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多媒體概論報告 報告主題： .jpg. 組別：第三組 成員： 9730012 羅巧欣 ( 製作 PPT) 9730013 許峻榮 ( 找資料 ) 9730028 陳建發 ( 找資料 ) 9730035 邱一晉 ( 找資料 ) 9730026 何宗益 ( 寫程式 ) 9730038 許明凱 ( 報告 ). 目錄. JPG 簡介 JPG 的形成技術 編碼 色彩空間轉換 縮減取樣 (Downsampling)
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多媒體概論報告報告主題：.jpg 組別：第三組 成員：9730012 羅巧欣(製作PPT) 9730013 許峻榮(找資料) 9730028 陳建發(找資料) 9730035 邱一晉(找資料) 9730026 何宗益(寫程式) 9730038 許明凱(報告)
目錄 JPG簡介 JPG的形成技術 編碼 色彩空間轉換 縮減取樣(Downsampling) 離散餘弦變換(Discrete cosine transform) ※離散餘弦變換(DCT) 量化(Quantization) 熵編碼技術(entropy coding) 壓縮比率與不自然痕跡(artifact) 壓縮比率與不自然痕跡(artifact)
JPG簡介 JPEG是一種針對相片影像而廣泛使用的一種 失真壓縮標準方法，這個名稱代表Joint Photographic Experts Group(聯合圖像專家 小組)(國際標準化組織(ID)和國際電報電話 咨詢委員會(CCITT))。 此團隊創立於西元1986年，1992年發布了 JPEG的標準而在1994年獲得了ISO 109918- 1的認定。
JPEG本身只有描述如何將一個影像轉換為位 元組的數據串流(streaming)，但並沒有說明 這些位元組如何在任何特定的儲存媒體上被 封存起來。 JPEG的壓縮方式通常是破壞性資料壓縮 (lossy compression)，意即在壓縮過程中圖 像的品質會遭受到可見的破壞，有一種以 JPEG為基礎的標準Progressive JPEG是採用 無失真的壓縮方式，但Progressive JPEG並 沒有受到廣泛的支援。
使用JPEG格式壓縮的圖片檔案一般也被稱為 JPEG Files，最普遍被使用的副檔名格式為 .jpg，其他常用的副檔名還包.jpeg，.jpe，.jfif 以及.jif。JPEG格式的資料也能被嵌進其他類 型的檔案格式中，像是TIFF類型的檔案格 式。
JPG的形成技術 • 編碼 在JPEG標準中這個選項大多都是很少使用。當 應用到一個擁有每個像素24位元(24 bits per pixel，紅、藍、綠各有八位元)的輸入時，這邊 只有針對更多普遍編碼方法之一的簡潔描述。這 個特定的選擇是一種失真資料壓縮方法。 • 色彩空間轉換 首先，影像由RGB(紅綠藍)轉換為一種稱為YUV的不 同色彩空間。
這與模擬PAL彩色電視傳輸所使用的色彩空間相似，這與模擬PAL彩色電視傳輸所使用的色彩空間相似， 但是更類似於MAC電視傳輸系統運作的方式。但不是 模擬NTSC，模擬NTSC使用的是YIQ色彩空間。 • 縮減取樣(Downsampling) 上面所作的轉換使下一步驟變為可能，也就是減少 U 和 V 的成份稱為"縮減取樣"或"色度抽樣“(chroma subsampling)。 在JPEG上這種縮減取樣的比例可以是4:4:4（無縮減 取樣），4:2:2（在水平方向 2 的倍數中取一個），以 及最普遍的4:2:0（在水平和垂直方向 2 的倍數中取一 個）。 對於壓縮過程的剩餘部份，Y、U、和 V 都是以非常 類似的方式來個別地處理。
離散餘弦變換(Discrete cosine transform) 下一步，將影像中的每個成份(Y, U, V)生成三個區 域，每一個區域再劃分成如磁磚般排列的一個個的 8×8子區域，每一子區域使用二維的離散餘弦變換 (DCT)轉換到頻率空間。 ※P.S.離散餘弦變換(DCT) 簡介: 離散餘弦變換(DCT for Discrete Cosine Transform)是 與傅里葉變換相關的一種變換，它類似於離散傅里葉 變換(DFT for Discrete Fourier Transform)，但是只使 用實數。
