Kompresija i formati slika

1. Kompresija i formati slika

2. Kompresija • Brzi razvoj tehnologije omogućio je komercijalnu primjenu tehnika digitalne obrade slike koje su do skora bile rezervisane za dobro opremljene istraživačke laboratorije. • U takvim primjenama, kao što su video konferencije, video telefonija, multimedijalni sistemi, obrada i čuvanje dokumenata, sistemi za prenos TV slike standardne i visoke rezolucije, biomedicina, i druge, važnu ulogu imaju postupci za kompresiju slike.

3. Postupci kompresije slike su neophodni kako bi se smanjilo zauzetost memorije ili potreban kapacitet telekomunikacionih kanala, pošto se radi o prenosu ili zapisu ogromnih količina podataka potrebnih za reprezentaciju slike. • Za čuvanje jedne digitalne monohromne slike rezolucije 512×512 piksela potrebna je memorija od 256 KB, dok je za čuvanje slike u boji iste rezolucije potrebno 768 KB. Za čuvanje monohromne video sekvence iste rezolucije, sa 25 slika/s, potrebno je 6.4 MB/s, a za video sekvencu u boji čak 19.2 MB/s. Sa povećanjem rezolucije zauzeće memorije se proporcionalno povećava.

4. S obzirom na veliku potrebu za kompresijom slike, postupci za kompresiju se intenzivno razvijaju posljednjih dvadesetak godina i istraživanja u ovoj oblasti su vrlo intenzivna i danas. • Razvijene su metode kojima je moguće izvršiti kompresiju mirne slike čak i do 50 puta bez znatnog uticaja na kvalitet reprodukovane slike. U slučaju sekvence slika stepen kompresije može biti i veći.

5. U najopštijoj klasifikaciji se svi postupci kompresije mogu svrstati u dve grupe: • kompresija slike bez gubitka • kompresija slike sa gubicima.

6. Postupci kompresije slike bez gubitaka se koriste u onim slučajevima kada je teško ili nemoguće ponovo dobiti nekomprimovanu sliku ili kada nekomprimovana slika sadrži neke važne informacije koje bi se mogle oštetiti u postupku kompresije (na primer, medicinski snimci).

7. S druge strane, postupci kompresije slike sa gubicima se koriste u slučajevima kada je lako ponoviti proces snimanja ili kada se može tolerisati izvijestan stepen gubitka informacija (video telefonija, televizija, multimedijalni sistemi, itd.).

8. Podjelametodazakompresiju • Dvijeglavnegrupemetodasu: • Metodeza kompresiju jedneslike • Metode zakompresiju niza slika

9. Metode za kompresiju jedne slike • Najpoznatije metode zakompresiju jedne slike: 1. Kodiranje vrijednosti tačaka 2. Metode koje koriste redundaciju u podacima 3. Metode koje transformiraju sliku u domenu gdje je veći dio informacijesadržan u manjem brojukoeficijenta transformacije 4. Vektorska kvantizacija 5. Kodiranje podpojaseva

10. Formati slika • Svi podaci u računalu spremaju se i obrađuju u binarnom obliku. Na mediju za pohranu, primjerice tvrdom disku, podaci su spremljeni u poljima (datoteka, engl. file). Način na koji se neki podatak pretvori u binarni oblik naziva se format podataka. Primjerice kad se na magnetski disk pohrani slika, ona se mora pretvoriti u binarne brojeve. Način na koji će se boje i oblici sa slike pretvoriti u binarne brojeve zove se format za pohranu slika.

11. Za pohranu slika na računalu rabi se mnogo različitih načina pretvorbe slike u binarne brojeve, pa se kaže da postoji mnogo formata za zapis slika. Različiti formati mogu koristiti ili ne koristiti sažimanje (kompresiju, engl. compression) podataka i mogu biti s gubitkom ili bez gubitka podataka. Sažimanje podataka podrazumijeva pretvorbu podatka u oblik koji zauzima što manje memorije. Pretvorba bez gubitka podataka pri sažimanju naziva se još i nezaboravno sažimanje. Pri takvom postupku pretvorbe svi podaci sadržani u izvornoj slici ostaju sačuvani nakon sažimanja.

