En el que computa, JPEG (JAY-clavija pronunciada del ; ˈdʒeɪpɛg ) es un método de uso general de la compresión para las imágenes fotográficas. El JPEG del nombre representa el grupo de expertos fotográfico del empalme, el nombre del comité que creó el estándar. Organizaron al grupo en el 1986, publicando un estándar en el 1992, que fue aprobado en el 1994 como ISO 10918-1. El JPEG es distinto del MPEG (grupo de expertos del cuadro móvil ), que produce los esquemas de la compresión para el vídeo.

El estándar del JPEG especifica el codificador-decodificador, que define cómo una imagen es comprimida en una corriente de los octetos y descomprimido nuevamente dentro de una imagen, y el formato de archivo usado para contener esa corriente. El método de la compresión es generalmente la compresión de lossy, significando que una cierta calidad visual está perdida en el proceso, aunque haya las variaciones en el JPEG estándar de la línea de fondo que son sin pérdidas. Hay también un " entrelazado ; " progresivo del JPEG ; dar formato, en que los datos se comprimen en los pasos múltiples de un detalle progresivamente más alto. Esto es ideal para las imágenes grandes que serán exhibidas mientras que transferencia sobre una conexión lenta, permitiendo una inspección previo razonable después de recibir solamente una porción de los datos. Sin embargo, JPEGs progresivo no está según lo apoyado extensamente.

El formato de archivo se conoce como “formato del intercambio del JPEG”, según lo especificado en el anexo B del estándar. Esto se confunde a menudo con el formato, una versión mínima del intercambio (JFIF) del '' archivo '' del JPEG del formato del intercambio del JPEG que fue simplificado deliberadamente de modo que pudiera ser ejecutado extensamente y convertirse en así el estándar de hecho.

La razón de esta versión simplificada era que el formato del intercambio del JPEG sufre a partir de tres defectos que eviten que sea facilmente comprensibles y ejecutados:
Definición de espacio de color
Definición componente del registro del submuestreo
Definición del cociente de aspecto del pixel Además de JFIF, otros estándares se han desarrollado para tratar estos defectos, incluyendo “el formato de archivo cambiable ” (Exif) de la imagen y el color ICC perfila .

Los archivos de imagen que emplean la compresión del JPEG comúnmente se llaman " Files" del JPEG;. La mayoría de los programas informáticos el corregir de imagen que escriben a un " File" del JPEG; están creando realmente un archivo en formato JFIF .

La extensión de archivo más común para este formato es .jif también se utilizan. Es también posible que los datos del JPEG sean encajados en otros tipos de archivo, tales como imágenes del formato del tiff .

JPEG/JFIF es el formato usado más para almacenar y transmitir las fotografías en el World Wide Web . Para este uso, JPEG/JFIF es lejos superior al GIF, que utiliza una gama de colores con un límite máximo de 256 colores distintos (la mayoría de las fotografías del color contienen muchos millares de colores distintos). JPEG/JFIF es también preferred al png, que produce archivos de imagen mucho más grandes para este tipo de imagen debido a su compresión sin pérdidas.

El algoritmo de compresión del JPEG es el no como bien adaptado para los dibujos lineales y otros gráficos textuales o icónicos, y así los formatos del png y del GIF son preferred para estos tipos de imágenes.

El tipo de medios del MIME para el JPEG es la imagen/JPEG del (definida en RFC 1341).

Codificador-decodificador del JPEG

Aunque un archivo del JPEG se pueda codificar de varias maneras, se hace lo más comúnmente posible con la codificación de JFIF. El proceso de la codificación consiste en varios pasos: La representación de los colores en la imagen se convierte RGB al YCbCr, consistiendo en un componente del luma (y), representando brillo, y dos componentes de la croma, representando color. Este paso se salta a veces.

La resolución de los datos de la croma es reducida, generalmente por un factor 2. Esto refleja el hecho de que el ojo es menos sensible a los detalles finos del color que a los detalles finos del brillo.

La imagen está partida en bloques de 8× 8 pixeles, y para cada bloque, cada uno de los datos de Y, de los Cb, y del Cr experimentan un que el coseno discreto transforma (DCT). Un DCT es similar a un Fourier transforma en el sentido que produce una clase de espectro de la frecuencia espacial.

