Форматы фото jpg и другие

Форматы фото jpg и другие

Всем доброго времени суток дорогие читатели fotodizart.ru.

Сегодня пойдет речь о форматах изображений их особенностях и отличительных чертах. Многие из нас знают, что изображения имеют разные форматы, но не все понимают, почему их такое множество и какие у них отличительные черты.

Любое изображение, хранящееся на компьютере, имеет свой графический формат. Каждый из графических форматов имеет свои свойства и своё предназначение. На сегодняшний день существует огромное количество графических форматов. Большую часть графических форматов, мы будем рассматривать на основе одного из самых популярных графических редакторов Adobe Photoshop. Почему именно фотошоп, все просто, этот графический редактор обладает наибольшим количеством форматов.

Но дополнительно, постараемся разобрать и другие широко известные форматы изображения.

Итак, приступим:

PSD – это собственный формат программы Adobe Photoshop, он позволяет сохранять всю проделанную работу над изображением. А именно прозрачность, режимы смешивания слоев, тени, слои, маски слоя и все остальные мелочи работы проделанной с изображением. Этот формат обычно используется, если работа над изображением до конца не завершена. Так же его часто используют для разработки макета сайта, так как производить верстку с данного файла удобно видя все слои и элементы. А во всех остальных случаях его использование нет смысла, так как он имеет значительно большой размер файла по отношению к другим форматам.

TIFF – позволяет максимально точно сохранить подготовленный проект фотошопа. Он содержит не только пиксельную информацию, но также плотность точек на изображение при печати dpi. Еще он может хранить несколько слоев изображения плюс информацию о прозрачности каналов. Использование этот формат получил в основном в полиграфии.

BMP – это точечный рисунок. Изображение в этом формате состоит из массы точек, каждая из которых содержит свой цвет. Этот формат имеет очень большой размер и хорошо подвергается сжатию архиваторами. Потери качества в BMP не значительное, однако, он уступает TIFF.

JPEG – это самый широко используемый формат. Он получил широкое использование в цифровой технике (фотоаппаратах). Причина столь широкого использования это довольно не плохое качество и маленький размер файла. Но маленький размер говорит о том, что значительно теряется качество изображения. Все дело в алгоритме сжатия изображений, он состоит в том что, сжимаясь, изображение значительно теряет точность. Этот формат по этим причинам не желательно использовать в полиграфии. Но плюсом является то, что их удобно посылать по email (электронной почте), выкладывать в Интернете и хранить на дисках.

JPEG 2000 – формат графических файлов с хорошей компрессией. Качество изображения по сравнению с JPEG получается более гладкое и четкое, а размер файла в одинаковом качестве в разы меньше. Графические файлы, сохранённые в JPEG 2000, с высокой степенью сжатия не содержат артефактов.

Поддерживает сжатие изображений, как с потерями качества, так и без него. Кроме этого формат JPEG 2000, поддерживает «прогрессивное сжатие», которое по мере загрузки файла позволяет увидеть качественное изображение, изначально представленное как размытое. Расширение файлов: .jp2, .j2k, .jpf, .jpm, .jpg2, .j2c, .jpc.

JPEG XR – формат кодирования изображений, разработанный Microsoft. Сжимает фотографии больше и лучше JPEG 2000 может сжимать без потери качества. Поддерживает прозрачность и различную степень сжатия. JPEG XR достаточно эффективный формат для сжатия изображений, при достаточно большом проценте сжатия, на изображение практически отсутствуют артефакты.

Изображения JPEG XR загружаются быстрее, чем в формате JPEG2000. Формат поддерживает 16bit, что дает возможность хранить картинки с полным охватом цветов размером меньше чем в формате TIFF. Расширение файлов: .jxr, .hdp, .wdp.

GIF – в основном используется для изготовления графики для Интернета. Он не годится для сохранения фотографий, так как имеет ограничение по цветопередаче, по этим же причинам он не годится для полиграфии. Изображение данного графического формата состоит из точек, которые могут включать в себя от 2 до 256 цветов. Ограниченность цветопередачи и поддержка прозрачности делают его незаменимым для хранения изображений с минимум цветов, например логотипов. Еще одна особенность формата это возможность изготовления анимированных изображений. Широко применяют для создания gif (анимированных) баннеров.

EPS – можно назвать наиболее надежным и универсальным форматом. Он в основном предназначен для передачи векторной и растровой графики в издательства, возможность создания и использования данного формата практически всеми графическими редакторами. Использовать данный формат имеет наибольший смысл только в том случае, если вывод осуществляется на PostScript-устройстве.