離散餘弦變換相當於一個長度大概是它兩倍的離散傅離散餘弦變換相當於一個長度大概是它兩倍的離散傅 里葉變換，這個離散傅里葉變換是對一個實偶函數進 行的(因為一個實偶函數的傅里葉變換仍然是一個實偶 函數)，在有些變形裏面需要將輸入或者輸出的位置移 動半個單位(DCT有8種標準類型，其中4種是常見 的)。 最常用的一種離散餘弦變換的類型是下面給出的第二 種類型，通常我們所說的離散餘弦變換指的就是這 種。它的逆，也就是下面給出的第三種類型，通常相 應的被稱為“反離散餘弦變換”，“逆離散餘弦變換”或 者"IDCT"。
有兩個相關的變換，一個是離散正弦變換(DST for Discrete Sine Transform)，它相當於一個長度大概是 它兩倍的實奇函數的離散傅里葉變換；另一個是改進 的離散餘弦變換(MDCT for Modified Discrete Cosine Transform)，它相當於對交疊的數據進行離散餘弦變 換。
應用： 離散餘弦變換，經常被信號處理和圖像處理使用，用 於對信號和圖像(包括靜止圖像和運動圖像)進行有損 數據壓縮。這是由於離散餘弦變換具有很強的“能量集 中“特性，大多數的自然信號(包括聲音和圖像)的能量 都集中在離散餘弦變換後的低頻部分，而且當信號具 有接近馬爾可夫過程(Markov processes)的統計特性 時，離散餘弦變換的去相關性接近於K-L變換 (Karhunen-Loève 變換--它具有最優的去相關性)的性 能。 離散餘弦變換也經常被用來使用譜方法來解偏微分方 程，這時候離散餘弦變換的不同的變量對應着數組兩 端不同的奇/偶邊界條件。
量化(Quantization) 人類眼睛在一個相對大範圍區域，辨別亮度上 細微差 異是相當的好，但是在一個高頻率亮度變動之確切強 度的分辨上，卻不是如此地好。這個事實讓我們能在 高頻率成份上極佳地降低資訊的數量。簡單地把頻率 領域上每個成份，除以一個對於該成份的常數就可完 成，且接著捨位取最接近的整數。這是整個過程中的 主要失真運算。以這個結果而言，經常會把很多更高 頻率的 成份捨位成為接近 0，且剩下很多會變成小的 正或負數。
熵編碼技術(entropy coding) 熵編碼是無失真資料壓縮的一個特別形式。它牽涉到 將影像成份以 Z 字型（zigzag）排列，把相似頻率群 組在一起（矩陣中往左上方向是越低頻率之係數，往 右下較方向是較高頻率之係數），插入長度編碼的 零，且接著對剩下的使用霍夫曼編碼。 JPEG標準也 允許（但是並不要求）在數學上優於霍夫曼編碼的算 術編碼之使用。然而，這個特色幾乎很少被使用，因 為它被專利所涵蓋，且它相較於霍夫曼編碼在編碼和 解碼上會更慢。使用算術編碼一般會讓檔案更小約 5%。
壓縮比率與不自然痕跡(artifact) 在量化階段時，依照除數的不同，會使結果的壓縮比 率可能有很多變化。10:1通常可得到無法使用肉眼分 辨與原圖差異的影像。100:1壓縮通常是可行的，但 與原圖相較，會看出明顯的不自然痕跡。壓縮的適當 等級是依據要壓縮那一種影像而定。 使用全球資訊網的人，可能熟悉這種出現在JPEG數 位影像，已知壓縮人為現象的不規則現象。這是由於 JPEG演算法的量化步驟所造成的結果。這種現象在 臉部照片中的眼睛四周特別明顯。他們可以藉由選擇 壓縮的較低水平（使用較低的壓縮率）來減少這種現 象；他們可能藉由使用無失真檔案格式來儲存一個影 像來消除這種現象，然而針對照片影像，這樣通常會 使檔案大小增加。
其他失真壓縮的編碼格式 更新的失真方法，尤其是小波壓縮（wavelet compression），在這些情況下甚至能作得更 好。然而，JPEG是一種建立得相當好的標準， 擁有很多可使用的軟體，包含自由軟體，因此到 2005年它持續被大量使用。很多小波演算法受到 專利保護，要在很多軟體專案中自由地使用他們 是困難或是不可能的。 JPEG委員會現在也已經建立其自有的小波基礎 標準－JPEG 2000，希望最終能取代原來的 JPEG標準。
