Кодирование цветных изображений
Если вы постоянно работаете с полутоновыми или цветными изображениями, алгоритмы сжатия информации группы IV вам не подойдут. Цветные изображения содержат большое количество информации. Каждый элемент изображения, считанного с разрешением 12 точек/мм, описывается 32 битами информации: 8 бит на интенсивность красного цвета, 8 бит на зеленый, 8 бит на синий, плюс 8 дополнительных бит (RGB-описание). Даже для передачи градаций серого цвета в полутоновом изображении требуется 8 бит. Объем информации здесь значительно больше, и ее характер непрерывно меняется вдоль линии сканирования, поэтому схемы сжатия, разработанные для текстовых файлов и штриховых рисунков, здесь неприменимы. В отличие от рассмотренных выше, алгоритмы сжатия цветных образов основаны на особенностях цветовой чувствительности человеческого глаза.
Когда мы смотрим на цветную картину, мы неосознанно выделяем цветные пятна и переходы между ними. Многие мелкие детали, изменения оттенков и абсолютная яркость глазом не воспринимаются. Возьмем, например, абсолютную яркость. Очевидно, что никакая точка телевизионного изображения не может быть чернее, чем серый цвет выключенного экрана. Когда вы смотрите телевизионную программу, видимый вами иссиня-черный цвет – не более чем иллюзия, которая возникает из-за соседства с ним контрастных ярких тонов.
Алгоритмы сжатия цветных образов, преобразуя обычное описание изображения, основанное на содержании в нем красного, зеленого и синего цветов (RGB), в представление, основанное на характеристиках цветности и яркости, базируются на специфике человеческого цветовосприятия. Эти алгоритмы исключают информацию, которая не воспринимается глазом, и таким образом уменьшают сохраняемый объем данных. В течение 1990 г. схема сжатия, предложенная Объединенной группой экспертов в области фотографии (JPEG), завоевала практически всеобщее признание как стандартный метод обработки неподвижных изображений. Другой коллектив, группа экспертов в области движущихся изображений (MPED), разработал схемы сжатия для видеозаписей.
Работа с цветностью и яркостью, а не с RGB-описанием, позволяет алгоритму JPEG использовать тот факт, что на большой площади изображения изменения цвета и интенсивности незначительны. Чистое голубое небо, например, на залитом солнцем пейзаже состоит из множества элементов изображения, но содержит мало информации. При обработке каждого участка размером 8х8 элементов изображения с помощью алгоритма JPEG применяются последовательно три процедуры: дискретное косинус-преобразование (ДКП), квантование и схема кодирования, подобная алгоритмам обработки текстовых файлов. При восстановлении к каждому такому участку применяется обратная процедура. Все это требует, безусловно, значительных вычислений.
Пользователи алгоритма JPEG могут устанавливать требуемую степень сжатия, идя на компромисс между качеством изображения и размером файла. Время, которое требуется для сжатия (и восстановления) образа, больше зависит от его содержания, чем от требуемой степени сжатия. Это происходит потому, что картинка, воспринимаемая вами как очень сложная, может оказаться совсем простой для программы, выполняющей сжатие.