Las amplitudes de los componentes de la frecuencia son cuantificados . La visión humana es mucho más sensible a las pequeñas variaciones en color o brillo sobre áreas extensas que la fuerza de las variaciones de alta frecuencia de un brillo. Por lo tanto, la magnitud de los componentes de alta frecuencia se almacena con una exactitud más baja que los componentes de baja frecuencia. El ajuste de la calidad de los affectos del codificador (por ejemplo el 50% o el 95%) en qué medida la resolución de cada componente de la frecuencia se reduce. Si se utilizara un ajuste de la calidad excesivamente baja, los componentes de alta frecuencia serían desechados en conjunto.

Los datos resultantes para todo el 8× 8 bloques se comprimen más a fondo con un algoritmo sin pérdidas, una variante de la codificación de Huffman. Los reveses de proceso el descifrar estos pasos. En el resto de esta sección, la codificación y los procesos el descifrar se describen más detalladamente.

Codificación

Muchas de las opciones en el estándar del JPEG no son de uso general, y según lo mencionado anteriormente, la mayoría de las aplicaciones del software de la imagen el formato más simple de JFIF al crear un archivo del JPEG, que entre otras cosas especifica el método de codificación. Aquí está una breve descripción de uno de los métodos mas comunes de codificación cuando está aplicada a una entrada que tenga 24 pedacitos por el pixel (ocho por cada uno de rojo, verde, y azul). Esta opción particular es un método de la compresión de datos del lossy .

Transformación del espacio de color

Primero, la imagen se debe convertir RGB en un diverso espacio de color llamado YCbCr . Tiene tres componentes Y, los Cb y Cr: el componente de Y representa el brillo de un pixel, los componentes de los Cb y del Cr representan el Chrominance (partir en componentes azules y rojos). Éste es el mismo espacio de color según lo utilizado por la televisión de color digital así como el vídeo digital incluyendo el DVDs video, y es similar a la manera que el color es representado en el vídeo y el MAC análogos del amigacho pero no por el análogo NTSC, que utiliza el espacio de color similar YIQ . La conversión del espacio de color de YCbCr permite la mayor compresión sin un efecto significativo sobre calidad perceptiva de la imagen (o mayor calidad perceptiva de la imagen para la misma compresión). La compresión es más eficiente como la información del brillo, que es más importante para la calidad perceptiva eventual de la imagen, se confina a un solo canal, representando más de cerca el sistema visual humano.

Esta conversión a YCbCr se especifica en el estándar de JFIF, y se debe realizar para que el archivo resultante del JPEG tenga compatibilidad máxima. Sin embargo, algunas puestas en práctica del JPEG en " el " más de alta calidad; el modo no aplica este paso y en lugar de otro no mantiene la información del color el modelo de color del RGB, donde la imagen se almacena en los canales separados para la luminancia del rojo, verde y azul. Esto da lugar a menos compresión eficiente, y no sería utilizada probablemente si el tamaño del archivo era una edición.

Downsampling

Debido a las densidades de los receptores en el ojo humano, seres humanos del color y brillo-sensibles puede ver un detalle considerablemente más fino en el brillo de una imagen (el componente de Y) que en el color de una imagen (los componentes de los Cb y del Cr). Usar este conocimiento, los codificadores se pueden diseñar para comprimir imágenes más eficientemente.

La transformación en el modelo de color de YCbCr permite el paso siguiente, que es reducir la resolución espacial de los componentes de los Cb y del Cr (llamados " Downsampling " o " " del submuestreo de la croma;). Los cocientes en los cuales el downsampling se puede hacer en el JPEG son 4:4: 4 (el ningún downsampling), 4:2: 2 (reducir por el factor de 2 en la dirección horizontal), y lo más comúnmente posible 4:2: 0 (reducir por el factor de 2 en direcciones horizontales y verticales). Para el resto del proceso de compresión, Y, los Cb y el Cr se procesan por separado y en una manera muy similar. Downsampling los componentes de la croma ahorra el 33% o el 50% del espacio tomado por la imagen sin drástico afectar a calidad perceptiva de la imagen.

El partir del bloque

Después del submuestreo, cada canal se debe partir en los bloques 8×8 (de pixeles). Si los datos para un canal no representan un número del número entero de bloques entonces el codificador debe llenar el área restante de los bloques incompletos de una cierta forma de datos simulados:
el relleno de los pixeles del borde de un color fijo (típicamente negro) crea los artefactos oscuros a lo largo de la parte visible de la frontera
la repetición de los pixeles del borde es una técnica común pero no-óptima que evita la frontera visible, pero todavía crea los artefactos con la colorimetría de las células llenadas
una mejor estrategia es llenar los pixeles usar los colores que preservan los coeficientes de DCT de los pixeles visibles, por lo menos para los de baja frecuencia (por ejemplo el relleno del color medio de la parte visible preservará el primer coeficiente de la C., pero la mejor guarnición los dos coeficientes siguientes de la CA producirá resultados mucho mejores con los bordes menos visibles de la célula 8×8 a lo largo de la frontera).

