Реферати українською » Издательское дело и полиграфия » Методи компресії й стиску зображень


Реферат Методи компресії й стиску зображень

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Графічні дані, особливо дані растрових файлів, займають дуже багато дискового простору. Наприклад, растровое зображення формату А4 в колірної моделі CMYK під час вирішення 300 точок на дюйм займає близько 30 мегабайт дискового простору. Добре, якщо файл сам і ваша публікація не використовує інших зображень (що дуже малоймовірно). Ситуація у корені змінюється тоді, як ви створюєте якийсь шедевр, наприклад, галерею репродукцій картин А2 формату, цьому вона ніяк не вміщується на 100 аркушах, запечатаних з обох сторін. При найскромніших підрахунках (120 мегабайт x 100 аркушів x 2 боку в кожного аркуша), растрові зображення на цьому форматі в такому кількості аркушів посідатимуть порядку 24 гігабайтів дискового простору. Після чого ви маєте намір зберігати таку публікацію ? Нині ж уявіть, що з вас кілька замовників, й досвід роботи кожного їх зберігаються у кілька варіантів оформлення, ще, більшість замовлень ви зберегли виконаний проект різних стадіях його готовності, щоб у разі бажання замовника всі у корені і кардинально змінити, ви могли швидко це виконати.... Природно, всі дані зберегти буде й дуже складно. Саме тому, і навіть оскільки дискове простір зазвичай є досить дорого обходиться (не дивлячись те що, що устрою для зберігання цифрової інформації постійно дешевшають, їх усіх час потрібно більше, що потребує чималих капіталовкладень), винайшли безліч методів стискування даних різного типу, зокрема і графічних. Про найпоширеніших і дуже використовуються ми сьогодні поговоримо.

У на самому початку розділимо існуючі методи стискування зображень на дві умовні категорії - на архівацію (стиснення), і компресію (конвертування). Різниця між тими способами у цьому, що другий має на увазі відновлення вихідного збереженого зображення на повному ролі. Але хоч би яким ні алгоритм компресії даних, до роботи з нею файл потрібно проаналізувати і розпакувати, т. е. повернути дані в вихідний незапакованный вид їхнього швидкої обробки (зазвичай це відбувається прозоро для користувача). Нижче ми розглянемо способи стискування докладніше.

Архивация, чи стиснення графічних даних, може бути як для растрової, так векторної графіки. У цьому способі зменшення даних, програма аналізує його присутність серед стисливих даних деяких однакових послідовностей даних, і виключає їхнє, записуючи замість повторюваного фрагмента посилання попередній той самий (на подальше відновлення). Такими однаковими послідовностями може бути пикселы одного кольору, повторювані текстові дані, чи якась надлишкова інформація, що у рамках даного масиву даних повторюється кілька разів. Наприклад, растровий файл, що з підкладки суворо одного кольору (наприклад, сірого), має у своїй структурі дуже багато повторюваних фрагментів.

Компрессия (конвертування) даних - це спосіб збереження даних в такий спосіб, під час використання якого гарантується (хоча іноді можливо) повне відновлення вихідних графічних даних. За такої способі зберігання даних зазвичай графічна інформація трохи "псується" проти оригінальної, але цими спотвореннями можна управляти, та їх невеличкому значенні ними цілком можливо знехтувати. Зазвичай файли, збережені з цього способу зберігання, займають значно менше дискового простору, ніж файли, збережені з допомогою простий аривации (стискування). Сильна ступінь компресії під час використання другого способу стискування і дає цьому способу зберігання даних бути (інакше, усі до одного використовували б стиснення без втрат). Зазвичай, за збереження даних із використанням компресії, є можливість компромісу між розміром вихідного файла і його якості. Зрозуміло, можлива оптимізація тільки з одного параметру (що менше якість, тим менше обсяг вихідного файла, і навпаки).

Нижче розглядатимуться деякі алгоритми стискування даних, їхньої людської гідності й недоліки, і навіть оптимальна їх сфера застосування (т. е. ті типи зображень, яких даний метод стискування краще застосовувати).

Спочатку розглянемо кілька алгоритмів стискування даних, які вносять зміни у вихідні файли і гарантують повне відновлення даних.

