5. JPEG NORMA

TEMELJNI KODER

PODIJELA SLIKE NA BLOKOVE

DISKRETNA KOSINUSNA TRANSFORMACIJA

KVANTIZACIJA

CIK-CAK ANALIZIRANJE

DPCM

KODIRANJE DULJINE NIZA

ENTROPIJSKO KODIRANJE

 

Osnivanje JPEG grupe

 

 

          Međunarodna organizacija za standarde ISO (International Organization for Standardization) i međunarodna telekomunikacijska udruga-sektor telekomunikacija ITU-T (International Telecommunication Union - sector Telecommunications), osnovali su 1986.g. JPEG grupu (Joint Photographers Experts Group)[5]. Grupa radi u okviru  zajedničkog tehničkog odbora 1/ pododbora 29/ radnoj grupi 1 (JTC1/SC29/WG1). JPEG grupa je 1992. godine donijela normu za digitalnu kompresiju i kodiranje mirnih slika Y ISO/IEC IS 10918 «Digital Compression and Coding of Continuos  Tone Still images». Skraćeni naziv norme je  JPEG. JPEG norma sastoji se od dva dijela. Prvi dio se zove «Zahtjevi i smjernice» koji opisuje i specifira različite kodeke za četiri moda rada, te mogućnosti promjene formata. Drugi dio se zove « Testovi podrške» koji opisuje testove za utvrđivanje koja se implementacija kodera i dekodera podudara sa specifikacijama prvog dijela «Zahtijevi i smjernice». JPEG norma podržava četiri načina rada:

  • Sekvencijsko kodiranje je osnovni način rada gdje se svaka komponenta slike kodira zasebno s lijeva na desno i odozgo prema dolje.
  • Progresivno kodiranje omogučuje da se relativno brzo dobije grubo dekodirana slika što je pogodno ako se slika  prenosi prijenosnim medijem velike zagušenosti kao što je Internet.
  • Kodiranje bez gubitaka omogućava da uzorci rekonstruirane i originalne slike budu jednaki. Postiže male stupnjeve kompresije najviše do 4:1, a rabi  se kad je kvaliteta bitnija od brzine prijenosa.
  • Hijerarhijsko kodiranje rabi kodiranje ulazne slike u različitim rezolucijama tako da je sliku najniže rezolucije moguće rekonstruirati bez dekodiranja slike u njenoj najvećoj rezoluciji.

 

JPEG grupa također razvija novi međunarodni standard za kompresiju mirnih slika tzv. JPEG2000 o kojem će biti više riječi u šestom poglavlju. U ovome poglavlju je detaljno prikazano temeljno kodiranje u JPEG normi

 

         JPEG norma je pogodna za komprimiranje slika koje imaju blage prijelaze, a oštrih prijelaza ima vrlo malo. Koristi se za kompresiju monokromatskih slika sa sivim prijelazima, za slike u boji kod kojih nema puno promjene boje, fotografija, skeniranih slika i skeniranih fotografija, umjetničkih djela kontinuiranog tona. Nije pogodna za bitonalne slike s puno naglih prijelaza, slike u boji s puno objekata i detalja čije se boje razlikuju, crtane slike, ikone, grafove. JPEG omogućuje stupanj kompresije do 24:1 bez vidljivog gubitka kvalitete. Kod primjena, gdje kvaliteta nije bitna, moguće je postići stupanj kompresije i do 100:1. Kvaliteta slike ovisi o brzini prijenosa odnosno o broju bita uporabljenih za kodiranje uzorka slike i klasificira se prema tablici 5.9.

 

 

Tablica 5.9. Kvaliteta slike u ovisnosti o broju bita po uzorku slike

 

Broj bita po elementu slike

Kvaliteta slike

0.25 - 0.5

Srednja kvaliteta

0.5 - 0.75

Dobra i vrlo dobra kvaliteta

0.75 - 1.5

Izvrsna kvaliteta

1.5 - 2

Kvaliteta jednaka kvaliteti originalne slike

 

 

 

Sekvencijsko ili temeljno kodiranje u JPEG normi

      

 

          Sekvencijsko kodiranje je osnovni postupak kompresije u JPEG normi. U praktičnim primjenama se pod JPEG kodiranjem podrazumijeva sekvencijsko kodiranje. Opća blok shema JPEG kodera prikazana je na slici 5.1, a dekodera na slici 5.2. Radi jednostavnosti prikazani su koder i dekoder za monokromatske slike.

 

 

 

Slika 5.1. Blok shema JPEG kodera

 

 

 

 

Slika 5.2.  Blok shema JPEG dekodera

 

Kodiranje kromatske slike može se zamisliti kao kodiranje tri odvojene monokromatske slike. Za kompresiju slika u boji JPEG norma predlaže kodiranje  digitalnih signala . Prema preporuci ITU-T BT. 601, signali  nastaju nakon A/D pretvorbe signala opisanih izrazima (5.1), (5.6) i (5.7).

RGB signali nastali u kameri pretvaraju se u slijedeće signale:

 

,

(5.1)

                                     

,

(5.2)

                                    

,

(5.3)

 

Kako bi se postigao isti amplitudni raspon krominantnih komponenti između [-0.5-0.5], izrazi (5.2) i (5.3) se množe korelacijskim faktorima:

                                                 

(5.4)   

                                                 

(5.5)

 

Nakon množenja dobiva se:

                                     

,

(5.6)

                                     

,

(5.7)

 

 

Nakon toga slijedi A/D pretvorba iz koje se dobivaju signali. Kod A/D pretvorbe krominantnih komponenata provodi se njihovo poduzorkovanje. Poduzorkovanjem (subsampling) se smanjuje određena količina informacije boje, koja ovisi o sustavu poduzorkovanja. Poduzorkovanje je moguće provesti zbog manje osjetljivosti ljudskog oka na promjene boje nego na promjene luminancije. Na slijedećim stranicama će radi jednostavnosti biti govora o kompresiji monokromatskih slika.

 

 

 

Podijela slike u blokoveÜ

 

 

MENTOR:

Prof.dr.sc.Sonja Grgić

Û prethodno poglavlje Û

Ü slijedeće poglavlje Ü

Autor:

Mihael Jančić