Przykłady kompresji danych – obraz i film

 

FORMATY KOMPRESJI FILMU I INNE

Formaty kompresji danych audiowizualnych:

Popularne formaty plików graficznych:

Formaty grafiki rastrowej używające kompresji stratnej JBIG • JBIG2 • JNG • JPEG • JPEG LS • JPEG 2000 • JPEG XR • DjVu • TIFF • WMF

używające kompresji bezstratnej APNG • GIF • LWF • MNG • PCX • PNG • TGA • TIFF • WMF

bez kompresji BMP • DNG • PNM • RAW • TGA • TIFF • WBMP • WMF • XCF • XPM

Formaty grafiki wektorowej Al (Adobe) • CDR (Corel)

FORMATY KOMPRESJI OBRAZU

TYP PLIKU

OPIS JAKOŚCI KOMPRESJI

GIF

Bardzo rozpowszechniony, mały stopień kompresji, mała utrata jakości obrazu. Pozwala również na zapis animacji w postaci sekwencji nieruchomych obrazów.

  • format z kompresją bezstratną;
  • może przechowywać 8-bitowe obrazy, używając 256 kolorów pochodzących z pełnej 16-milionowej palety RGB,
  • zaletą jest bardzo duży stopień kompresji, oparty o algorytm kompresji LZW,
  • możliwość wyświetlania obrazu przy ściąganiu go z sieci z tzw przeplotem, nadawanie wybranym obszarom obrazu przezroczystości oraz zapisywanie w formacie GIF prostych animacji.

JPG

Najbardziej efektywny stopień kompresji, najlepiej nadający się do kompresowania cyfrowych obrazów graficznych. Znaczna utrata jakości. Jednak przy odpowiednich filtrach w przeglądarkach prawie w ogóle nie widać tej utraty.

  • format z kompresją stratną;
  • zapisuje tylko obrazy typu TrueColor. Kompresja oparta jest na skomplikowanych metodach matematyczno-algorytmicznych, których podstawą jest tzw. dyskretna transformata cosinusowa.
  • nowy standard kompresji – JPEG 2000, którego podstawą ma być algorytm kompresji, opartej o transformaty falkowe, przykładem zastosowania tej metody kompresji stratnej jest format WI stosowany od kilku lat w Programie Corel Photo Paint.

TIFF

Skomplikowany algorytm kompresji. Raczej mało używany.

PCX

Mało wydajny stopień kompresji, ale również bardzo mała utrata jakości.

 

Grafika komputerowa dla zaawansowanych

 

Ogólne wiadomości o grafice komputerowej

Obszar zastosowań:

Multimedia: są to środki techniczne, metody i oprogramowanie, związane z przetwarzaniem informacji tekstowej, zawierającej w sobie dźwięk, obraz oraz film, wykorzystujące jako nośnik informacji technikę zapisu na CDROM lub DVD. W technice tej można wyróżnić: elementy alfanumeryczne, graficzne, dźwiękowe i sekwencje ruchomych obrazów - animacji.

Kategorie grafiki komputerowej:

Plik grafiki rastrowej zawiera:

Plik grafiki wektorowej  zawiera: zamiast przechowywać wartość każdego punktu obrazu, gromadzi się elementy wyższych poziomów, tj. linie, łuki, koła, tekst.

Konwersja: proces zamiany jednego typu plików graficznych na inny.
Podstawowe sposoby konwersji plików graficznych:

Kompresja danych graficznych: stosowana w celu zmniejszenia objętości tych plików. Popularne formaty nie stosujące kompresji to BMP, DIB, PPM.
Zasada kompresji: dekompresja (obraz oryginalny -> kompresor czyli koder (ang. Codec) –> obraz skompresowany) i plików graficznych (obraz skompresowany –> dekompresor czyli dekoder –> obraz odtworzony).

Modele barw RGB - CMYK: 

Barwa jest własnością obiektu zależącą od stopnia odbicia, rozproszenia lub przepuszczenia promieni świetlnych.

1. Model addytywny RGB - kolor biały uzyskiwany jest przez dodanie 3 barw składowych: R-red, G-green, B-blue, o pełnym nasyceniu. RGB jest modelem którym posługują się elektroniczne urządzenia wejściowe, tj. monitory komputerowe, skanery, cyfrowe aparaty fotograficzne, które odtwarzają barwy drogą transformacji lub absorpcji światła, a nie przez odbijanie go. W modelu tym gama dostępnych barw reprezentowana jest przez sześcian RGB. Zależnie od liczby bitów 'm' przeznaczonych do reprezentacji barwy piksela, liczba dostępnych barw jest ograniczona do 2m, m=8.

2. System substraktywny CMY. W odróżnieniu od addytywnego modelu barw, w którym światło jest dodawane do światła, tu mamy zastosowanie odejmowania światła, w wyniku czego barwy są ciemniejsze od barw podstawowych. Barwami podstawowymi są : C- cyan, M-magenta, Y- yellow. Model CMY reprezentuje sześcian CMY. Substraktywny model mieszania barw jest charakterystyczny dla rodzajów procesów drukowania. Dla poprawy wyrazistości wydruków oraz uzyskania czystej czerni model barw CMY został rozszerzony o kolor czarny, tworząc model CMYK. Barw uzyskanych w systemie RGB nie można bezpośrednio przekształcać w kolory CMYK, ponieważ urządzenia drukujące nie nanoszą na papier koloru powstałego z uprzednio wymieszanych barw, ale stosując tzw. dirhering drukują blisko siebie punkty w barwach podstawowych CMYK, które dopiero oglądane z większej odległości dają wrażenie ostatecznego koloru.

