Знание некоторых принципов возмещает незнание многих фактов. Сегодня мы поговорим о технологии сжатия JPEG и о том, за счет чего достигаются столь сильные степени сжатия.

Процесс сжатия по схеме JPEG состоит из нескольких шагов. На первом шаге производится преобразование изображения из цветового пространства RGB в пространство YUV, основанное на характеристиках яркости и цветности. Вся дальнейшая работа производится именно с этим цветовым пространством, которое благодаря некоторым своим характеристикам позволяет получать нам столь большие степени сжатия.

Что же такого необычного в YUV представлении цвета по сравнению с RGB? А то, что оно наиболее близко к "естественному", тому, которое неосознанно выполняет человек. Y-компонента, или яркость, тесно связана с качеством картинки. Точнее сказать Y - это и есть картинка, только черно-белая. Компоненты U и V содержат информацию о цвете и позволяют нам раскрашивать Y-картинку.

На следующем после преобразования шаге изображение разделяется на квадратные участки размером 8х8 пикселей. После этого над каждым участком производится т.н. дискретное косинус-преобразование (ДКП). При этом выполняется анализ каждого блока, разложение его на составляющие цвета и подсчет частоты появления каждого цвета.

Человеческий глаз устроен таким образом, что наиболее чувствителен именно к яркостной составляющей изображения (Y-компонента) и наименее к цветовым. Причина этого феномена лежит в физиологии. Вы, наверно, помните, что зрачок, представляет собой оптическую линзу, которая фокусирует изображение на глазное дно, покрытое палочками и колбочками. Ну так вот, палочки - это сенсоры, воспринимающие именно яркостную составляющую, а колбочки - цветовую. Причем палочек на порядок больше, чем колбочек, и они гораздо более чувствительны к свету. Вспомните поговорку "Ночью все кошки серы". Почему так? Почему вечером все теряет цвет? Именно из-за того, что количества падающего на зрачок света не хватает для того, чтобы вызвать реакцию колбочки. Но и чувствительность человеческого глаза к разным цветам тоже величина не постоянная. Зрачок более чувствителен к нижней части цветового спектра, нежели к верхней. Формат JPG как раз и учитывает эти особенности.

Анализируя частотную информацию о появлении цветов, удается избавиться от части информации уже в процессе квантования. При этом цвета в верхней части спектра исключаются, что практически не сказывается на зрительном восприятии образа. Также исключается часть яркостной информации. Грубо говоря, JPG просто отбрасывает от яркостной составляющей половину полезного сигнала, а от цветовой 3/4. Это, конечно, примерно, т.к. существуют градации и более сложные схемы сжатия.

Количество информации, исключаемой при сжатии, зависит от требуемого качества изображения. При максимально-высоких уровнях сжатия детали полностью стираются, и блок становится серым. При средних и низких уровнях сжатия в файле сохраняется _примерная_ информация о цвете данного участка. Величина этой "примерности" напрямую зависит от степени сжатия. И это нужно понять, что в отличие от обычных форматов, сохраняющих изображение поточечно, JPG сохраняет примерные цвета. Если говорить научным языком, то JPG использует для сохранения ряды Фурье и при больших степенях сжатия просто отбрасывает члены ряда высшего порядка. И каждый раз при воспроизведении изображения на экране компьютер производит синтез. Причем, достаточно ресурсоемкий и заметный на медленных компьютерах. Из этого следует одно замечание - если Вы сохранили какой-нибудь рисунок в формате JPG, то восстановить его обратно до последнего пикселя невозможно! Именно из-за этого формат называется "форматом с потерями", и именно поэтому не рекомендуется пересжимать JPG-изображения, т.к. они обязательно станут хуже. А если это сделать 10 раз?

Информация о яркости и цвете затем кодируется так, что сохраняются только отличия между соседними блоками. В результате блоки представляются строками чисел, которые можно сжимать дальше. Поскольку в результате обработки блоки содержат много нулей, последняя стадия кодирования (выполняемая по алгоритму Хаффмана - подобного тому, что применяется в архиваторах) дает хорошие результаты. Отсюда еще небольшое замечание - сжимать JPG-файл архиватором не имеет никакого смысла, ведь он уже сжат. Полученный архив наверняка будет больше по размеру, чем исходная фотография.

Таким образом, первоначальные 24 бита на элемент изображения или 1536 бит (192 байта) на блок превращаются в горстку бит, которые описывают зрительные характеристики всего участка изображения.

Михаил Мельников.

К огромному моему сожалению у меня полетели винды. Обычно дело, скажите вы, и все спокойно можно переустановить заново. Но не тут-то было, конкретно описывать проблему я не буду, но теперь я чувствую себя за своим компьютером чужим. Не все приложения удалось восствновить, а самое обидное - потерялся весь кэш моего браузера, все просмотренные и загруженные страницы. Ладно, продолжаем разговор...

1) http://heritage.perm.ru/

Сайт, как можно догадаться по названию, о Historic and Cultural Heritage of Perm Region (историческом и культурном наследии пермского региона). Нет, я не зря написал название на английском, а так (не знаю почему) было написано на главной странице (читайте мое 11 правило [уже цитирую себя]). Дальше больше...Желтые объемные буквы на первой странице, похоже, были неправильно или некорректно нарисованны 3d дизайнерами. На второй (после первой) странице в главном фрейме не установлен белый цвет (читайте мое 15 правило), что рушит _весь_ дизайн! Внимание, а теперь делабт все...Отрываем свои интернетэксплореры, открываем свойства обозревателя, вкладка "общие", кнопка "цвета" и убираем галочку с "использовать цвета, установленные в Windows", тем самым вы спасаете себя от этой распространенной ошибки. [ПЖ]

 

2) http://www.pv.dp.avalbank.com/

Этот сайт первоначально был подан на рейтинг с припиской учитывать тематику оного. Учтем-с, хотя я редко бываю на банковских сайтах (там ведь денег не выдают бесплатно). Как много одинаково фреймованных страниц - ужас, а эта вот имеет такие же фреймы, как и первый сайт в сегонедельном обзоре. Расстроило присутствие Flash'а не только в качестве заставки (которая, к счастью, не смотриться по-умолчанию), но и в качестве меню, что очень плохо. Не знаю? при каком разрешении надо смотреть страницу, чтобы прочитать без потугов меню (особенно - расчетно-кассовое обслуживание) (между прочим - правило 4). Не очень подошел стандартный клиппарт. Предлагаю авторам немного поменять его (хотя бы подвести под единый дизайн). А еще они нагло забивают строку меню и мою правую кнопку мыши...[ПЖ]

 

3) Теперь все сайты я могу описывать, иопользуя этот шаблон:

X) Этот сайт посвящен <META NAME="description" CONTENT="...">, сразу бросается в глаза "ошибка 1-15". Не очень приятно выглядит "объект"..."Ошибка 1-15", которую надо срочно исправить...[ПЖ]

Часть вторая. Собственно TOP LIST. И ВНЕ РЕЙТИНГА.

Смотрите на моем сайте

Часть третья. Из будущего.

Оставьте свою ссылку на моей (zoom) гостевой книге. Действительно хороший или плохой дизайн будет обязательно оценен - "станьте примером". 

PS "Во многом определяя моду на дизайн, мы делаем то, что до нас никто не делал, меняя лицо русского интернета." Артемий Лебедев.

Петр Жарнов:	zoomdesign@euro.ru
	http://zoomdesign.euro.ru