El coseno discreto transforma

Después, cada componente (Y, Cb, Cr) de cada bloque 8×8 se convierte a una representación de la banda de frecuencias, usar un tipo-Ii normalizado, de dos dimensiones que el coseno discreto transforma (DCT).

Como ejemplo, si es un tal subimage de 8 bits 8×8:

$\backslash \; comenzar\; \{el\; bmatrix\}\; 52\; y\; 55\; y\; 61\; y\; 66\; y\; 70\; y\; 61\; y\; 64\; y\; 73\; \backslash \; \backslash \; 63\; y\; 59\; y\; 55\; y\; 90\; y\; 109\; y\; 85\; y\; 69\; y\; 72\; \backslash \; \backslash \; 62\; y\; 59\; y\; 68\; y\; 113\; y\; 144\; y\; 104\; y\; 66\; y\; 73\; \backslash \; \backslash \; 63\; y\; 58\; y\; 71\; y\; 122\; y\; 154\; y\; 106\; y\; 70\; y\; 69\; \backslash \; \backslash \; 67\; y\; 61\; y\; 68\; y\; 104\; y\; 126\; y\; 88\; y\; 68\; y\; 70\; \backslash \; \backslash \; 79\; y\; 65\; y\; 60\; y\; 70\; y\; 77\; y\; 68\; y\; 58\; y\; 75\; \backslash \; \backslash \; 85\; y\; 71\; y\; 64\; y\; 59\; y\; 55\; y\; 61\; y\; 65\; y\; 83\; \backslash \; \backslash \; 87\; y\; 79\; y\; 69\; y\; 68\; y\; 65\; y\; 76\; y\; 78\; y\; 94\; \backslash \; extremo\; \{bmatrix\}$

El paso siguiente es transformar el subimage de una gama positiva a uno centrado alrededor cero. Para una imagen de 8 bits cada pixel tiene 256 valores posibles: $255$. Para centrar alrededor cero es necesario restar por mitad del número de valores posibles, o 128. = \ frac {2^8} {2} del $\backslash \; del\; frac\; del$

l 2} {2^ {mordido}} {= 2^7 = 128

Restar 128 de cada valor del pixel rinde valores del pixel en el $127$

$\backslash \; comenzar\; \{arsenal\}\; \{c\}\; x\; \backslash \; \backslash \; \backslash \; del\; longrightarrow\; \backslash \; \backslash \; \backslash \; comenzar\; \{el\; bmatrix\}\; -76\; y\; -73\; y\; -67\; y\; -62\; y\; -58\; y\; -67\; y\; -64\; y\; -55\; \backslash \; \backslash \; -65\; y\; -69\; y\; -73\; y\; -38\; y\; -19\; y\; -43\; y\; -59\; y\; -56\; \backslash \; \backslash \; -66\; y\; -69\; y\; -60\; y\; -15\; y\; 16\; y\; -24\; y\; -62\; y\; -55\; \backslash \; \backslash \; -65\; y\; -70\; y\; -57\; y\; -6\; y\; 26\; y\; -22\; y\; -58\; y\; -59\; \backslash \; \backslash \; -61\; y\; -67\; y\; -60\; y\; -24\; y\; -2\; y\; -40\; y\; -60\; y\; -58\; \backslash \; \backslash \; -49\; y\; -63\; y\; -68\; y\; -58\; y\; -51\; y\; -60\; y\; -70\; y\; -53\; \backslash \; \backslash \; -43\; y\; -57\; y\; -64\; y\; -69\; y\; -73\; y\; -67\; y\; -63\; y\; -45\; \backslash \; \backslash \; -41\; y\; -49\; y\; -59\; y\; -60\; y\; -63\; y\; -52\; y\; -50\; y\; -34\; \backslash \; extremo\; \{bmatrix\}\; \backslash \; extremo\; \{arsenal\}\; \backslash \; Cebada\; bigg\; \backslash \; downarrow\; y$

El paso siguiente es tomar el DCT de dos dimensiones, que se da cerca:

