Веселые картинки

Weird aka Беренштейн Евгений

Хакер, номер #087, стр. 087-034-3

Несколько слов хотелось бы сказать о преимуществах и недостатках алгоритма JPEG.

Существенными положительными сторонами алгоритма является то, что, во-первых, пользователь может сам задавать степень сжатия изображения, во-вторых, выходное цветное изображение может иметь 24 бита на точку. Отрицательными сторонами алгоритма является то, что при повышении степени сжатия изображение распадается на отдельные квадраты (8x8). Это связано с тем, что происходят большие потери в низких частотах при квантовании, и восстановить исходные данные становится невозможно. И еще одним минусом JPEG является эффект Гиббса — ореолы по границам резких переходов цветов.

[волновой алгоритм Wavelet]

Wavelet - также относительно новый алгоритм сжатия изображений и видео, при котором, в отличие от JPEG, изображение обрабатывается без разбиения на квадраты. После того как фирма Analogue Devices выпустила специализированную микросхему аппаратного wavelet-сжатия видео, данный формат стал базисом многоканальных цифровых систем видеонаблюдения и цифровых видеорегистраторов.

Как и в случае формата JPEG, в Wavelet сжатие осуществляется с необратимыми потерями информации, но изображение не имеет «мозаичных» дефектов даже при очень больших степенях компрессии. Достоинство - отсутствие видимых дефектов даже при большом коэффициенте сжатия видео, когда снижается резкость, а изображение просто становится менее четким.

Идея алгоритма заключается в том, что мы сохраняем в файл разницу — число между средними значениями соседних блоков в изображении, которая обычно принимает значения, близкие к нулю.

В итоге для одной картинки мы получаем 4 матрицы. Так, для изображения 512х512 пикселей получим после первого преобразования 4 матрицы размером 256х256 элементов. В первой, как легко догадаться, будет храниться уменьшенная копия изображения. Во второй — усредненные разности пар значений пикселей по горизонтали. В третьей — усредненные разности пар значений пикселей по вертикали. В четвертой — усредненные разности значений пикселей по диагонали. Подобную операцию мы можем повторить и для уменьшенной копии изображения, получив вместо первой матрицы 4 матрицы размером 128х128.

С математической точки зрения, основной особенностью wavelet-преобразования является возможность разложить изображение на два компонента: низкочастотную часть, содержащую основную информацию, и высокочастотную часть, содержащую лишь малую долю информации. Низкочастотную часть можно опять разложить на две части и т.д. Оставшаяся часть изображения содержит лишь малые высокочастотные компоненты. В результате последовательного применения wavelet-преобразований получается изображение, занимающее небольшой объем места на диске.

Отличие Wavelet от JPEG состоит в использовании вейвлет-преобразования вместо дискретного косинусоидального преобразования, а также в применении преобразования к полному изображению, а не к шаблону 8х8.