JPEG – kompresja stratna

Autorka: Santana

Co to jest plik JPG? W kilku słowach przybliżam definicję oraz sposób kompresji grafik i jej wpływu na wygląd ostateczny obrazu.

JPEG – rozszyfrujmy najpierw ten skrót: Joint Photographic Experts Group (połączona grupa ekspertów fotografii). Z czysto technicznego punktu widzenia JPEG nie jest formatem pliku ale metodą kompresji opracowaną przez tę grupę ekspertów. Ta metoda jest wykorzystywana w formatach TIFF i JFIF. Nasz JPEG jest w istocie JFIF-em (JPEG Interchange File Format – format wymiany plików JPEG), który używa nazwy JPEG i ma rozszerzenie .jpg lub .jpeg. Kiedy otworzymy jakikolwiek plik z rozszerzeniem .jpg z… notatnika na przykład, to zobaczymy mnóstwo znaczków, krzaczków, z których nie sposób niczego zrozumieć ale na samym początku można odczytać informację o formacie pliku – JFIF.

Wspomniana na początku grupa ekspertów fotografii została utworzona przede wszystkim w celu opracowania możliwie najlepszych sposobów przechowywania zdjęć i innych obrazów o fotograficznej jakości. Opracowano metodę kompresji plików graficznych o 24-bitowej głębi koloru, która powoduje wprawdzie utratę części danych obrazka ale kompresuje obrazek w dużo większym stopniu, niż metody kompresji bezstratnej. Część danych obrazka tracimy ale i tak zostaje ich bez porównania więcej, niż po zredukowaniu liczby kolorów fotografii do 256.

W bardzo dużym skrócie – kompresja pliku JPEG polega kolejno na:

1. konwersji wartości RGB na inne systemy kolorów oparte na skalach jasności i kolorów,
2. redukcji danych opisujących kolor (skala jasności pozostaje nienaruszona) poprzez zastępowanie dwóch sąsiednich pikseli pojedynczą wartością, wyrażającą ich średnią,
3. identyfikacji i zaokrągleniu wartości zmiany dokonanej w poprzednim etapie, w blokach 8 x 8 pikseli.

Otrzymaliśmy zbiory wartości, które ciągle opisują dane obrazka ale już nie tak dokładnie, jak przed kompresją. Na skutek procesu zaokrąglania zbiory wartości zawierają ciągi identycznych wartości, które można silnie skompresować przy pomocy standardowej metody kompresji bezstratnej (o kompresji bezstratnej w następnym artykule). Metoda JPEG bazuje na fakcie, że oko ludzkie łatwiej zauważa małe zmiany jasności, niż małe zmiany barwy – stąd zarówno konwersja RGB na systemy prezentacji barw oparte o skale jasności i barw, jak i redukcja danych opisujących kolor bez naruszania skali jasności.

Autor: Santana