$del\; \backslash \; G\_\; \{u,\; v\}\; =\; \backslash \; alfa\; (u)\; \backslash \; alfa\; (v)\; \backslash \; sum\_\; \{x=0\}\; ^7\; \backslash \; sum\_\; \{y=0\}\; ^7\; g\_\; \{x,\; y\}\; \backslash \; lechuga\; romana\; \backslash \; (x+\; \backslash \; frac\; \{1\}\; \{2\}\; \backslash derecho)\; u\; \backslash \; derecho\; dejados\; \backslash \; dejados\; \backslash \; lechuga\; romana\; \backslash \; (y+\; \backslash \; frac\; \{1\}\; \{2\}\; \backslash \; derecho)\; v\; \backslash \; derecho\; dejados\; \backslash \; dejados$

donde
el $\backslash \; u$ es la frecuencia espacial horizontal, para el .
el $\backslash \; v$ es la frecuencia espacial vertical, para el .
$\backslash \; alpha\_p\; (n)\; =\; \backslash \; comenzar\; \{los\; casos\}\; \backslash raíz\; cuadrada\{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{8\}\},\; y\; \backslash \; \backslash \; del\; mbox\; \{si\}\; n=0\; \backslash \; \backslash \; raíz\; cuadrada\; \{\backslash \; frac\; \{2\}\; \{8\}\},\; y\; \backslash \; mbox\; \{si\; no\}\; \backslash \; extremo\; \{casos\}$ es un

de normalización del

de la función el $\backslash \; el\; g\_\; \{x,\; y\}$ es el valor del pixel en el $de\; los\; coordenadas\; \backslash \; (x,\; y)$
El $\backslash \; G\_\; \{u,\; v\}$ es el coeficiente de DCT en el $de\; los\; coordenadas\; \backslash \; (u,\; v)$

Si arriba, y después realizamos esta transformación en nuestra matriz alrededor al número entero más cercano, conseguimos

$\backslash \; comenzar\; \{arsenal\}\; \{c\}\; de\; u\; \backslash \; \backslash \; \backslash \; del\; longrightarrow\; \backslash \; \backslash \; \backslash \; comenzar\; \{el\; bmatrix\}\; -415\; y\; -30\; y\; -61\; y\; 27\; y\; 56\; y\; -20\; y\; -2\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 4\; y\; -22\; y\; -61\; y\; 10\; y\; 13\; y\; -7\; y\; -9\; y\; 5\; \backslash \; \backslash \; -47\; y\; 7\; y\; 77\; y\; -25\; y\; -29\; y\; 10\; y\; 5\; y\; -6\; \backslash \; \backslash \; -49\; y\; 12\; y\; 34\; y\; -15\; y\; -10\; y\; 6\; y\; 2\; y\; 2\; \backslash \; \backslash \; 12\; y\; -7\; y\; -13\; y\; -4\; y\; -2\; y\; 2\; y\; -3\; y\; 3\; \backslash \; \backslash \; -8\; y\; 3\; y\; 2\; y\; -6\; y\; -2\; y\; 1\; y\; 4\; y\; 2\; \backslash \; \backslash \; -1\; y\; 0\; y\; 0\; y\; -2\; y\; -1\; y\; -3\; y\; 4\; y\; -1\; \backslash \; \backslash \; 0\; y\; 0\; y\; -1\; y\; -4\; y\; -1\; y\; 0\; y\; 1\; y\; 2\; \backslash \; extremo\; \{bmatrix\}\; \backslash \; extremo\; \{arsenal\}\; \backslash \; Cebada\; bigg\; \backslash \; downarrow\; v$

Observar el valor algo grande de la esquina tapa-izquierda. Éste es el coeficiente de la C. Que siguen habiendo los 63 coeficientes se llaman los coeficientes de la CA. El DCT aumenta temporalmente la pedacito-profundidad de la imagen, puesto que los coeficientes de DCT de una imagen de 8 bits/componente toman hasta 11 o 12 pedacitos (dependiendo de la fidelidad del cálculo de DCT) para almacenar. Esto puede forzar el codificador-decodificador para utilizar temporalmente compartimientos de 16 bits para llevar a cabo estos coeficientes que doblan el tamaño formal de la representación de la imagen a este punto. La ventaja del DCT es su tendencia a agregar la mayor parte de la señal en una esquina del resultado, como puede ser visto arriba. El paso de la cuantificación a seguir acentúa este efecto mientras que simultáneamente reduce el tamaño de los coeficientes de DCT a 8 pedacitos o menos, dando por resultado una señal con una región que se arrastra grande que contiene ceros que la etapa de la entropía puede lanzar simplemente lejos. El aumento temporal de tamaño no es en esta etapa una preocupación del funcionamiento por la mayoría de las puestas en práctica del JPEG, porque típicamente solamente una parte muy pequeña de la imagen se almacena en forma completa de DCT en un momento dado durante la codificación o proceso el descifrar.