12. To znači da je slika pohranjena sa svim svojim dijelovima i da pri pretvorbi nije izgubila ništa na kvaliteti (izgledu). Pretvorba s gubitkom dijela podataka naziva se još i zaboravno sažimanje. Podrazumijeva takvu pretvorbu kod koje se namjerno bespovratno gubi dio podataka. Takvim se postupkom kvari izgled slike, a za uzvrat se dobiva zapis koji zauzima manje memorije. Što je veće pogoršanje izgleda slike, to zapis zauzima manje memorije. Pri pretvorbi u binarni oblik korisnik može izabrati optimalni omjer između kvalitete izgleda slike i veličine zapisa.

13. Ovdje su prikazani neki od najčešće upotrebljavanih formata za pohranu slika na računalima s Windows operacijskim sustavom (neki od ovih formata za pohranu slika rabe se i na drugim operacijskim sustavima). • GIF format • JPEG (JPG) format • TIFF format • BMP format

14. GIF (Graphics Interchange Format) • 8-bitna boja (prikaz do 256 boja) • prikladan za slike s većimpodručjima u istoj boji (ilustracije,ikone, logo, gumbi,...) • komprimirani format bez gubitaka -komprimira se red po red tako što se skupina pixela iste boje zamjenjuje jedinstvenim opisom • Mogućnosti: • prozirnost (transparency) • postepeno učitavanje (interlacing) • animacija

15. GIF (Graphics Interchange Format) • Optimiziranje: • reduciranje broja boja • reduciranje simuliranja nepostojećih boja (dithering) • korištenje "lossy" GIF-a –izbacivanje nekih pixela prilikom komprimiranja • paziti pri dizajnu – koristiti veća područja u istoj boji, izbjegavati postepene ispune i okomite crte • Web paleta • paleta ugrađena u preglednike, potrebna za 8-bitne monitore • 216 boja za koje nijepotreban dithering na PC i Mac platformi

16. JPEG • Ime po Joint Photographic Experts Group organizaciji koja je kreirala standard • 24-bitna boja (preko 16 milijuna nijansi boja) • prikladan za fotografije • komprimirani format s gubitkom –izbjegavati snimati već postojeću JPEG sliku ponovo u JPEG formatu • kompromis između razine komprimiranja (velićine slike) i kvalitete slike

17. bolji rezultati za "zamagljene" slike bez oštrih prijelaza i jednoličnih boja • progresivni JPEG • dekomprimiranje – vrši ga preglednik prije prikaza Optimiziranje • koristiti veći stupanj komprimiranja • koristiti optimizirani JPEG • "zamagliti" sliku ili samo manje važne dijelove

18. TIFF format • Format podržava sažimanje podataka bez gubitaka ali može pohranjivati i nesažete podatke. • Može sadržavati slike koje imaju od 2 do 16777216 boja (ili nijansi sive boje). Koristi se za sve namjene od pohrane crteža i jednostavnijih slika do fotografija. Prednosti formata u odnosu na BMP format je manje zauzeće memorije, a u odnosu na JPEG format kvaliteta slika.

19. BMP format • Koristi se najčešće nesažeti (iako postoji i sažeti) zapis podataka bez gubitaka kvalitete slike. Može sadržavati slike koje imaju od 2 do 16777216 boja (ili nijansi sive boje). Koristi se za sve namjene od pohrane crteža i jednostavnijih slika do pohrane fotografija. Svi programi za obradu slike na računalima s Windows operacijskim sustavom podržavaju ovaj format. BMP format upotrebljava se vrlo rijetko jer koristi nesažeti zapis koji kod većih razlučivosti i broja boja zauzima mnogo memorije. Ne podržava prozirnost i animaciju.

20. Usporedba jpeg i gif formata

21. Pohrana slika na računalo • Ukoliko treba pohraniti crtež ili sliku s relativno malo boja najbolje je koristiti GIF format jer daje najbolji omjer između kvalitete i zauzeća prostora na disku. Za fotografije i slike s mnogo boja (ili nijansi sive boje) odnosno prijelaza boja koje trebaju biti što kvalitetnije preporuča se uporaba TIFF formata. Za istu namjenu, ali ako nije toliko kritična kvaliteta slike već je bitno zauzeće memorije preporuča se JPEG format. Formati koji su pogodni i najviše se koriste na Internetu su JPEG i GIF.