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數位影像壓縮 技術簡介

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 還記得古早的錄影帶嗎 照相機、攝影機 ( 膠捲 ) Continuous Image 數位影像 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 ~~~

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數位影像壓縮 技術簡介

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Presentation Transcript

  1. 數位影像壓縮技術簡介 第四組 陳孝賢

  2. 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

  3. 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

  4. 什麼是影像 • 那麼影像有什麼分別嗎？ • 類比影像 • 還記得古早的錄影帶嗎 • 照相機、攝影機(膠捲) • Continuous Image • 數位影像 • 現今電腦的儲存格式 • DVD、VCD等產品的格式 • Discrete Image

  5. 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

  6. 數位影像的構成及色彩系統

  7. 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 • 每個pixel的值在各個色彩系統中的意義各有些不同 • 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

  8. 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)

  9. 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 • 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

  10. 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

  11. 數位影像的構成 • RGB系統

  12. 數位影像的構成 • YUV (YCbCr)系統 • 轉換函數

  13. 數位靜態影像壓縮技術的種類與介紹

  14. 數位影像壓縮技術的種類 • 主要分為兩大類 • 無失真(Lossless) • 壓縮後解壓縮回來圖片資料和之前完全相同 • 壓縮率較低 • 有失真(Lossy) • 壓縮後解壓縮回來圖片資料和之前會有差別 • 壓縮率高

  15. JPEG基本原理介紹 • 為什麼要介紹JPEG? • 集大成 • 不太難 • History • Joint Photographic Experts Group • organized in 1986, issuing a standard in 1992 which was approved in 1994 as ISO 10918-1

  16. JPEG基本原理介紹 • 流程圖：

  17. 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

  18. JPEG基本原理介紹 • DCT

  19. 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

  20. 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

  21. 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

  22. JPEG基本原理介紹

  23. 其他技術 • GIF • 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

  24. 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

  25. Thanks For Listening!!

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