JPEG। कम्प्रेसन एल्गोरिथ्म

फेरी अभिवादन! मैले यो लेख मे 2019 मा फिर्ता लेखिएको भेट्टाएँ। यो WAVE र JPEG को बारेमा लेखहरूको श्रृंखलाको निरन्तरता हो, यहाँ पहिलो। यस प्रकाशनमा छवि सङ्केतन एल्गोरिदम र समग्र रूपमा ढाँचाको बारेमा जानकारी समावेश हुनेछ।

इतिहास को एक चुटकी

विकिपीडिया लेख को एक चम्मच:

JPEG (संयुक्त फोटोग्राफिक विशेषज्ञ समूह) फोटो र समान छविहरू भण्डारण गर्न प्रयोग गरिने लोकप्रिय रास्टर ग्राफिक्स ढाँचाहरू मध्ये एक हो।

यो मानक संयुक्त फोटोग्राफिक विशेषज्ञ समूह द्वारा 1991 मा कुशल छवि कम्प्रेसनको लागि विकसित गरिएको थियो।

छविहरू कच्चाबाट JPEG मा कसरी जान्छन्?

केही मानिसहरूले JPEG छविहरू हफम्यान विधि प्रयोग गरेर कच्चा डाटा कम्प्रेस गरिएको हो भन्ने सोच्छन्, तर यो सत्य होइन। नियन्त्रण सङ्कुचन अघि, डाटा लामो बाटो यात्रा गर्दछ।

पहिलो, रंग मोडेल RGB बाट YCbCr मा परिवर्तन गरिएको छ। यसको लागि एक विशेष एल्गोरिथ्म पनि छ - यहाँ। Y छोइएको छैन, किनकि यो चमकको लागि जिम्मेवार छ, र यसको परिवर्तन उल्लेखनीय हुनेछ।

छवि संग गर्न को लागी पहिलो कुरा हो "पातलो" (सबसम्पलिंग)। यो बुझ्न सजिलो छ: पिक्सेलको 2x2 एरे लिइन्छ, त्यसपछि Cb र Cr लिइन्छ - यी ४ पिक्सेलको YCbCr कम्पोनेन्टहरू मध्ये प्रत्येकको औसत मानहरू। तर, हामीले 6 बाइट जित्यौं, 4 Y, 4 Cb, 4 Cr को सट्टा हामीले 4 Y र समान Cb र Cr प्रत्येकको लागि पायौं (4 + 4 + 4 = 12; 4 + 1 + 1 = 6; 12 - 6 = 6)। २x२ मापनमा पनि, २:१ कम्प्रेसन अनुपातको साथ हानिपूर्ण कम्प्रेसन ठोस सुनिन्छ। यो सम्पूर्ण छविमा लागू हुन्छ। र त्यसैले - तिनीहरूले आधा आकार छोडे। र हामी हाम्रो रंग धारणा को लागी यो प्रविधि प्रयोग गर्न सक्छौं। एक व्यक्तिले सजिलैसँग चमकमा फरक देख्नेछ, तर रंगमा होइन, यदि यो पिक्सेलको सानो ब्लकमा औसत छ। पातलो पनि एक लाइन मा गर्न सकिन्छ, 2 पिक्सेल तेर्सो र ठाडो रूपमा। पहिलो विकल्प धेरै पटक प्रयोग गरिन्छ। यदि छवि गुणस्तर महत्त्वपूर्ण छ भने, त्यसपछि विनाश सबै प्रदर्शन गरिएको छैन।
पातलो हुने दृश्य चित्रण (Habr ले मलाई gif सम्मिलित गर्न अनुमति दिएन) - https://i.ibb.co/Rg5Th9H/150953010617579181.gif

तयारी को मुख्य भाग

प्रेप

अब सबैभन्दा कठिन र सबैभन्दा आवश्यक भाग आउँछ। सम्पूर्ण छविलाई 8x8 ब्लकहरूमा विभाजित गरिएको छ (यदि रिजोल्युसन ब्लक साइडको मल्टिपल छैन भने भरिने प्रयोग गरिन्छ)।

