JPEG

Kaip tai veikia

YP_b P_r

Pirmas svarbus JPEG suspaudimo elementas yra kiekvieno pikselio spalvos saugojimo būdas. Kiekvienam vaizdo pikseliui priskiriami 3 baitai, kurie apibrėžia jo spalvą. Visi trys baitai gali turėti bet kokią reikšmę nuo 0 iki 255, o kiekvienas galimas trijų baitų derinys reiškia kitą spalvą. Daugumoje failų formatų spalvai apibrėžti naudojamas RGB formatas. RGB reiškia raudona žalia žalia mėlyna. Taip jis pavadintas todėl, kad pirmasis iš trijų baitų nurodo, kiek pikselio spalvoje yra raudonos spalvos. Antrasis baitas nurodo, kiek spalvoje yra žalios spalvos, o trečiasis - kiek mėlynos. Kuo didesnė pirmojo baito reikšmė, tuo pikselio spalva yra raudonesnė.

JPEG taip pat naudoja po tris baitus kiekvienam pikseliui, tačiau jame naudojamas YP_b P_r (taip pat žinomas kaip YC_b C_r ) formatas. Čia pirmasis baitas nurodo, koks yra pikselio ryškumas. Antrasis baitas nurodo, kiek pikselis yra mėlynas. Trečiasis baitas nurodo, koks yra raudonas pikselis. Naudojant šį spalvų formatą, ryškumas saugomas atskirai nuo spalvos. Tai naudinga, nes ketiname suspausti vaizdą. Kadangi žmogaus akis geriau mato ryškumą nei spalvą, spalvų baitams (P_b - baitui ir P_r - baitui) galime taikyti didesnį suspaudimą. Kadangi geriau matome ryškumą, Y baitui taikome mažesnį suspaudimą, kad vaizdas po suspaudimo atrodytų geriau.

Kadangi vaizdai dažniausiai saugomi RGB formatu, pirmas JPEG glaudinimo žingsnis paprastai yra teisingai pakeisti RGB formatą į YP_b P_r formatą.

Diskrečioji kosinuso transformacija

Vaizdui atvaizduoti JPEG naudoja kosinuso funkcijas. Todėl šiek tiek pakalbėsime apie kosinuso funkcijas. Štai kaip galėtų atrodyti kosinuso funkcija:

Norėdami, kad kosinuso funkcija išreikštų pikselio spalvą, sakome, kad kuo didesnė kosinuso funkcijos vertė, tuo šviesesnis pikselis. Jei turėtume pikselių rinkinį, kuris būtų šviesus-tamsus-šviesus, jiems apibrėžti galėtume naudoti pirmiau pateiktą funkciją.

Funkcija taip pat galėtų būti dažnesnė. Pavyzdžiui, taip:

Bet štai čia pasidaro įdomu. Taip pat galime sukurti skirtingas funkcijas, imdami skirtingų kosinuso funkcijų vidurkį. Štai kaip tai atrodytų, jei imtume dviejų aukščiau pateiktų funkcijų vidurkį:

JPEG formate DCT taikoma 8 × 8 pikselių blokams.

Kiekybinis vertinimas

Iki šiol suspaudžiant vaizdą nebuvo prarasta jokia informacija. Šiame etape filtruojame informaciją. Dėl šios priežasties būtent šiame etape sumažėja vaizdo kokybė. Kiekviename 8 × 8 pikselių bloke kosinuso funkcijos, turinčios aukštus dažnius, nustatomos į 0. Tai reiškia, kad jos nebegali turėti jokios įtakos tam, kaip vaizdas atrodo jį išskleidus.

Daug reikšmių dabar bus lygios 0, o tai reiškia, kad jas galima labai lengvai suspausti. Tai daroma naudojant Huffmano kodavimą. Huffmano kodavimas yra paskutinis JPEG suspaudimo etapas. Tai taip pat vienintelis etapas, kuriame duomenys iš tikrųjų suspaudžiami.

cos(x)


cos(2x)


(cos(x) + cos(2x)) / 2