परिमाणाचे उदाहरण वापरून ते कसे दिसते ते येथे आहे:

संक्षिप्त

प्रथम आपण झिग-झॅग पॅटर्नमध्ये मॅट्रिक्समधून जातो:

आम्हाला संख्यांसह एक-आयामी अॅरे मिळतात. आपण पाहतो की त्यात बरेच शून्य आहेत, ते काढले जाऊ शकतात. हे करण्यासाठी, अनेक शून्यांच्या अनुक्रमाऐवजी, आपण 1 शून्य प्रविष्ट करतो आणि त्यानंतर अनुक्रमात त्यांची संख्या दर्शविणारी संख्या. अशा प्रकारे तुम्ही संपूर्ण अॅरेचा आकार १/३ वर रीसेट करू शकता. आणि मग आपण हफमन पद्धतीचा वापर करून हा अ‍ॅरे कॉम्प्रेस करतो आणि फाइलमध्येच लिहू.

कुठे वापरले जाते

सर्वत्र. PNG प्रमाणे, JPEG चा वापर कॅमेरा, OSs (कंपनी लोगो, ऍप्लिकेशन चिन्ह, लघुप्रतिमा म्हणून) आणि सर्व संभाव्य क्षेत्रांमध्ये केला जातो जेथे प्रतिमा कार्यक्षमतेने संग्रहित करणे आवश्यक आहे.

निष्कर्ष

याक्षणी, जेपीईजी बद्दलचे ज्ञान आता केवळ शैक्षणिक हेतूंसाठी मौल्यवान आहे, कारण ते आधीपासूनच सर्वत्र तयार केले गेले आहे आणि लोकांच्या मोठ्या गटांद्वारे अनुकूलित केले गेले आहे, परंतु विज्ञानाचा ग्रॅनाइट अजूनही चवदार आहे.

स्त्रोत

विकिपीडियावर YCbCr बद्दल लेख
JPEG वर विकिपीडिया लेख
पिकाबू पोस्टमधील PrEP बद्दल थोडेसे
PrEP वर विकिपीडिया लेख

स्त्रोत: www.habr.com