Этот формат уникален он поддерживает все цветовые модели необходимые для печати, может записывать данные в RGB, обтравочные контуры, а также использование шрифтов и другое. Первоначально EPS разрабатывался как векторный формат, ну а позднее уже появилась его разновидность растра — Photoshop EPS.

PNG – это графический формат, который пришел совсем недавно на смену Gif формату, и уже успел, стань очень популярным из за того, что умеет держать прозрачность и полупрозрачность что было не возможно в его предшественнике gif. Это значит что png держит полупрозрачность в диапазоне от 1 до 99% при помощи альфа-канала с 256 градациями серого. Прозрачность работает следующим образом, в файл записывается информация о гамма — коррекции. Гамма-коррекция представляет собой определенное число яркости, контраста монитора. Это число в последующем считывается из файла и позволяет откорректировать отображение изображения за счет поправок яркости.

PICT – это собственный формат Макинтош. Формат способен включать в себя как растровую, так и векторную информацию, текст, а также звук, использует RLE-компрессию. Битовые PICT-изображения могут иметь абсолютно любую глубину битового представления. Векторные же PICT-изображения, которые практически исчезли из использования в наши дни, имели необычные проблемы толщины линии и другие отклонения во время печати.

Формат используется для Макинтош, и при создании определенных презентаций только для Мак. На обычных компьютерах (не мак) PICT – формат представлен с расширением .pic или .pct, считывается определенными программами, работа с этим форматом зачастую бывает не простой.

PDF –формат предложен и разработан компанией Adobe, как формат для электронной документации, различных презентаций и верстки для пересылки его по электронной почте. И его проектная особенность была обеспечить компактный формат. По этим причинам все данные в pdf могут сжиматься, причем особенность в нем такая, что к разного рода информации применяются разные, более подходящие для этих типов данных сжатия: JPEG, RLE, CCITT, ZIP.

PCX – формат растрового изображения. Файлы pcx типа используют стандартную палитру цветов, этот формат был расширен для хранение 24-битных изображений. Этот формат аппаратно зависим. Предназначен хранить информацию в файле в том же виде, что и в видео-плате. Чтобы совместить этот формат со старыми программами необходима поддержка EGA-режима видеоконтроллера. Алгоритм сжатия быстрый и занимает малый объём памяти, но не очень эффективен, не подойдет для сжатия фотографий и детальной компьютерной графики.

ICO – этот формат разработан для хранения значков файлов. Размеры ico файлов могут быть любыми, но наиболее используемые значки со сторонами в 16, 32 и 48 пикселей. Еще используются иконки с размерами 24, 40, 60, 72, 92, 108, 128, 256 пикселей. Данные в значках обычно не сжимаются. Значки бывают в цвете True Color, High Color , или с четко фиксированной палитрой. По своей структуре файлы ICO наиболее близки к BMP формату, но отличаются от bmp присутствием маски, накладываемой на задний план с помощью операции побитового «И», что дает возможность реализовать прозрачность.

Наложение основного изображения при помощи «исключающего ИЛИ» может даже инвертировать пиксели там, где задний план был не замаскирован. А уже с Windows XP начали поддерживаться 32-битные иконки — каждому пикселю соответствует 24-бита цвета плюс 8-битный альфа-канал, который позволяет реализовать частичную прозрачность 256 уровней. При помощи альфа-канала также имеется возможность отобразить значок со сглаженными краями а также с тенью, сочетать с разным фоном, маска значка в этом в таком случае игнорируется.

Читайте также:  Сеть вай фай есть а интернета нет

CDR – это векторный формат изображения или рисунка, созданный при помощи программы CorelDRAW. Данный формат разработан компанией Corel для его использования в собственных программных продуктах компании. CDR — изображения не поддерживаются многими графическими редакторами. Но это не проблема, файл можно легко экспортировать при помощи все того же CorelDRAW в более распространенные форматы изображений. Изображения, созданные в CorelDRAW и имеющие расширение CDR также можно открыть программой Corel Paint Shop Pro. Для наилучшей совместимости, компания Corel рекомендует сохранять файлы в CorelDRAW формате CDR более ранней версии. Файлы CDR десятой и более ранней версии, можно открыть используя и программу Adobe Illustrator.