RLE (Run - length encoding) - метод стискування даних, у якому однакові послідовності одним і тієї ж байт замінюються однократним згадуванням повторюваного байта (чи цілого ланцюжка байтів), і кількості його повторень у вихідних даних. Наприклад, рядок типу 0100 0100 0100 0100 0100 0100 0100 0100, яка описувала якусь групу пікселів буде замінено запис типу 0100 x 8, тощо. Застосовується цей тип стискування у випадках, коли зображення має великі ділянки однакового кольору, цифрове уявлення яких ідентично. Здебільшого, цей тип стискування застосуємо для монохромних изображний, збережених в колірної моделі Bitmap, де за стисканні даних із його використанням можна домогтися найкращих результатів. Для стискування інших типів даних (зокрема, і графічних) алгоритм застосуємо, але малоефективний, оскільки сжимаемые дані повинен мати просту повторювану структуру). Цей алгоритм має одну важливе перевагу, що полягає у його відносної простоті, що дозволяє швидко виробляти розпакування від цього формату й упаковки у цей формат (як ви пам'ятаєте, все графічні дані їхнього обробки би мало бути попередньо розпаковані, а будь-яка компресія чи архівація застосовується, переважно, для тимчасового чи постійного зберігання файла). У принципі так, з урахуванням цього нескладного алгоритму, працюють понад скоєні і складніші (і навіть менш швидкі) методи стискування графічних даних, які ми розглянемо нижче. Цей метод стискування графічних фанных испольуется для файлів формату PSD, BMP та інших.

CCITT Group 3, CCITT Group 4 - Два схожих методу стискування графічних даних, хто з однобитными зображеннями, збереженими в колірної моделі Bitmap. Основаны на пошук компромісу та виключення з вихідного зображення дублирующихся послідовностей даних (як у минулому типі стискування, RLE). Различием є лише те, що це алгоритми орієнтовані упаковку саме растрової графічної інформації, оскільки працюють із окремими рядами пікселів у виконанні. Спочатку алгоритм розробили для стискування даних, переданих через факсимільні системи зв'язку (CCITT Group 3), причому більше досконала різновид цього архівації даних (CCITT Group 4) адресований записи монохромних зображень з вищим рівнем стискування. Як вона та попередній алгоритм, він, переважно, адресований стискування зображень з більшими на одноколірними областями. Його гідністю є швидкість виконання, а недоліком - обмеженість застосування для компресії графічних даних (в повному обсязі дані вдається в такий спосіб ефективно стиснути). Цей метод стискування графічних фанных испольуется в файлах формату PDF, PostScript (в инкапсулированных об'єктах) та інших.

LZW (Lemple-Zif-Welch) - алгоритм стискування даних, заснований на пошук компромісу та заміні в вихідному файлі однакових послідовностей даних, їхнього винятку, і зменшення розміру "архіву". На відміну від попереднього рассмотреных методів стискування, у разі виготовляється понад "інтелектуальний" перегляд стисливого cодержимого, задля досягнення більшою мірою стискування даних. Цей тип стискування не вносить спотворень у вихідний графічний файл, й більше наближена в обробці растрових даних будь-якого типу - монохромних, чорно - білих, чи повнокольорових. Найкращі результати виходять при компресії зображень з більшими на областями однакового кольору чи вірогідних зображень з повторюваними однаковими структурами. Цей метод дозволяє досягти однією з найбільш найкращих ступенів стискування серед інших існуючих методів стискування графічних даних, за одночасного повної відсутності втрат чи спотворень у вихідних файлах. Цей метод стискування графічних фанных испольуется в файлах формату TIFF, PDF, GIF, PostScript (в инкапсулированных об'єктах) та інших.

ZIP - метод стискування даних, аналогічний методу, застосованому в популярному алгоритмі архівації PKZip. У основу методу стискування покладено метод, аналогічний LZW. САМІ Як і попередній метод стискування даних, цей спосіб не вносить спотворень у вихідний файл, і це найкраще адресований обробки графічних даних із однаковими одноколірними чи повторюваними областями. Цей метод стискування графічних фанных испольуется в файлах формату PDF, TIFF та інших.

Нині ж розглянемо алгоритми і нові методи конвертування даних, що зміни в вихідні файли, показуючи у своїй більш високий ступінь упаковки графічних зображень.

