Zpet
Formát JPEG

Úvodem

Formát standart JPEG byl vytvořen skupinou lidí, kteří byli sdruženi do Joint Photographic Expert Group. JPEG je vlastně zkratka názvu této skupiny. Standart JPEG vznikl kvůli tomu, že s rozmachem výpočetní techniky se do oblasti počítačů dostaly fotografie a jiný grafický materiál, a ten bylo potřeba uschovat, ale žádnou neztrátovou kompresí nebylo dosaženo dobrých výsledků.A proto byl vytvořen ztrátový formát JPEG, který pracoval s DCT. Ve standartu JPEG2000 se už má využívat Waveletovy transformace, ale tento formát se zatím příliš nerozšiřuje.

A jak vlastně funguje JPEG s DCT?

1. krok Tím je přepočet z RGB berevného prostoru do YCbCr prostoru, kde se v kanálech Cb a Cr provede komprese vypuštěním poloviny informací.

2. krok Tím je rozdělení obrázku z předchozího kroku na čtverečky (rastr) 8x8 pixelu. Toto dělení se provádí zvlášť v každém kanále. A na každém takovémto čtverečku se provede DCT a vypočítá se frekvenční obraz čtverečku.

A proč je vlastně rastr 8x8 pixelů? Jednak je docela výhodné počítat ze 64 (2^6) členů posloupnosti kvůli paměťové náročnosti a druhý důvod byl žen, v době, kdy standart vznikal, ještě nebyl tak výkonný hardware jako je dnes. Další nespornou výhodou je to, že spektrum se částečně lokalizovalo v časové (prostorové) oblasti.

Takto nějak vypadá rastr přes obrázek.

3.krok Komprese. Protože převod z časové (prostorové) oblasti do frekvenční oblasti není skoro vůbec ztrátový (až na nějaké to zaokrouhlování), musí se provést prahování, které harmonické se uchovají a které už nikoliv. A tady teprve vzniká komprese. O kvalitě (počtu uchovaných koeficientů) rozhoduje kvantizační koeficient.

4. krok Další kódování. Zde se tímto kódováním pokouší odstranit zbytková redundance informací, která by zbytečně zvětšovala velikost souboru. Pro kódování se většinou využívá Huffmanovo nebo aritmetické kódování (je chráněno patentem). Principem je přiřazení nejkratší délky slova nejčastěji se vyskytujícímu znaku. Naopak řídce se objevující znaky se kódují dlouhými slovy. Tenhle krok už je beze ztrát. A to je vše. Získané koeficienty se pak spolu s příslušnými hlavičkami a kvantizačními tabulkami uloží do souboru.

Standart JPEG 2000

Standart JPEG 2000 je vyvíjen především kvůli oblastem, kde obyčejný JPEG selhává. Jsou to třeba oblasti, kde je potřeba ukládat od vysokých kompresních poměrů až po bezeztrátovou kompresi. Tento formát je vyvíjen i pro internetové prostředí, protože z jednoho souboru lze bez větších problému vyčíst obrázek v různém rozlišení (vlastnost waveletu), to se hodí především pro náhledy. Na jeho vývoji pracuje několik společností: Eastman Kodak Company, TrueSpectra, Live Picture, Canon, Corbis, Iterated Systems, AGFA, FujiFilm, Hewlett-Packard Company, Intel a Interactive Pictures.

Několik výhod proti JPEG

Je odolnější proti chybám v přenosu
podporuje ztrátovou i bezeztrátovou kompresi
Má lepší kompresní poměr.

Jedna nevýhoda

Vyšší hardwarová náročnost výpočtu

Pro názornost bych ukázal obrázky komprimované JPEG a JPEG2000 kompresní poměr je 1:40

JPEG Waveletová komprese

Obrázky jsou převzaty z:
http://www.volny.cz/ousek/JPEG2000/index.html

Závěrem

Ačkoliv dnes už jsou daleko lepší kompresní metody, JPEG se natolik rozšířil, že navždy zůstane standartem kvůli svým výhodám. Vysoká komprese při relativně nízké výpočetní náročnosti.

Zpet

Leoš Maršálek, Jan Skapa © 2003 Leos.Marsalek@tiscali.cz, jeniczek.s@seznam.cz