JPEG

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Grupul mixt de experți în fotografie (JPEG)
Felis silvestris silvestris mic scădere treptată a calității.png
O fotografie a unei pisici sălbatice europene cu rata de compresie în scădere și, prin urmare, creșterea calității, de la stânga la dreapta
Extensie .jpg / .jpeg / .jpe /.jif / .jfif / .jfi
Număr magic ff d8 ff
Dezvoltat de Joint Photographic Experts Group, IBM, Mitsubishi Electric, AT&T, Canon Inc.
Licență Gratuit
Prima publicație 18 septembrie 1992; Acum 28 de ani
Tip Comprimarea imaginii
Comprimare cu pierderi (de obicei) și fără pierderi
Site-ul web www.jpeg.org

JPEG înseamnă J oint P hotographic E xperts G roup, un comitet de experți ISO / CCITT care a definit primul standard internațional pentru compresia continuă a imaginii digitale pe ton, atât în tonuri de gri, cât și în culori .

Aceeași combinație de caractere indică, de asemenea, algoritmul de compresie pe scară largă, care este disponibil în format deschis și gratuit de implementat. Cu toate acestea, rețineți că vorbirea despre „ fișiere în format jpg” este incorectă din punct de vedere conceptual, deoarece nu există un „format de fișier jpg”: fișierul container poate fi de diferite tipuri (exif, jfif, tiff) și este doar imaginea conținută de să fie de fapt în format jpg. Aceasta este aceeași ordine de concepte referitoare, de exemplu, la fișiere video avi sau mkv , care pot conține fișiere comprimate cu o multitudine de algoritmi extrem de variați.

JPEG a devenit cel mai popular standard de compresie a imaginilor fotografice .

Istorie

Specificația originală JPEG publicată în 1992 implementează procesele diferitelor lucrări de cercetare anterioare și brevete citate de CCITT (acum UIT-T) și de Joint Photographic Experts Group . [1] Baza principală a algoritmului de compresie cu pierderi al JPEG este transformarea discretă a cosinusului (DCT), propusă pentru prima dată de Nasir Ahmed ca tehnică de compresie a imaginii în 1972. Ahmed a dezvoltat un algoritm DCT practic cu T. Natarajan de la Kansas State University și KR Rao de la Universitatea din Texas în 1973. [2] Lucrarea lor de referință din 1974 este citată în specificația JPEG, împreună cu mai multe lucrări de cercetare ulterioare care au lucrat în continuare la DCT, inclusiv un articol din 1977 de Wen-Hsiung Chen, CH Smith și SC Fralick descrierea unui algoritm DCT rapid, precum și un articol din 1978 de NJ Narasinha și SC Fralick și un articol din 1984 de BG Lee. Specificația citează, de asemenea, un articol din 1984 al lui Wen-Hsiung Chen și WK Pratt ca o influență asupra algoritmului său de cuantificare și articolul din 1952 al lui David A. Huffman pentru algoritmul său de codare Huffman.

Specificația JPEG menționează brevete de la mai multe companii. Următoarele brevete au oferit baza algoritmului său de codare aritmetică.

  • IBM
    • Brevet SUA 4.652.856 - 4 februarie 1986 - Kottappuram MA Mohiuddin și Jorma J. Rissanen - Cod aritmetic multi-alfabet fără multiplicare
    • Brevet SUA 4.905.297 - 27 februarie 1990 - G. Langdon, JL Mitchell, WB Pennebaker și Jorma J. Rissanen - Sistem de codificare și decodificare aritmetică
    • Brevet SUA 4.935.882 - 19 iunie 1990 - WB Pennebaker și JL Mitchell - Ajustarea probabilității pentru programatorii aritmetici
  • Mitsubishi Electric
    • JP H02202267 ( 1021672 ) - 21 ianuarie 1989 - Toshihiro Kimura, Shigenori Kino, Fumitaka Ono, Masayuki Yoshida - Sistem de codare
    • JP H03247123 ( 2-46275 ) - 26 februarie 1990 - Fumitaka Ono, Tomohiro Kimura, Masayuki Yoshida și Shigenori Kino - Echipamente de codare și metodă de codificare

Specificația JPEG menționează, de asemenea, alte trei brevete IBM. Alte companii citate ca titulari de brevete includ AT&T (două brevete) și Canon Inc. Absență de pe listă este brevetul SUA 4.698.672, depus de Wen-Hsiung Chen și Daniel J. Klenke de la Compression Labs în octombrie 1986. Brevetul descrie un DCT-based Algoritmul de compresie a imaginii, care ar cauza mai târziu controverse în 2002 (a se vedea controversa de brevet de mai jos) [3] . Cu toate acestea, specificația JPEG a citat două lucrări de cercetare anterioare ale lui Wen-Hsiung Chen, publicate în 1977 și 1984. [2]

Descriere

Caracteristici ale formatului jpeg

JPEG specifică doar modul în care o imagine poate fi transformată într-o secvență de octeți , dar nu modul în care poate fi încapsulată într-un format de fișier. Cele două aspecte sunt adesea confuze, iar termenul „jpeg” este folosit ca sinonim pentru „fișier care conține o imagine comprimată cu jpeg”.

Standardul JPEG definește două metode de compresie de bază, una bazată pe utilizarea transformării discrete de cosinus (DCT - Discrete Cosine Transformì ) cu „ compresie de tip lossy ”, care este cu pierderea de informații , cealaltă pe utilizarea unei metode predictive cu „ compresie fără pierderi , adică fără pierderi de informații [4] .