Cuantificación

El ojo humano es bueno en ver pequeñas diferencias en el brillo sobre relativamente una área extensa, pero no tan bueno en la distinción de la fuerza exacta de una variación de alta frecuencia del brillo. Este hecho permite que uno consiga lejos con grandemente la reducción de la cantidad de información en los componentes de alta frecuencia. Esto es hecha simplemente dividiendo cada componente en el dominio de frecuencia por un constante para ese componente, y después redondeando al número entero más cercano. Ésta es la operación principal del lossy en el proceso entero. Como resultado de esto, es típicamente la caja que muchos de los componentes más altos de la frecuencia se redondean a cero, y muchos del resto se convierten en los pequeños números positivos o negativos, que llevan a muchos pocos pedacitos el almacén.

Una matriz común de la cuantificación es:

$\backslash \; comenzar\; \{el\; bmatrix\}\; 16\; y\; 11\; y\; 10\; y\; 16\; y\; 24\; y\; 40\; y\; 51\; y\; 61\; \backslash \; \backslash \; 12\; y\; 12\; y\; 14\; y\; 19\; y\; 26\; y\; 58\; y\; 60\; y\; 55\; \backslash \; \backslash \; 14\; y\; 13\; y\; 16\; y\; 24\; y\; 40\; y\; 57\; y\; 69\; y\; 56\; \backslash \; \backslash \; 14\; y\; 17\; y\; 22\; y\; 29\; y\; 51\; y\; 87\; y\; 80\; y\; 62\; \backslash \; \backslash \; 18\; y\; 22\; y\; 37\; y\; 56\; y\; 68\; y\; 109\; y\; 103\; y\; 77\; \backslash \; \backslash \; 24\; y\; 35\; y\; 55\; y\; 64\; y\; 81\; y\; 104\; y\; 113\; y\; 92\; \backslash \; \backslash \; 49\; y\; 64\; y\; 78\; y\; 87\; y\; 103\; y\; 121\; y\; 120\; y\; 101\; \backslash \; \backslash \; 72\; y\; 92\; y\; 95\; y\; 98\; y\; 112\; y\; 100\; y\; 103\; y\; 99\; \backslash \; extremo\; \{bmatrix\}$

Los coeficientes quantized de DCT se computan con

$B\_\; \{j,\; k\}\; =\; \backslash \; mathrm\; \{redondo)\; \backslash \; mbox\; \{para\}\; j=0,1,2,\; \backslash \; cdots,\; N\_1-1\}\; \backslash \; dejado\; (\backslash \; frac\; \{A\_\; \{j,\; k\}\}\; \{Q\_\; \{j,\; k\}\}\; \backslash \; derecho;\; k=0,1,2,\; \backslash \; cdots,\; N\_2-1$

donde está los coeficientes $A$ unquantized de DCT; $Q$ es la matriz de la cuantificación arriba; y $B$ es los coeficientes quantized de DCT. (Nota que ésta no es en ninguna multiplicación de la matriz de la manera .)

Usar esta matriz de la cuantificación con la matriz del coeficiente de DCT de resultados antedichos en:

$\backslash \; comenzar\; \{el\; bmatrix\}\; -26\; y\; -3\; y\; -6\; y\; 2\; y\; 2\; y\; -1\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 0\; y\; -2\; y\; -4\; y\; 1\; y\; 1\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; -3\; y\; 1\; y\; 5\; y\; -1\; y\; -1\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; -4\; y\; 1\; y\; 2\; y\; -1\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 1\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; extremo\; \{bmatrix\}$

Por ejemplo, usar −415 (el coeficiente de la C.) y el redondeo al número entero más cercano

$\backslash \; mathrm\; \{redondo\}\; \backslash \; se\; fue\; (\; \backslash \; frac\; \{-\; 415\}\; \{16\}\; \backslash )$

derecho

\ mathrm {redondo} \ se fue ( -25.9375 \)

derecho

-26

Codificación de la entropía

considera también:

la codificación de la entropía La codificación de la entropía es una forma especial de la compresión de datos sin pérdidas . Implica el arreglar de los componentes de la imagen en un " zigzag" pedir el empleo del algoritmo de la codificación (RLE) de la Funcionar-longitud que agrupa frecuencias similares juntas, insertando ceros de la codificación de la longitud, y entonces usar la codificación de Huffman en se deja qué.

