Як стискаються цифрові зображення; gif; і; jpg archi7, повсякденні науки
Щоб зменшити простір, який займає зображення в пам'яті комп’ютера чи телефону, певні деталі видаляються.
Але існують різні способи зробити це.
Щоб вибрати найкращу, потрібно знати, яка інформація не сильно змінила б людське око, якби ми обійшлися без неї.
І це залежить від того, що на картинці !
Але почнемо з того, щоб уважно розглянути, що таке цифрове зображення.
Файл,
стискає або стискає ?
Дієслово "компрес"означає зменшити обсяг: ми можемо стиснути газ або його витрати.
Стискаючи, ми досягаємо стиснення.
Дієслово "компрес"також існує, це означає стискати, стискати: ми стиснуті в метро, наприклад.
Отже, незважаючи на дуже поширені французькі помилки в мові інформатики (оскільки ми схильні францизувати англійські слова), чиніть спротив !
Французькою мовою під час стиснення ми не стискаємо зображення, а стискаємо його !
Що містить комп'ютерний файл зображення ?
Цифрове зображення - це файл, який описує зображення як послідовність точок, пікселів, що вказує, якого кольору є кожен піксель (див. Що таке двійковий код комп’ютера?).
Чим більше кількість різних можливих кольорів, тим більше бітів потрібно для надання цієї інформації про колір.
Якщо піксель може бути лише чорним або білим, достатньо 1 біта: для чорного буде 0, для білого - 1.
Але якщо ваша фотографія чорно-біла, вона також повинна містити проміжні відтінки сірого: вона часто кодується на 8 бітів (1 байт), щоб мати 256 відтінків від білого до чорного (2 8 = 256).
Якщо піксель може мати 16 мільйонів різних кольорів, ми вказуємо, яку інтенсивність червоного, зеленого та синього ми надаємо кожному пікселю, зі значеннями від 0 до 255 для кожного відтінку. Один байт на колір, це 3 байти на піксель, тобто 24 біти.
Ми часто навіть збільшуємо до 32 бітів, додаючи четвертий байт, щоб надати додаткову інформацію (наприклад, прозорість) або просто дозволити певному програмному забезпеченню працювати ефективніше, оскільки вони розроблені для обробки кратних 16-бітових слів.
Коли ви зменшуєте кількість можливих кольорів, зображення втрачає багато деталей.
оригінальне зображення:
16 мільйонів можливих кольорів
З 2 кольорів, це обов’язково чорно-біле, що ми почали з кольорового зображення або зображення у сірих тонах.
Вага "сирого" зображення
Якщо ми зберігаємо фотографію "як є", вона кодується у BitMaP, що означає "карта точок" французькою мовою.
Потім файл має розширення ".bmp": це нестиснене зображення.
Але зображення розміром з екран комп’ютера шириною 1024 пікселі та висотою 768 пікселів містить 1024 x 768 = 786 432 пікселів.
Тому в 16 мільйонах кольорів він описаний у 786 432 пікселів x 24 біта = 18 874 368 біт, або 2359 296 байт, отже, 2,4 МБ (мегабайт).
Часто це зображення можна зберегти із значно меншою вагою.
Стиснення GIF
GIF означає графічний формат обміну.
У цьому форматі ми описуємо кожну точку окремо, але обмежуємо кількість кольорів 256.
Ви також можете вибрати стиснення, використовуючи менше 256 кольорів.
Тому кожен піксель кодується щонайбільше 8 бітами (28 = 256).
Для нашого зображення розміром 1024 х 768 пікселів вага становитиме лише 786 432 пікселів х 8 біт = 6 291 456 біт, тобто 786 432 байт, тобто 786,4 КБ (КілоОктетів): ми розділили його вагу на 8 !
Цей формат часто використовується для зображень веб-сайтів, оскільки він також дозволяє позначити колір як прозорий на екрані.
це зображення є GIF без прозорості
(ми бачимо всі кольори зображення,
так само сірий навколо шиферу)
це зображення - GIF із таким самим сірим фоном
але було з’ясовано, що сірий колір показувати не слід
(тому ми бачимо білий фон за прозорістю)
Стиснення портативної мережевої графіки (PNG) дуже схоже на GIF. Але є більш точна інформація про прозорість: наприклад, ми можемо зробити кілька різних сірих прозорими.
Стиснення "JPEG"
J PEG - абревіатура від Joint Photographic Experts Group.
Зображення JPEG зберігають спектр 16 мільйонів кольорів.
Тому кожен колір описаний у 24 біти.
Тому стиснення не стосується багатства кольорів.
З іншого боку, ми зменшуємо опис зображення, обробляючи його блоками по 8x8 балів.
Тому при стисненні JPEG ми втрачаємо певні деталі порівняно з початковим зображенням.
Але це дозволяє значно розділити кількість байтів, не вражаючи людське око різниці. а ступінь стиснення (розмір квадратів 8x8, 16x16. насправді) регулюється.
Виберіть метод стиснення відповідно до зображення, яке потрібно стиснути.
Використання стиснення JPEG не завжди є найкращим рішенням.
Це дуже ефективно на фотографічних зображеннях, тому що фотографії дуже насичені кольором - що було б шкода втратити, - але містять деталі, невидимі неозброєним оком.
Це набагато менш ефективно для геометричних зображень, оскільки факт обробки квадратів 8 х 8 пікселів дуже швидко робить зображення "незрозумілим".
З іншого боку, малюнок рідко має багато різних кольорів: ми можемо обійтися без палітри у 16 мільйонів кольорів і вибрати GIF із 256 різними кольорами.
Пам'ятайте: тому ми вибираємо JPEG для фотографії або дуже складного зображення, а скоріше GIF для малюнка.
Доказ із фотографією та кресленням, стисненими у кожному форматі
Оригінальне зображення
(неможливо показати в Інтернеті
це найближчі візуальні зображення тут)
високий ступінь стиснення (90%)
набагато легше (34 КБ)
але втрата кольорів помітна
ще легший (12 КБ)
але без особливої різниці в якості
шляхом подальшого зменшення ваги (3 Кб)
дефекти стають помітними
набагато легше (4 кБ)
без видимої різниці
за однакову вагу 4 кБ
видно дефекти
шляхом подальшого зменшення ваги (2 кО)
дефекти дуже помітні
Примітка щодо медичної візуалізації
Щоб записати (і передавати) медичні зображення, ми спокусимося їх освітлити.
Але, як ми вже бачили, стиснення може трансформувати зображення.
І, "читаючи" модифіковане зображення, лікар ризикує поставити неправильний діагноз: ці модифікації, які називаються артефактами, можна сплутати з патологічними ознаками.
Тому для медицини ми використовуємо кодування JPEG без втрат ("без втрат" французькою мовою).
JPEG без втрат не змінює зовнішній вигляд зображення. але це неминуче менш ефективно, ніж стандартний JPEG: розмір стисненого таким чином файлу ділиться лише на 2 порівняно з початковим файлом.
У науково-дослідних лабораторіях ми вивчаємо багато матеріалів із зображень (зроблених різними способами): ми ніколи не працюємо над стисненими файлами (з тієї ж причини), а над "необробленими" файлами, де ми дійсно добре бачимо кожну деталь.
Зображення деталей сплаву кобальту та платини