Videoclipul suplimentar arată efectul creșterii continue a compresiei JPEG de la Q = 100 la Q = 1 și apoi a reducerii compresiei JPEG la Q = 100 pentru o scanare CT abdominală. Gama continuă a valorilor Q prezentate în videoclip este similară cu ceea ce au văzut subiecții în Experimentul psihometric 1 (vezi Rezultate), dar în experimentul propriu-zis, spectatorul a reușit să controleze activ procesul de derulare prin teancul de imagini . Adică, o compresie JPEG variază continuu (între Q = 100 și Q = 1) pentru o tomografie abdominală

Algoritmul de tip JPEG de bază "cu pierderi" se numește "linie de bază"; în plus, extensiile opționale ale metodei „lossy” au fost definite pentru compresie ierarhică și progresivă.

Cele mai multe extensii de fișiere comune pentru fișiere care utilizează compresia JPEG sunt .jpg și .jpeg , cu toate acestea .jpe , .jfif și .jif sunt de asemenea folosite. Datele JPEG pot fi, de asemenea, încorporate în alte tipuri de fișiere: fișierele codificate TIFF încorporează adesea o imagine JPEG ca o previzualizare a imaginii principale sau conțin direct imagini comprimate JPEG; Fișierele MP3 pot conține un fișier JPEG de acoperire în eticheta ID3v2.

Extensii de fișiere comprimate cu jpeg

Cea mai comună extensie pentru fișierele care conțin imagini în acest format este .jpg, dar sunt utilizate și .jpeg, .jfif, .JPG, .JPE.

Fișierele care conțin imagini comprimate JPG pot fi diferite, chiar dacă au aceeași extensie . Un fișier numit „.jpg” poate fi de fapt structurat atât ca JFIF / jpeg ( JPEG File Interchange Format , formatul standardizat creat de Independent JPEG Group care specifică cum să producă un fișier adecvat pentru stocarea unui flux JPEG pe computer), sau ca Exif / jpeg ( format de fișier imagine schimbabil , un format NU standardizat, dar foarte popular creat de producătorii de camere digitale).

În plus, există alte formate de fișiere bazate pe JPEG, cum ar fi JPEG Network Graphics (JNG), în timp ce altele pot conține uneori fluxuri jpeg ( TIFF ).

Conversie de imagine bitmap în JPEG

În esență, JPEG funcționează în 4 pași de bază pentru a transforma o imagine bitmap într-un JPEG și invers.

Acești pași sunt:

Imaginea, văzută ca o matrice de dimensiuni NxN generice, este împărțită în blocuri de 8x8 pixeli (dacă blocurile de date ar fi mai mari, procesarea ar fi prea grea și lentă; dacă ar fi mai mică, nu ar conține suficiente informații). Pentru fiecare bloc există următoarele elaborări în ordine:

Factorul de compresie care poate fi atins este determinat în esență de un parametru de scalare pentru matricele de cuantificare. Cu cât acest parametru este mai mic, cu atât este mai proastă calitatea. Un factor de compresie de 15: 1 poate fi atins fără a modifica vizibil calitatea imaginii.

Exemplu de imagine comprimată cu algoritmul standard la diferite calități:

Calitate JPEG 10% - 3,2 KB
Calitate JPEG 50% - 6,7 KB
Calitate JPEG 90% - 30,2 KB
Calitate JPEG 100% - 87,7 KB
Imagine comprimată în jpeg, în care este posibil să se vadă variația treptată a calității grafice odată cu creșterea compresiei (de la stânga la dreapta)

După cum puteți vedea, cel mai bun raport calitate / dimensiune este de aproximativ 90%. De asemenea, se observă imediat cum, pe măsură ce crește nivelul de compresie, artefactele apar din ce în ce mai evidente din punct de vedere vizual. Dintre acestea, cel mai tipic pentru formatul JPEG (ca pentru toate formatele care se bazează pe DCT) este grila sau „blocarea”; pe lângă acesta există fenomene de „sunet” ( fenomen Gibbs ) și „estompare”, sau „estompare”.

Utilizare

JPEG este cel mai popular algoritm pentru stocarea fotografiilor. Este, de asemenea, foarte frecvent pe World Wide Web .

Cu toate acestea, nu este potrivit pentru desene geometrice, linii de artă și imagini color, text sau pictograme, utilizări pentru care sunt utilizate mai frecvent formatul de rețea portabilă (PNG) și formatul de schimb de grafică (GIF).

Nu are capacitatea de a genera imagini animate

Alte formate de compresie „cu pierderi”

Noile metode cu pierderi, în special cele bazate pe DWT (Discrete Wavelet Transform), garantează rezultate mai bune în unele cazuri.

Comitetul JPEG a creat un nou standard bazat pe wavelet, JPEG 2000 , cu perspectiva de a înlocui standardul JPEG în timp.

Notă

  1. ^ DCT-History_How I Am Up With the Discrete Cosine Transform | Comprimarea datelor | Matematică aplicată | Încercare gratuită de 30 de zile , pe Scribd . Adus la 18 mai 2020 .
  2. ^ a b DCT-History_How I Am Up With the Discrete Cosine Transform | Comprimarea datelor | Matematică aplicată | Încercare gratuită de 30 de zile , pe Scribd . Adus la 18 mai 2020 .
  3. ^ (EN) Robert Lemos, Găsirea adevărului în revendicările de brevet JPEG pe CNET. Adus la 18 mai 2020 .
  4. ^ Diapozitive ale cursului de procesare electronică a imaginii II de la Universitatea din Trieste ( PDF ), pe www2.units.it . Adus la 3 martie 2017 (arhivat din original la 4 martie 2017) .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (EN) sh99000018 · GND (DE) 4379612-6
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=JPEG&oldid=119704397 ”