AI — это векторный формат изображений, название которого произошло от сокращения имени векторного редактора AdobeIllustrator. Поддерживается практически всеми графическими программами, которые каким либо образом связанны с векторной графикой. Ai является одним из лучших промежуточных посредников для передачи изображения из одного редактора в другой. Отличительной и очень важной чертой формата является его наибольшая стабильность и совместимость с PostScript, что представляет большую ценность для издательств полиграфической продукции.

RAW – это формат данных, содержащий в себе необработанную информацию (или обработанную в минимальной степени), созданный напрямую поступающей информацией с матрицы фотокамеры (видеокамеры и д.р.). Этим форматом обозначают не только фото данные, но и исходные данные звукозаписи или видео. Данный формат хранит всю информацию о файле и имеет больший потенциал для обработки фотографий, нежели формат JPG. RAW сохраняет максимально возможное качество. Данные в RAW-файлах могут быть несжатыми, сжатыми без потерь или сжатыми с потерями.

RAW — файлы у ряда производителей фотокамер, имеют собственный формат расширения такой как у Canon – CR2, Nikon – NEF. У многих других предложенный Adobe формат DNG, это такие компании как Leica, Hasselblad, Samsung, Pentax, Ricoh. Если в фотошопе отсутствует камера raw для вашего фотоаппарата, то файлы не откроются, для этих целей создана утилита для конвертирования raw от адобе.

SVG – формат масштабируемой векторной графики (Scalable Vector Graphics). Формат создан W3C. В соответствие со спецификацией он создан для описания двумерной векторной и смешанной векторной/растровой графики в XML. Включает в себя три типа объектов: фигуры, изображения и текст. Поддерживает неподвижную, анимированную так и интерактивную графику. Создавать и редактировать можно как в текстовых редакторов посредством правки кода, так и в любом графическом редакторе для векторной графики (Adobe Illustrator, Inkscape, CorelDRAW, Corel SVG Viewer). SVG – это открытый стандарт не является чьей либо собственностью.

Из достоинств формата SVG можно выделить. Масштабируемость без потери качества изображения. Текст в SVG является текстом, а не изображением, благодаря этому его можно выделять, копировать, он индексируется поисковиками (при использование на сайте). Интерактивность графики, дает возможность к каждому из элементов привязать свои события. Доступность использования растровой графики внутри документа. Анимация, которая реализована в SVG с помощью языка SMIL. Совместимость с CSS, дает возможность задавать свойства объектов такие как, цвет, фон, прозрачность и др.. SVG легко интегрируются с HTML и XHTML документами. Уменьшение количества запросов HTTP. Небольшой вес файла по сравнению с растровой графикой.

WebP — формат изображений для Интернета, обеспечивающий превосходное сжатие без потерь и с потерями качества предложенный компанией Google. WebP формат позволяет создавать изображения меньшего размера и более высокой насыщенности. Обеспечивает наиболее быструю загрузку изображений на веб ресурсах при работе в Интернете.

По сравнению с PNG изображениями форматом WebP имеет вес на 26% меньше без потери качества. По сравнению с изображений JPEG формата WebP на 25-34% меньше весит, но с потерями качества по индексу структурного сходства.

  • Поддерживает прозрачность (альфа-канал).
  • WebP поддерживается в Chrome, Firefox, Edge, Opera и других инструментах и ​​библиотеках. При разработке сайтов для корректного отображения в браузерах, которые не поддерживают WebP формат, рекомендуется использовать поддержку альтернативных изображений.
  • Включает легкую библиотеку libwebp для кодирования и декодирования.
  • Инструменты командной строки cwebp и dwebp для преобразования изображений в формат WebP и обратно.
  • Инструменты просмотра, мультиплексирования (передача нескольких потоков данных с меньшей скоростью по одному каналу) и анимации изображений WebP.
    Переводы , 23 августа 2019 в 12:23

Одно и то же изображение в разных форматах может иметь разный размер и разное качество. Почему так, для чего используются разные форматы и чем они отличаются — разбираемся в статье.

Это необработанный файл изображения без сжатия. Вы получаете файлы RAW, делая снимки на цифровом зеркальном фотоаппарате. По этой причине такие файлы огромны — каждый из них легко может занимать 25 МБ. Это подходит для редактирования фотографий, но не для их хранения, поэтому и существует сжатие изображений.