JPEG (Joint Photographic Experts Group) - метод, використовуваний для зберігання напівтонових і повнокольорових зображень, дозволяє домогтися найвищого ступеня стискування і мінімальний розмір вихідного файла. Заснований алгоритм на особливості сприйняття людським оком різних кольорів, і громіздкий з обчислювальної погляду, оскільки займає багато місця процесорного часу. Відбувається кодування файла на кілька етапів. По-перше, зображення умовно розбивається сталася на кілька колірних каналів, задля її подальшого аналізу. Потім, зображення розбивається на групи, по 64 пиксела у всіх групах, які мають з себе квадратні ділянки зображення розміром 8х8 пікселів, для наступної обробки. Потім, колір пікселів спеціальним чином кодується, виключається дублююча і надлишкова інформація, причому в описах кольору більшої уваги приділяється скоріш яркостной, ніж колірної складової, оскільки людське око сприймає більше зміни яскравості, ніж конкретного колірного тону. Отримані дані стискуються по RLE чи LZW - алгоритму, щоб одержати більшою компресії. Через війну, не вдома ми маємо файл, іноді у десятки разів меншу, ніж його неконвертированный аналог. Проте, що менше розмір вихідного файла, тим менше ступінь "акуратності" під час роботи програми - конвертора, і, нижче якість вихідного зображення. Зазвичай, програми, дозволяють зберігати растрові дані, можливо завдання певного компромісу між обсягом вихідного файла і якістю зображення. При найвищому ролі, обхем вихідного файла в 3-5 разів менша вихідного незапакованного. При найменшому - менше исходника вдесятеро, але, зазвичай, у своїй якість зображення Демшевського не дозволяє його десь використовувати. Зазвичай, задля збереження гідного рівня якості, використовують найвищу з доступних ступінь якості. Цей формат призначений для зберігання, переважно, фотографічних зображень з велику кількість відтінків і колірних переходів, та практично не адресований зберігання однотонних зображень типу кадрів з мультфільмів, скриншотов і пр.(сжатие буде занадто вже низьким, чи якість картинки просто опиниться неприпустимим). Цей метод стискування графічних фанных испольуется в файлах формату PDF, PostScript (в инкапсулированных об'єктах), власне, в JPEG та інших.

Головним недоліком компресії із застосуванням часткової втратою якості, і те, що це втрати, що виражаються у спотворенні колірного тону чи появу характерною кубічної структури в контрастних ділянках зображення (виявляються звані артефакти), виникають щоразу за збереження зображення, і "накладаються" друг на друга при багаторазовому збереженні файла у цьому форматі. Тому фахівці рекомендують використовувати формати із застосуванням часткової втратою якості лише зберігання остаточних результатів роботи, а чи не проміжних робочих файлів.

З іншого боку, як допоміжних засобів, які можуть використовуватися для зниження обсягів файлів можна розгледіти зміна колірної моделі графічного файла, зміна дозволу растрового файла і ресемплирование (зміна глибини кольору пікселів).

Зміна колірної моделі файла. Наприклад, файли в колірному просторі CMYK більше аналогічних файлів у просторі RGB на 33% (позаяк у CMYK є додатковий четвертий чорний канал). Якщо вже ви не плануєте печатку ваших файлів, чи впевнений у цьому, що ви зможете коректно провести кольороподіл (перехід у субтрактивную модель CMYK) пізніше, ви можете зберігати робочі файли в RGB.

Зміна дозволу растрового файла. Файл з дозволом 600 точок на дюйм більше свого аналога дозволом в 300 точок учетверо, а якість друку при підвищеному вирішенні який завжди перевищить, ньому при номінальному його значення. І якщо дозвіл надлишково, можете його понизити. Зниження дозволу файла - незворотної ситуації, і никакя наступна інтерполяція потім втрачені пикселы не відновить. Отож за завданні необхідного дозволу також будьмо уважні і раціональні. Слід враховувати, що параметр дозволу контурів стосовно векторної графіці непричетний обсягу вихідного файла (то це вже дещо інша дозвіл дещо інша поняття), а впливає акуратність "промальовування" вектора за його растеризации у пристрої, де його випущено печатку. Отож зменшення цього параметра для векторної графіки не зменшить обсяг ваших файлів, лише погіршить якість друку.

Ресемплирование (зміна глибини кольору растрового зображення) - це й зміна початковій глибини кольору файла. Деякі оцифровывающие устрою видають растрову інформацію з глибиною кольору, перевищує достатні друку значення 8 біт на канал. Це іноді виправдано, оскільки великої ваги біт на канал дозволяє ставити більше градацій кольору, що потрібно, наприклад, при сильної, "кардинальної" цветокоррекции - сильному осветлении чи затенении окремих ділянок. Проте, здебільшого для зберігання растрових даних у різних колірних моделях з лишком досить глибини кольору 8 біт на канал. З іншого боку, одне із стандартів стискування для RGB зображень передбачає використання різного кількості біт до різних колірних складових (зазвичай найбільше біт використовується для зеленого каналу). Також, більшість фільтрів Adobe Photoshop розраховане працювати з зображеннями з глибиною кольору ще на 8 біт (із зображенням, використовує нестандартну глибину кольору, стає практично неможливо працювати, оскільки більшість фільтрів розраховані на значення глибини кольору ще на 8 біт).

Гарним прикладом настройки опцій стискування графіки є діалогове вікно Job Options - Compression з програми Adobe Acrobat Distiller, опції якого розглянуті нижче.

Рис. 1. Діалогове вікно Adobe Acrobat Distiller

Для різних типів зображень, які можна складовими файла PostScript (про такі об'єкти кажуть, що вони инкапсулированы) - для - повнокольорових (color bitmap), напівтонових чорно-білих (grayscale) й у штрихових об'єктів (bitmap, 1 bit per pixel) вказані різні

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація