數位影像壓縮 技術簡介 第四組 陳孝賢
Outline 什麼是影像 為什麼要壓縮 數位影像的構成及色彩系統 數位靜態影像壓縮技術的種類 JPEG基本原理介紹 其他技術簡介
什麼是影像 看看前面的螢幕的圖 你所看到的東西就是影像
什麼是影像 那麼影像有什麼分別嗎？ 類比影像 數位影像 還記得古早的錄影帶嗎 照相機、攝影機(膠捲) Continuous Image 現今電腦的儲存格式 DVD、VCD等產品的格式 Discrete Image
為什麼要壓縮 因為檔案大小可以小一些~~~ 檔案變小的好處： 儲存比較不佔空間(相機也可多拍幾張) 瀏覽網頁圖片也可以加快 檔案傳送比較快
數位影像的構成及色彩系統
數位影像的構成 數位影像是由許多點所構成 我們把這些點稱作picture element 簡稱pixel 在一般情形下 單色系統中用8個bits(1個 byte)來代表 彩色系統中用24個bits(3個 byte)來代表
數位影像的構成 單色系統 每個pixel的值就代表亮度(0最暗~255最亮)
數位影像的構成 彩色系統 有多種表示法 RGB、YUV(YCbCr)、YIQ、HSV、xvYCC … RGB系統 Y系統(YUV、YIQ) 光的三原色(紅綠藍)知道吧! 黑色為(0,0,0)、白色為(255,255,255) Y系統(YUV、YIQ) Y代表的就是亮度 後面兩個byte則是儲存色彩資訊(Ex：彩度、濃度) 失真壓縮會用這些格式
數位影像的構成 同樣的色彩，在不同系統中用不同的值來表示
數位影像的構成 RGB系統
數位影像的構成 YUV (YCbCr)系統 轉換函數
數位靜態影像壓縮技術 的種類與介紹
數位影像壓縮技術的種類 主要分為兩大類 無失真(Lossless) 有失真(Lossy) 壓縮後解壓縮回來圖片資料和之前完全相同 壓縮率較低 壓縮後解壓縮回來圖片資料和之前會有差別 壓縮率高
JPEG基本原理介紹 為什麼要介紹JPEG? History 集大成 不太難 Joint Photographic Experts Group organized in 1986, issuing a standard in 1992 which was approved in 1994 as ISO 10918-1
JPEG基本原理介紹 流程圖：
JPEG基本原理介紹 DCT Discrete Cosine Transform 基本上就和Fourier Transform差不多，是將訊號轉到Frequency Domain 2D-DCT
JPEG基本原理介紹 DCT
JPEG基本原理介紹 Quantization 在8x8 Block中pixel的值除以Table中對應的值(四捨五入) JPEG中唯一Lossy的部分 低頻的部分Quantize係數比較小，高頻比較大 Quantization Table
JPEG基本原理介紹 Run Length Encoding 以0為基準 (5,0,-7,0,0,0,3,0,0,1)->(0/5,1/-7,3/3,2/1) 0越多越連續就能夠縮的越小 確保0能夠連續：Zig-Zag
JPEG基本原理介紹 Huffman Coding 根據出現頻率建構的binary tree 簡單來說，出現次數越多的，code越短；次數越少的，code越長 轉成binary格式 aoe -> 00010001 JPEG使用的是預先建好的Table
JPEG基本原理介紹
其他技術 GIF PNG Graphics Interchange Format Lempel-Ziv-Welch Encoding 只可以儲存256色 支援動畫 Unisys公司於1983年6月20日申請專利 PNG Portable Network Graphics 為了對抗GIF專利而出現 非專利無損數據壓縮演算法(名為deflation) 支援全彩
其他技術 JPEG2000 Joint Photographic Experts Group 離散小波轉換技術(Discrete Wavelet Transform, DWT) 壓縮效率比JPEG更高 漸進傳輸 同時支援失真壓縮以及無失真壓縮 ROI (Range of Interest)概念
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