В статье будет использоваться одна и та же фотография для сравнения. В браузере нельзя отобразить её в формате RAW, но просмотр высококачественных фотографий в формате JPEG или PNG должен дать представление о том, как выглядит оригинал. Также для сравнения необработанный файл этой фотографии имеет размер 12,4 МБ.

Наиболее распространённый формат изображений JPEG (или JPG) является стандартом организации Joint Photographic Experts Group и часто используется для публикации фотографий и изображений текста в интернете. Формат поддерживает 24 бита на пиксель, по 8 для зелёного, синего и красного, что делает этот формат «truecolor», который может отображать более 16 000 000 цветов.

Ивент перенесён, есть новые даты ( 26 – 27 сентября ) , Новосибирск, беcплатно

JPEG способен создавать изображения высокого качества, но это всё равно формат сжатия с потерями. Вот почему вы часто будете видеть варианты «низкое», «среднее» и «высокое» качество при экспорте изображения в формате JPEG. Каждый параметр уменьшает степень сжатия и повышает качество фотографии. Вот фотография в форматах JPEG высокого, среднего и низкого качества с соответствующими размерами.

JPEG высокого качества (качество установлено на 100), размер: 471 КБ

JPEG среднего качества (установлено качество 50), размер: 68 КБ

JPEG низкого качества (качество установлено до 20), размер: 32 КБ

Высококачественный JPEG обычно является хорошим компромиссом между размером и качеством. Однако, как только вы создаёте JPEG среднего и низкого качества, изображение значительно ухудшается. Кроме того, JPEG лучше всего подходит для фотографий или рисунков, у которых меньше резких переходов, чем у текста.

Graphics Interchange Format (GIF) допускает 8 бит на пиксель, по три на красный и зелёный и два на синий. Поэтому GIF-файлам доступны 256 цветов, хотя можно получить и больше, используя несколько цветовых блоков с различными 256-цветными палитрами. При сжатии без потерь GIF-файлы могут идеально воспроизводить свои ограниченные цветовые палитры при многократном повторном сжатии.

Вот тестовая фотография в кодировке GIF:

Размер GIF: 194 КБ

Как вы можете видеть, размер относительно невелик, но отсутствие глубины цвета ухудшает качество изображения (это особенно заметно при переходах между светлым и тёмным, например, внутри края синего горшка с жёлтым цветком на правой стороне фото).

Другая важная вещь, которую нужно знать о GIF-файлах, заключается в том, что они могут быть анимированными, чему можно найти множество интересных применений. Используя несколько кадров изображения, нарисованных по порядку, можно создать видимость движения. Помимо создания анимации, формат GIF редко используется из-за его ограниченного цветового пространства.
Более подробно ознакомиться с вариантами использования анимированных GIF-файлов вы можете, перейдя на эту страницу.

Тип файла Portable Network Graphics, предназначенный для замены GIF, — это ещё один формат сжатия без потерь. Он содержит значительно больше информации, чем его предшественник: 24 или 32 бита на пиксель. 24-разрядная версия содержит информацию RGB, а 32-разрядная использует цветовое пространство RGBA. «A» в RGBA означает «альфа», что обеспечивает разные уровни прозрачности изображения (клетчатый фон, как на рисунке ниже, обычно указывает на прозрачность).

Поскольку PNG-файл содержит гораздо больше информации, он будет немного больше, чем JPEG или GIF.

Читайте также:  Как проверить включена ли камера на ноутбуке

Размер PNG: 1,5 МБ

Эта фотография PNG выглядит не лучше, чем высококачественный JPEG, хотя важно помнить, что сжатие без потерь будет поддерживать качество фотографии при многократном повторном сжатии. Кроме того, если важна прозрачность, PNG — верное решение.

The Tagged Image File Format изначально разрабатывался для сканеров и становился всё более сложным по мере того, как сканеры переходили от чёрно-белого к полутоновому и до полноцветного изображения. Теперь это широко используемый полноцветный тип файла. TIFF-файлы могут быть сохранены в сжатом или несжатом виде, а используемое сжатие может быть с потерями или без. В большинстве случаев будет использоваться сжатие без потерь, хотя, если размер важен, можно пожертвовать качеством.
Поскольку TIFF технически является обёрткой или контейнером файла, он может сохранять изображения с различными битами на пиксель, предоставляя вам возможность иметь очень большое количество цветов, как это было бы с JPEG или PNG.

Примечание Поскольку поддержка TIFF не универсальна в браузерах, показаны высококачественные JPEG-скриншоты TIFF-файлов.