El estándar del JPEG también permite, pero no requiere, el uso de la codificación aritmética, que es matemáticamente superior a la codificación de Huffman. Sin embargo, esta característica se utiliza raramente mientras que es cubierta por las patentes y porque es mucho más lenta codificar y descifrar comparado a la codificación de Huffman. La codificación aritmética típicamente hace archivos cerca de el 5% más pequeños.

La secuencia del zigzag para los coeficientes arriba cuantificados se demuestra abajo. (El formato demostrado está apenas para la facilidad de la comprensión/visión.)

Cociente y artefactos de compresión

El cociente de compresión resultante se puede variar según las necesidades siendo más o menos agresivo en los divisores usados en la fase de la cuantificación. Diez a una compresiones dan lugar generalmente a una imagen que no se pueda distinguir por el ojo de la original. 100 a una compresiones son generalmente posibles, pero mirarán distintamente artifacted comparado a la original. El nivel apropiado de compresión depende del uso a el cual la imagen será puesta.

Los que utilizan el World Wide Web pueden ser familiares con las irregularidades conocidas como artefactos de la compresión que aparezcan en imágenes del JPEG. Éstos son debido al paso de la cuantificación del algoritmo del JPEG. Son especialmente sensibles alrededor de ojos en cuadros de caras. Pueden ser reducidos eligiendo un nivel inferior de la compresión ; pueden ser eliminados ahorrando una imagen usar un formato de archivo sin pérdidas, aunque para las imágenes fotográficas que éste dará lugar generalmente a un tamaño del archivo más grande. Los artefactos de la compresión hacen JPEGs de baja calidad inaceptable para almacenar el Heightmaps las imágenes creadas con programas del ray-tracing para tener formas blocky sensibles en el terreno.

Algunos programas permiten que el usuario varíe la cantidad por la cual los bloques individuales son comprimidos. Una compresión más fuerte se aplica a las áreas de la imagen que demuestran pocos artefactos. Esta manera es posible reducir manualmente tamaño del archivo del JPEG con menos pérdida de calidad.

Desde los resultados siempre de la etapa de la cuantificación del en una pérdida de información, el estándar del JPEG es siempre un codificador-decodificador de la compresión de lossy. (La información se pierde en cuantificar y el redondeo de los números de coma flotante.) Incluso si la matriz de la cuantificación es una matriz de unas, la información todavía será perdida en el paso de redondeo.

El descifrar

El descifrar para exhibir la imagen consiste en el hacer de todo el antedicho en revés.

Tomando la matriz del coeficiente de DCT (después de agregar la diferencia del coeficiente de la C. detrás adentro)

$\backslash \; comenzar\; \{el\; bmatrix\}\; -26\; y\; -3\; y\; -6\; y\; 2\; y\; 2\; y\; -1\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 0\; y\; -2\; y\; -4\; y\; 1\; y\; 1\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; -3\; y\; 1\; y\; 5\; y\; -1\; y\; -1\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; -4\; y\; 1\; y\; 2\; y\; -1\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 1\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; extremo\; \{bmatrix\}$

y tomando el producto de la entrada-para-entrada con la matriz de la cuantificación de resultados antedichos adentro

$\backslash \; comenzar\; \{el\; bmatrix\}\; -416\; y\; -33\; y\; -60\; y\; 32\; y\; 48\; y\; -40\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 0\; y\; -24\; y\; -56\; y\; 19\; y\; 26\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; -42\; y\; 13\; y\; 80\; y\; -24\; y\; -40\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; -56\; y\; 17\; y\; 44\; y\; -29\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 18\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; extremo\; \{bmatrix\}$

cuál se asemeja de cerca a la matriz original del coeficiente de DCT para la porción tapa-izquierda. Tomar el DCT inverso (tipo-III DCT) da lugar a una imagen con los valores (todavía cambiados de puesto abajo por 128)