अब प्रत्येक ब्लकमा लागू गर्नुहोस् डीसीटी (डिस्क्रिट कोसाइन ट्रान्सफर्म)। यस भागमा, सबै अनावश्यक चित्रबाट बाहिर निकालिएको छ। DCT प्रयोग गरेर, तपाईंले बुझ्नुपर्छ कि दिइएको ब्लक (8 × 8) ले छविको कुनै पनि नीरस भागलाई वर्णन गर्दछ: आकाश, पर्खाल; वा यसले जटिल संरचना (कपाल, प्रतीकहरू, आदि) समावेश गर्दछ। यो तार्किक छ कि समान रंग को 64 पिक्सेल मात्र 1 द्वारा वर्णन गर्न सकिन्छ, किनभने ब्लक साइज पहिले नै थाहा छ। कम्प्रेसनको लागि धेरै: 64 देखि 1।

DCT ले ब्लकलाई स्पेक्ट्रममा परिणत गर्छ, र जहाँ रिडिङहरू तीव्र रूपमा परिवर्तन हुन्छन्, गुणांक सकारात्मक हुन्छ, र तीव्र संक्रमण, उच्च उत्पादन हुनेछ। जहाँ गुणांक उच्च छ, चित्रले रंग र चमकमा स्पष्ट संक्रमणहरू देखाउँछ, जहाँ यो कम छ - ब्लकमा YCbCr घटकहरूको मानहरूमा कमजोर (चिटो) परिवर्तनहरू।

परिमाणीकरण

कम्प्रेसन सेटिङहरू पहिले नै यहाँ लागू गरिएको छ। प्रत्येक 8x8 matrices मा प्रत्येक गुणांक एक निश्चित संख्या द्वारा विभाजित छ। यदि तपाइँ यसको सबै परिमार्जन पछि छवि गुणस्तर कम गर्नुहुन्न भने, त्यसपछि विभाजक एक हुनुपर्छ। यदि यो तस्बिरले ओगटेको मेमोरी तपाईंको लागि बढी महत्त्वपूर्ण छ भने, भाजक १ भन्दा ठूलो हुनेछ, र भागफल गोलाकार हुनेछ। यो बाहिर जान्छ कि राउन्डिङ पछि तपाइँ प्रायः धेरै शून्य संग समाप्त हुन्छ।

क्वान्टाइजेसन अझ ठूलो कम्प्रेसनको सम्भावना सिर्जना गर्न गरिन्छ। ग्राफ y = sin(x) को परिमाणीकरण गर्ने उदाहरण प्रयोग गर्दा यो कस्तो देखिन्छ:

कम्प्रेसन

पहिले हामी zig-zag ढाँचामा म्याट्रिक्स मार्फत जान्छौं:

हामीले संख्याहरूको साथ एक-आयामी एरे पाउँछौं। हामी देख्छौं कि यसमा धेरै शून्यहरू छन्, तिनीहरूलाई हटाउन सकिन्छ। यो गर्नको लागि, धेरै शून्यहरूको अनुक्रमको सट्टा, हामी 1 शून्य प्रविष्ट गर्छौं र त्यसपछि अनुक्रममा तिनीहरूको संख्या संकेत गर्ने संख्या। यस तरिकाले तपाइँ सम्पूर्ण एरेको आकार 1/3 मा रिसेट गर्न सक्नुहुन्छ। र त्यसपछि हामी हफम्यान विधि प्रयोग गरेर यो एरेलाई कम्प्रेस गर्छौं र फाइलमा नै लेख्छौं।

जहाँ प्रयोग गरिन्छ

जताततै। PNG जस्तै, JPEG क्यामेरा, OS (कम्पनी लोगो, एप्लिकेसन आइकन, थम्बनेलको रूपमा) र छविहरूलाई प्रभावकारी रूपमा भण्डारण गर्न आवश्यक सबै सम्भावित क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिन्छ।

निष्कर्षमा

यस समयमा, JPEG को बारेमा ज्ञान अब केवल शैक्षिक उद्देश्यहरूको लागि मूल्यवान छ, किनकि यो पहिले नै सबै ठाउँमा बनाइएको छ र मानिसहरूको ठूलो समूहद्वारा अनुकूलित छ, तर विज्ञानको ग्रेनाइट अझै स्वादिष्ट छ।

स्रोतहरू

विकिपिडियामा YCbCr को बारेमा लेख
JPEG मा विकिपीडिया लेख
Pikabu पोष्टबाट PrEP को बारेमा थोरै
PrEP मा विकिपीडिया लेख

स्रोत: www.habr.com