Несжатый размер TIFF: 2,2 МБ

Размер сжатого файла TIFF: 1,6 МБ

Эти файлы изображений без потерь немного объёмнее, чем форматы JPEG или GIF, но они содержат гораздо больше информации. Хотя в интеренете вы не видите TIFF так же часто, как другие форматы, он очень широко используется и может быть открыт практически любой программой для редактирования изображений.

Это старый формат, который уже не так часто используется. Из-за проблем с отображением этого формата в браузерах используется скриншот BMP в высококачественном JPEG ниже, чтобы вы могли увидеть, как он выглядит.

BMP (bitmap) — это, прежде всего, формат для Windows, и стандарт поддерживается Microsoft. Как и TIFF, он может хранить произвольное количество бит на пиксель, вплоть до 64, а значит, он содержит много информации об изображении. Этот формат может содержать данные о прозрачности, но некоторые приложения Microsoft не позволяют их читать.

Короче говоря, если у вас есть BMP, конвертируйте его во что-то другое. Всё будет работать лучше.

Размер BMP: 1,1 МБ

Какой формат изображений лучше использовать?

Короткий ответ: для большинства целей PNG — очень достойный вариант. Особенно если изображения большого размера. Например, для печати фотографий размером 8×10 и более. Различие между типами файлов наиболее очевидны на напечатанных фотографиях. А сжатие без потерь означает, что качество будет поддерживаться в течение нескольких циклов сжатия.

JPEG высокого или даже среднего качества, скорее всего, подойдёт, если вам нужна более высокая степень сжатия, например для отправки фотографий по электронной почте.
TIFF в основном полезен, если вы знаете, как настроить определённые параметры. Следует избегать как GIF, так и BMP (если, конечно, вы не создаёте анимированные GIF). Рекомендуется хранить RAW-файлы, чтобы вы всегда могли редактировать свои фотографии прямо из исходника.

JPEG (произносится «джейпег» [1] , англ. Joint Photographic Experts Group , по названию организации-разработчика) — один из популярных растровых графических форматов, применяемый для хранения фотографий и подобных им изображений. Файлы, содержащие данные JPEG, обычно имеют расширения (суффиксы) .jpg, .jfif, .jpe или .jpeg. Однако .jpg является самым популярным из них на всех платформах. MIME-тип — image/jpeg.

Алгоритм JPEG позволяет сжимать изображение как с потерями, так и без потерь (режим сжатия lossless JPEG). Поддерживаются изображения с линейным размером не более 65535 × 65535 пикселов.

В 2010 году с целью сохранения для потомков информации о популярных в начале XXI века цифровых форматах учёные из проекта PLANETS заложили инструкции по чтению формата JPEG в специальную капсулу, которую поместили в специальное хранилище в швейцарских Альпах [2] [3] .

Содержание

Область применения [ править | править код ]

Алгоритм JPEG наиболее эффективен для сжатия фотографий и картин, содержащих реалистичные сцены с плавными переходами яркости и цвета. Наибольшее распространение JPEG получил в цифровой фотографии и для хранения и передачи изображений с использованием Интернета.

Формат JPEG в режиме сжатия с потерями малопригоден для сжатия чертежей, текстовой и знаковой графики, где резкий контраст между соседними пикселами приводит к появлению заметных артефактов. Такие изображения целесообразно сохранять в форматах без потерь, таких как JPEG-LS, TIFF, GIF, PNG, либо использовать режим сжатия Lossless JPEG.

JPEG (как и другие форматы сжатия с потерями) не подходит для сжатия изображений при многоэтапной обработке, так как искажения в изображения будут вноситься каждый раз при сохранении промежуточных результатов обработки.

JPEG не должен использоваться и в тех случаях, когда недопустимы даже минимальные потери, например при сжатии астрономических или медицинских изображений. В таких случаях может быть рекомендован предусмотренный стандартом JPEG режим сжатия Lossless JPEG (который, однако, не поддерживается большинством популярных кодеков) или стандарт сжатия JPEG-LS.

Сжатие [ править | править код ]

При сжатии изображение преобразуется из цветового пространства RGB в YCbCr. Следует отметить, что стандарт JPEG (ISO/IEC 10918-1) никак не регламентирует выбор именно YCbCr, допуская и другие виды преобразования (например, с числом компонентов [4] , отличным от трёх), и сжатие без преобразования (непосредственно в RGB), однако спецификация JFIF (JPEG File Interchange Format, предложенная в 1991 году специалистами компании C-Cube Microsystems, и ставшая в настоящее время стандартом де-факто) предполагает использование преобразования RGB->YCbCr.