3. System perceptualny : przykładem tego modelu jest opracowany w 1929r system CIE: bazuje on na właściwości fizycznych światła i właściwości wzroku opracowanych eksperymentalnie. Przy analizie tego modelu posługujemy się tzw. krzywą chromatyczności. Przestrzeń CIE, podobnie jak percepcja wizualna, jest niezależna od urządzenia. Jest również obszerniejszy niż gamy RGB i CMY (zawiera je w sobie).

Pozyskiwanie obrazów cyfrowych: proces przechwytywania danych wizualnych i przekształcania ich do postaci cyfrowej, przydatnej do obróbki komputerowej. Podstawowym źródłem obrazów są:

Skanery: Na jakość skanowania mają wpływ:

Rodzaj oryginału: podstawową wielkością jest gęstość czyli zdolność materiału do pochłaniania, odbijania, przepuszczania (transmitowania światła, mierzona jako wartość zawarta od 0 do 4,0).
Oryginały: nośniki odbijające (refleksyjne) zalicza się uprzednio drukowane prace artystyczne, rysunki odręczne na papierze, odbitki fotograficzne. Mają one gęstość od 1 do 2,3.
Natomiast nośniki przypuszczające tj, negatywy (gęstość 2,8), kolorowe slajdy (2,7-30), przeźrocza o większym formacie (3,0-3,2).
Techniczne możliwości skanera: używanego do digitalizacji oryginału, wyznaczają granice jakości możliwej do osiągnięcia w druku. Główne cechy:

Elementy światłoczułe: przyrządy o sprzężeniu ładunkowym, tzw. komórki CCD czyli urządzenia działające z przesunięciem ładunków, fotopowielacze wzmacniane optyczne. Dodatkowo każde takie urządzenie ma przetwornik analogowo-cyfrowy A/C, który przekształca odczytane dane analogowe w cyfrowe.
Rozdzielczość optyczna i powierzchnia obrazu określają, ile danych zostanie zachowanych z oryginału o danej wielkości. Rozdzielczość optyczna mierzona w pikselach lub punktach na cal (ppi lub dpi), definiuje max. ilość danych, którą dany skaner może odwzorować w przeliczeniu na liniowy cal lub cm. Np. jeśli przetwornik CCD składa się z 5100 komórek i skaner może odczytać obrazy o szerokości do 8,5 cala, to jego max. rozdzielczość optyczna wynosi 600 dpi. (5100/8,5)

Typy skanerów: Bębenkowe (do wysokiej jakości prac barwnych, tj materiały reklamowe – technologia PMT),
płaskie (najczęściej stosowane do digitalizacji prac artystycznych refleksyjnych, tj. wydruki fotograficzne i rysunki kreskowe – technologia CCD), do filmów (oparte na technologii CCD, używają czulszych czynników i są zdolne do skanowania z wyższymi rozdzielczościami).

Cyfrowe aparaty fotograficzne: zdobywają miejsce wśród producentów folderów i gazet. Zalety: oferują niższe koszty, zredukowany czas produkcji, lepszą dokładność barw. Rodzaje: skanujące (czujniki CCD rozmieszczane są w pojedynczej tablicy liniowej, która skanuje przedmiot podobnie jak skaner płaski) i tablicowe. W cyfrowych aparatach fotograficznych stosuję się 2 rodzaje światłoczułych sensorów: CCD i CMOS.

Rozdzielczość: najważniejsze pojęcie w cyfrowej obróbce obrazów, uzależnione od urządzenia wejścia /wyjścia. Opisuje ona ilość lub gęstość cyfrowej informacji zapisanych w obrazie.
Rodzaje:
wejściowa (skanowania - odnosi się do informacji, którą przechowuje skaner w przeliczeniu na cal lub cm oryginału),
optyczna (opisuje max. ilość lub gęstość informacji, którą system optyczny skanera lub cyfrowego aparatu fotograficznego może próbkować),
interpolowana (opisuje max. gęstość informacji, którą skaner może symulować za pomocą algorytmów programowych, jeśli zdigitalizowanny obraz nie zawiera wystarczającej ilości informacji do poprawnego wydrukowania, jego rozdzielczość możesz interpolować, polega to na tym, że dodawane są nowe piksele w celu zwiększenia rozdzielczości wymiarów lub obu tych wartości),
obrazu (na każdym etapie procesu obróbki definiuje całkowitą ilość informacji zawartych w obrazie cyfrowym. Wyrażana w pikselach np. 512x768),
monitora (opisuje całkowitą ilość informacji którą ekran komputera może jednorazowo wyświetlić np. 1024x768, lub liczbę punktów przypadających na cal szerokości ekranu),
wyjściowa (dotyczy wydruków prac i wyraża liczbę pikseli na cal którą trzeba zachować przy drukowaniu pliku obrazu za pomocą drukarki lub naświetlarki. Poprawną rozdzielczość wyjściową determinuje: metoda drukowania, typ rastra, rozdzielczość drukarki),
urządzenia drukującego (określa liczbę punktów w poziomie i w pionie przypadających na cal. Im jest ona wyższa tym mniejsze są punkty, które są nanoszone na nośnik i tym wierniejsze złudzenie ciągłości odcieni w tworzonym obrazie).

Każdy piksel obrazu rastrowego ma 4 podstawowe atrybuty:

  © All Right Reserved 2005 M&J