Jpeg compresion
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Este documento describe el proceso de compresión de imágenes JPEG, el cual incluye dividir la imagen en bloques de 8x8 píxeles, aplicar la transformada de coseno discreta para pasar los bloques al dominio de la frecuencia, cuantificar los coeficientes resultantes para eliminar detalles imperceptibles, y codificar los datos restantes de manera entrópica para la compresión sin pérdida. El proceso de decodificación reconstruye una aproximación de la imagen original a partir de los datos codificados.
Jpeg compresion
- 1. Televisión Digital COMPRESION DE IMAGENES Y DCT DANILO SANTIAGO HIDALGO VILLAVICENCIO La transmisión de señales de televisión en formato digital ha supuesto un cambio significativo tanto en el ámbito tecnológico como en lo que respecta a la producción de programas y servicios que se ofrecen al espectador. Los modernos canales digitales ofrecen multitud de programas en un mismo paquete de televisión y han introducido nuevos conceptos como el pago por canal (pay per channel), el pago por programa (pay per view), la reemisión periódica de los programas en diferentes franjas horarias, canales temáticos, canales guía, etc. Desde el punto de vista tecnológico, la principal ventaja de la televisión digital es que la codificación de la información de audio y vídeo puede transmitirse en un ancho de banda menor que el empleado por los sistemas analógicos. Junto con la información convencional pueden transmitirse datos de tipo texto sobre el programa (subtítulos o resumen), codificar la señal de audio en estéreo o multicanal, codificar el programa en varios idiomas. Además, la calidad de imagen y sonido es superior, debido a que la naturaleza digital de las señales les proporciona cierto nivel de protección frente al ruido. PROCESO DE COMPRESIÓN JPEG: 1. El algoritmo de JPEG transforma la imagen en una matriz 8x8 y luego almacenada cada uno de estos como una combinación lineal o suma de los 64 recuadros que forman esta imagen, esto permite eliminar detalles de forma selectiva, por ejemplo, si una casilla tiene un valor muy próximo a 0, puede ser eliminada sin que afecte mucho a la calidad. 2. En el formato RGB las imágenes a color se almacenan en 3 canales independientes RGB, a 8 bits por canal por lo tanto la imagen en RGB ser de 24 bits. Cada canal tiene 256 colores, del 0 al 255 niveles de cuantificación. Por lo tanto un pixel de 24 bits de profundidad (3 bytes) puede almacenar 16’7 millones de colores. El formato YIQ se basa en un componente de luminancia y dos de crominancia, esta basada en la cantidad de luz de una imagen y el color.La componente Y es la Luminancia Las componentes IQ respectivamente diferencia del azul y la diferencia del rojo ambas señales son conocida como crominancia.El resultado es una imagen en la que la luminancia esta separada de la crominancia 3. Si tenemos una imagen 8x8 en formato YIQ, la reduciremos a un canal Y de 8x8 y un canal I y otro Q de 4x4. Para calcular los valores nuevos de estos canales podemos hallar la media aritmética de los valores de cada 4 pixeles 4. TRANSFORMADA DISCRETA DEL COSENO Después cada pequeño bloque se convierte al dominio de la frecuencia a través de la transformación discreta de coseno bidimensional, DCT 1
- 2. Televisión Digital Ejemplo: 5. El siguiente proceso es restarle 128 para que queden números entorno al 0 entre -128 y 127 6. Se procede a la transformación por DCT de la matriz, y el redondeo de cada elemento al número entero más cercano. Nótese que el elemento mas grande de toda la matriz aparece en la esquina superior izquierda, este es el coeficiente DC. 2
- 3. Televisión Digital 7. Como ya hemos mencionado el ojo humano es muy bueno detectando pequeños cambios de brillo en áreas relativamente grandes, pero no cuando el brillo cambia rápidamente en pequelas áreas (variación de altas frecuencias) , esto permite eliminar las altas frecuencias , sin perdidas excesiva de calidad visual. Esto se realiza dividiendo cada componente en el dominio de la frecuencia por una constante para ese componente y redondeándolo a su número entero más cercano. Este es el proceso en el que se pierde la mayor parte de la calidad. El resultado de esto es que los componentes de las altas frecuencias, tienden a igualarse a cero, mientras que muchos de los demás, se convierten en números positivos y negativos pequeños 8. JPEG recomienda una matriz de cuantificación estandarizada para las imágenes con 256 niveles intensidad que es: 9. Dividiendo cada coeficiente de la matriz de la imagen transformada entre cada coeficiente de la matriz de cuantificación, se obtiene: 10. Codificación Entrópica En esta etapa no hay pérdidas de datos, es una forma especial de la compresión sin perdida. Para ello se toman los elementos de la matriz siguiendo una forma de zigzag, poniendo grupos con frecuencias similares juntos, e insertando ceros de codificación y usando la codificación Huffman para lo que queda. 3
- 4. Televisión Digital 10, 4 , 2, 5, 1, 0, 0, 0, 3, 9, 1, 2, 1, 0, 0, 0, -7, -5, 1, -2, -1 , 0,0, 0, -3, -5, 0, -1, resto 0 DECODIFICACIÓN La decodificación es el proceso por el cual se convierte símbolos en información entendible por el receptor. La información reconstruida es solo una aproximación de la información original. En el caso del JPEG podemos decir que es un algoritmo de codificación simétrico esto significa que decodificar lleva tanto tiempo como codificar. Por lo tanto el proceso es similar al seguido hasta ahora, solo que de forma inversa. En este caso al haber perdido información, los valores no coincidirán. 4