После преобразования RGB->YCbCr для каналов изображения Cb и Cr, отвечающих за цвет, может выполняться «прореживание» (subsampling [5] ), которое заключается в том, что каждому блоку из 4 пикселей (2х2) яркостного канала Y ставятся в соответствие усреднённые значения Cb и Cr (схема прореживания «4:2:0» [6] ). При этом для каждого блока 2х2 вместо 12 значений (4 Y, 4 Cb и 4 Cr) используется всего 6 (4 Y и по одному усреднённому Cb и Cr). Если к качеству восстановленного после сжатия изображения предъявляются повышенные требования, прореживание может выполняться лишь в каком-то одном направлении — по вертикали (схема «4:4:0») или по горизонтали («4:2:2»), или не выполняться вовсе («4:4:4»).

Стандарт допускает также прореживание с усреднением Cb и Cr не для блока 2х2, а для четырёх расположенных последовательно (по вертикали или по горизонтали) пикселей, то есть для блоков 1х4, 4х1 (схема «4:1:1»), а также 2х4 и 4х2 (схема «4:1:0»). Допускается также использование различных типов прореживания для Cb и Cr, но на практике такие схемы применяются исключительно редко.

Далее яркостный компонент Y и отвечающие за цвет компоненты Cb и Cr разбиваются на блоки 8х8 пикселей. Каждый такой блок подвергается дискретному косинусному преобразованию (ДКП). Полученные коэффициенты ДКП квантуются (для Y, Cb и Cr в общем случае используются разные матрицы квантования) и пакуются с использованием кодирования серий и кодов Хаффмана. Стандарт JPEG допускает также использование значительно более эффективного арифметического кодирования, однако из-за патентных ограничений (патент на описанный в стандарте JPEG арифметический QM-кодер принадлежит IBM) на практике оно используется редко. В популярную библиотеку libjpeg последних версий включена поддержка арифметического кодирования, но с просмотром сжатых с использованием этого метода изображений могут возникнуть проблемы, поскольку многие программы просмотра не поддерживают их декодирование.

Матрицы, используемые для квантования коэффициентов ДКП, хранятся в заголовочной части JPEG-файла. Обычно они строятся так, что высокочастотные коэффициенты подвергаются более сильному квантованию, чем низкочастотные. Это приводит к огрублению мелких деталей на изображении. Чем выше степень сжатия, тем более сильному квантованию подвергаются все коэффициенты.

При сохранении изображения в JPEG-файле указывается параметр качества, задаваемый в некоторых условных единицах, например, от 1 до 100 или от 1 до 10. Большее число обычно соответствует лучшему качеству (и большему размеру сжатого файла). Однако даже при использовании наивысшего качества (соответствующего матрице квантования, состоящей из одних только единиц) восстановленное изображение не будет в точности совпадать с исходным, что связано как с конечной точностью выполнения ДКП, так и с необходимостью округления значений Y, Cb, Cr и коэффициентов ДКП до ближайшего целого. Режим сжатия Lossless JPEG, не использующий ДКП, обеспечивает точное совпадение восстановленного и исходного изображений, однако его малая эффективность (коэффициент сжатия редко превышает 2) и отсутствие поддержки со стороны разработчиков программного обеспечения не способствовали популярности Lossless JPEG.

Читайте также:  Системные требования для ubuntu

Разновидности схем сжатия JPEG [ править | править код ]

Стандарт JPEG предусматривает два основных способа представления кодируемых данных.

Наиболее распространённым, поддерживаемым большинством доступных кодеков, является последовательное (sequential JPEG) представление данных, предполагающее последовательный обход кодируемого изображения разрядностью 8 бит на компоненту (или 8 бит на пиксель для чёрно-белых полутоновых изображений) поблочно слева направо, сверху вниз. Над каждым кодируемым блоком изображения осуществляются описанные выше операции, а результаты кодирования помещаются в выходной поток в виде единственного «скана», то есть массива кодированных данных, соответствующего последовательно пройденному («просканированному») изображению. Основной или «базовый» (baseline) режим кодирования допускает только такое представление (и хаффмановское кодирование квантованных коэффициентов ДКП). Расширенный (extended) режим наряду с последовательным допускает также прогрессивное (progressive JPEG) представление данных, кодирование изображений разрядностью 12 бит на компоненту/пиксель (сжатие таких изображений спецификацией JFIF не поддерживается) и арифметическое кодирование квантованных коэффициентов ДКП.

В случае progressive JPEG сжатые данные записываются в выходной поток в виде набора сканов, каждый из которых описывает изображение полностью с всё большей степенью детализации. Это достигается либо путём записи в каждый скан не полного набора коэффициентов ДКП, а лишь какой-то их части: сначала — низкочастотных, в следующих сканах — высокочастотных (метод «spectral selection» то есть спектральных выборок), либо путём последовательного, от скана к скану, уточнения коэффициентов ДКП (метод «successive approximation», то есть последовательных приближений). Такое прогрессивное представление данных оказывается особенно полезным при передаче сжатых изображений с использованием низкоскоростных каналов связи, поскольку позволяет получить представление обо всём изображении уже после передачи незначительной части JPEG-файла.

Обе описанные схемы (и sequential, и progressive JPEG) базируются на ДКП и принципиально не позволяют получить восстановленное изображение абсолютно идентичным исходному. Однако стандарт допускает также сжатие, не использующее ДКП, а построенное на основе линейного предсказателя (lossless, то есть «без потерь», JPEG), гарантирующее полное, бит-в-бит, совпадение исходного и восстановленного изображений. При этом коэффициент сжатия для фотографических изображений редко достигает 2, но гарантированное отсутствие искажений в некоторых случаях оказывается востребованным. Заметно большие степени сжатия могут быть получены при использовании не имеющего, несмотря на сходство в названиях, непосредственного отношения к стандарту JPEG ISO/IEC 10918-1 (ITU T.81 Recommendation) метода сжатия JPEG-LS, описываемого стандартом ISO/IEC 14495-1 (ITU T.87 Recommendation).

Синтаксис и структура [ править | править код ]

Файл JPEG содержит последовательность маркеров, каждый из которых начинается с байта 0xFF, свидетельствующего о начале маркера, и байта-идентификатора. Некоторые маркеры состоят только из этой пары байтов, другие же содержат дополнительные данные, состоящие из двухбайтового поля с длиной информационной части маркера (включая длину этого поля, но за вычетом двух байтов начала маркера, то есть 0xFF и идентификатора) и собственно данных. Такая структура файла позволяет быстро отыскать маркер с необходимыми данными (например, с длиной строки, числом строк и числом цветовых компонентов сжатого изображения).

Основные маркеры JPEG [7]

Маркер Байты Длина Назначение Комментарии
SOI 0xFFD8 нет Начало изображения
SOF0 0xFFC0 переменный размер Начало фрейма (базовый, ДКП) Показывает, что изображение кодировалось в базовом режиме с использованием ДКП и кода Хаффмана. Маркер содержит число строк и длину строки изображения (двухбайтовые поля со смещением соответственно 5 и 7 относительно начала маркера), количество компонентов (байтовое поле со смещением 9 относительно начала маркера), число бит на компонент — строго 8 (байтовое поле со смещением 4 относительно начала маркера), а также соотношение компонентов (например, 4:2:0).
SOF1 0xFFC1 переменный размер Начало фрейма (расширенный, ДКП, код Хаффмана) Показывает, что изображение кодировалось в расширенном (extended) режиме с использованием ДКП и кода Хаффмана. Маркер содержит число строк и длину строки изображения, количество компонентов, число бит на компонент (8 или 12), а также соотношение компонентов (например, 4:2:0).
SOF2 0xFFC2 переменный размер Начало фрейма (прогрессивный, ДКП, код Хаффмана) Показывает, что изображение кодировалось в прогрессивном режиме с использованием ДКП и кода Хаффмана. Маркер содержит число строк и длину строки изображения, количество компонентов, число бит на компонент (8 или 12), а также соотношение компонентов (например, 4:2:0).
DHT 0xFFC4 переменный размер Содержит таблицы Хаффмана Задает одну или более таблиц Хаффмана.
DQT 0xFFDB переменный размер Содержит таблицы квантования Задает одну или более таблиц квантования.
DRI 0xFFDD 4 байта Указывает длину рестарт-интервала Задает интервал между маркерами RST n в макроблоках. При отсутствии DRI появление в потоке кодированных данных маркеров RSTn недопустимо и считается ошибкой. Если при кодировании маркеры RST n не применяются, маркер DRI либо не используется вовсе, либо интервал повторений в нём указывается равным 0.
SOS 0xFFDA переменный размер Начало сканирования Начало первого или очередного скана изображения с направлением обхода слева направо сверху вниз. Если использовался базовый режим кодирования, используется один скан. При использовании прогрессивных режимов используется несколько сканов. Маркер SOS является разделяющим между информативной (заголовком) и закодированной (собственно сжатыми данными) частями изображения.
RSTn 0xFFDn нет Перезапуск Маркеры перезапуска используются для сегментирования кодированных энтропийным кодером данных. В каждом сегменте данные декодируются независимо, что позволяет распараллелить процедуру декодирования. При повреждении кодированных данных в процессе передачи или хранения JPEG-файла использование маркеров перезапуска позволяет ограничить потери (макроблоки из неповреждённых сегментов будут восстановлены правильно). Вставляется в каждом r-м макроблоке, где r — интервал перезапуска DRI маркера. Не используется при отсутствии DRI маркера. n, младшие 3 бита маркера кода, циклы от 0 до 7.
APPn 0xFFEn переменный размер Задаётся приложением Например, в EXIF JPEG-файла используется маркер APP1 для хранения метаданных, расположенных в структуре, основанной на TIFF.
COM 0xFFFE переменный размер Комментарий Содержит текст комментария.
EOI 0xFFD9 нет Конец закодированной части изображения.

Достоинства и недостатки [ править | править код ]

К недостаткам сжатия по стандарту JPEG следует отнести появление на восстановленных изображениях при высоких степенях сжатия характерных артефактов: изображение рассыпается на блоки размером 8×8 пикселей (этот эффект особенно заметен на областях изображения с плавными изменениями яркости), в областях с высокой пространственной частотой (например, на контрастных контурах и границах изображения) возникают артефакты в виде шумовых ореолов. Следует отметить, что стандарт JPEG (ISO/IEC 10918-1, Annex K, п. K.8) предусматривает использование специальных фильтров для подавления блоковых артефактов, но на практике подобные фильтры, несмотря на их высокую эффективность, практически не используются.

Однако, несмотря на недостатки, JPEG получил очень широкое распространение из-за достаточно высокой (относительно существовавших во время его появления альтернатив) степени сжатия, поддержке сжатия полноцветных изображений и относительно невысокой вычислительной сложности.

Скорость сжатия по стандарту JPEG [ править | править код ]

Для ускорения процесса сжатия по стандарту JPEG традиционно используется распараллеливание вычислений, в частности — при вычислении ДКП. Исторически одна из первых попыток ускорить процесс сжатия с использованием такого подхода описана в опубликованной в 1993 году статье Касперовича и Бабкина [8] , в которой предлагалась оригинальная аппроксимация ДКП, делающая возможным эффективное распараллеливание вычислений с использованием 32-разрядных регистров общего назначения процессоров Intel 80386. Появившиеся позже более производительные вычислительные схемы использовали SIMD-расширения набора инструкций процессоров архитектуры x86. Значительно лучших результатов позволяют добиться схемы, использующие вычислительные возможности графических ускорителей (технологии NVIDIA CUDA и AMD FireStream) для организации параллельных вычислений не только ДКП, но и других этапов сжатия JPEG (преобразование цветовых пространств, run-level, статистическое кодирование и т. п.), причём для каждого блока 8х8 кодируемого или декодируемого изображения. В статье [9] была представлена реализация распараллеливания всех стадий алгоритма JPEG по технологии CUDA, что значительно повысило скорость сжатия и декодирования по стандарту JPEG.

Ссылка на основную публикацию
Установить программу для сканирования документов бесплатно
Загрузите бесплатно пробную полнофункциональную версию программы для сканирования Scanitto Pro. Данная версия работает без каких-либо ограничений в течение 30 дней....
Террария мешок с сюрпризом
Мешок с сокровищамиTreasure Bag Характеристики Тип Мешок Подсказка Открывать правой кнопкой мыши Редкость Внутренний ID предмета: 3318-3332 Эксклюзивный контент ПК...
Термопринтер для печати чеков
Термопринтер для чеков — это печатное устройство, которое применяется в торговле и ряде других сфер. Большинство моделей являются стационарными и...
Установить протокол mtp media transfer protocol
Описание Компания Microsoft содержит под своим крылом множество драйверов, среди этой коллекции находится и Media Transfer Protocol, тот самый драйвер,...
Adblock detector