$\backslash \; comenzar\; \{el\; bmatrix\}\; -68\; y\; -65\; y\; -73\; y\; -70\; y\; -58\; y\; -67\; y\; -70\; y\; -48\; \backslash \; \backslash \; -70\; y\; -72\; y\; -72\; y\; -45\; y\; -20\; y\; -40\; y\; -65\; y\; -57\; \backslash \; \backslash \; -68\; y\; -76\; y\; -66\; y\; -15\; y\; 22\; y\; -12\; y\; -58\; y\; -61\; \backslash \; \backslash \; -62\; y\; -72\; y\; -60\; y\; -6\; y\; 28\; y\; -12\; y\; -59\; y\; -56\; \backslash \; \backslash \; -59\; y\; -66\; y\; -63\; y\; -28\; y\; -8\; y\; -42\; y\; -69\; y\; -52\; \backslash \; \backslash \; -60\; y\; -60\; y\; -67\; y\; -60\; y\; -50\; y\; -68\; y\; -75\; y\; -50\; \backslash \; \backslash \; -54\; y\; -46\; y\; -61\; y\; -74\; y\; -65\; y\; -64\; y\; -63\; y\; -45\; \backslash \; \backslash \; -45\; y\; -32\; y\; -51\; y\; -72\; y\; -58\; y\; -45\; y\; -45\; y\; -39\; \backslash \; extremo\; \{bmatrix\}$

y agregando 128 a cada entrada

$\backslash \; comenzar\; \{el\; bmatrix\}\; 60\; y\; 63\; y\; 55\; y\; 58\; y\; 70\; y\; 61\; y\; 58\; y\; 80\; \backslash \; \backslash \; 58\; y\; 56\; y\; 56\; y\; 83\; y\; 108\; y\; 88\; y\; 63\; y\; 71\; \backslash \; \backslash \; 60\; y\; 52\; y\; 62\; y\; 113\; y\; 150\; y\; 116\; y\; 70\; y\; 67\; \backslash \; \backslash \; 66\; y\; 56\; y\; 68\; y\; 122\; y\; 156\; y\; 116\; y\; 69\; y\; 72\; \backslash \; \backslash \; 69\; y\; 62\; y\; 65\; y\; 100\; y\; 120\; y\; 86\; y\; 59\; y\; 76\; \backslash \; \backslash \; 68\; y\; 68\; y\; 61\; y\; 68\; y\; 78\; y\; 60\; y\; 53\; y\; 78\; \backslash \; \backslash \; 74\; y\; 82\; y\; 67\; y\; 54\; y\; 63\; y\; 64\; y\; 65\; y\; 83\; \backslash \; \backslash \; 83\; y\; 96\; y\; 77\; y\; 56\; y\; 70\; y\; 83\; y\; 83\; y\; 89\; \backslash \; extremo\; \{bmatrix\}$

Éste es el subimage sin comprimir y se puede comparar al subimage original (también ver las imágenes a la derecha) tomando los resultados de la diferencia (− original sin comprimir) en valores del error

$\backslash \; comenzar\; \{el\; bmatrix\}\; -8\; y\; -8\; y\; 6\; y\; 8\; y\; 0\; y\; 0\; y\; 6\; y\; -7\; \backslash \; \backslash \; 5\; y\; 3\; y\; -1\; y\; 7\; y\; 1\; y\; -3\; y\; 6\; y\; 1\; \backslash \; \backslash \; 2\; y\; 7\; y\; 6\; y\; 0\; y\; -6\; y\; -12\; y\; -4\; y\; 6\; \backslash \; \backslash \; -3\; y\; 2\; y\; 3\; y\; 0\; y\; -2\; y\; -10\; y\; 1\; y\; -3\; \backslash \; \backslash \; -2\; y\; -1\; y\; 3\; y\; 4\; y\; 6\; y\; 2\; y\; 9\; y\; -6\; \backslash \; \backslash \; 11\; y\; -3\; y\; -1\; y\; 2\; y\; -1\; y\; 8\; y\; 5\; y\; -3\; \backslash \; \backslash \; 11\; y\; -11\; y\; -3\; y\; 5\; y\; -8\; y\; -3\; y\; 0\; y\; 0\; \backslash \; \backslash \; 4\; y\; -17\; y\; -8\; y\; 12\; y\; -5\; y\; -7\; y\; -5\; y\; 5\; \backslash \; extremo\; \{bmatrix\}$

con medio absoluto error de cerca de 5 valor por pixel (es decir, $\backslash \; frac\; \{1\}\; \{64\}\; \backslash \; sum\_\; \{x=1\}\; ^8\; \backslash \; sum\_\; \{y=1\}\; ^8\; |e\; (x,\; y)|\; =\; 4.$

El error es el más sensible de la esquina parte-izquierda donde el pixel parte-izquierdo llega a ser más oscuro que el pixel a la su derecha inmediata.

Precisión Required

La codificación del JPEG no fija la precisión necesaria para para hacer salir imagen comprimida. En el contrario, el estándar del JPEG (así como los estándares derivados del MPEG) tiene requisitos muy terminantes de la precisión para descifrar, incluyendo todas las partes del proceso el descifrar (DCT que descifra, inverso de la longitud variable, dequantization, renormalización de salidas); la salida del algoritmo de la referencia no debe excederse:
un pedacito del máximo 1 de la diferencia para cada componente del pixel
error de media cuadrada bajo sobre cada bloque 8×8-pixel
muy bajo error malo sobre cada bloque 8×8-pixel
error de media cuadrada muy bajo sobre la imagen entera
extremadamente - error malo bajo sobre la imagen entera

Estas aserciones se prueban en un sistema grande de imágenes seleccionadas al azar de la entrada, para manejar los peores casos. Mirar el estándar de IEEE 1880-1990 para la referencia. Esto tiene una consecuencia en la puesta en práctica de decodificadores, y es extremadamente crítico porque algunos procesos de la codificación (usados notablemente para las secuencias de la codificación de imágenes como el MPEG) necesitan poder construir, en el lado del codificador, una imagen descifrada referencia. Para apoyar la precisión de 8 bits por salida componente del pixel, el dequantization y DCT inverso transforma se ejecutan típicamente con por lo menos la precisión de 14 pedacitos en decodificadores optimizados.

El corregir sin pérdidas

Un número de alteraciones se pueden realizar a una imagen del JPEG sin ninguna pérdida de la calidad. Los bloques se pueden girar en incrementos de 90 grados, mover de un tirón en las hachas verticales y diagonales horizontales y mover alrededor en la imagen. No todos los bloques de la imagen original necesitan ser utilizados en modificada.

La tapa y a la izquierda de una imagen del JPEG debe mentir en un límite de bloque, pero la parte inferior y la derecha no necesitan hacer tan. El limita las operaciones sin pérdidas posibles de la cosecha, y también qué mueve de un tirón y gira se puede realizar en una imagen cuyos bordes no mientan en un límite de bloque para todos los canales.

Es también posible transformar entre la línea de fondo y los formatos progresivos sin ninguna pérdida de calidad, puesto que la única diferencia es la orden en la cual los coeficientes se ponen en el archivo.

Además, si un JPEG se descomprime, se corrige, y después recompressed usar las mismas tablas del submuestreo y de la cuantificación de la croma, después las áreas inéditas de la imagen debe tener pérdida mínima de la calidad.

Cuando usar el cultivo sin pérdidas, si el derecho inferior o de la región de la cosecha no es en un límite de bloque entonces el resto de los datos de los bloques parcialmente usados todavía estará presente en el archivo cosechado y se puede recuperar relativamente fácilmente por cualquier persona con un redactor hex y una comprensión del formato.

Sintaxis y estructura

Una imagen del JPEG contiene una secuencia de los marcadores del, que comienza con un octeto 0xFF seguido por una indicación del octeto cuáles un poco el marcador él es. Algunos marcadores consisten en apenas esos dos octetos; otros son seguidos por dos octetos que indican la longitud de los datos marcador-específicos de la carga útil que siguen. (La longitud incluye los dos octetos para la longitud, pero no los dos octetos para el marcador.) Algunos marcadores son seguidos por datos entropía-cifrados; la longitud de tal marcador no incluye los datos entropía-cifrados.

Dentro de los datos entropía-cifrados, después de cualquier octeto 0xFF, un octeto 0x00 es insertado por el codificador antes del octeto siguiente, de modo que no aparezca ser un marcador donde no se piensa ninguno. Los decodificadores deben saltar este octeto 0x00. Esta técnica, llamada octeto del que rellena, se aplica solamente a los datos entropía-cifrados, no a los datos de la carga útil del marcador.

Perfil del color

Muchos archivos del JPEG encajan un perfil del color ICC (espacio de color ). Los perfiles de uso general del color incluyen el sRGB y el Adobe RGB . Porque estos espacios de color utilizan una transformación no linear, el rango dinámico de un archivo de 8 bits del JPEG es cerca de 11 paradas .

Uso

El JPEG está en su mejor en las fotografías y las pinturas de escenas realistas con variaciones lisas del tono y del color. En este caso realiza generalmente métodos mucho mejor que puramente sin pérdidas mientras que todavía da una imagen apuesta. De hecho, producirá generalmente resultados mucho mejores para imágenes que, por ejemplo, el GIF, que puede ser colores sin pérdidas mientras la imagen contenga 256 o pocos únicos pero requiere la cuantificación severa para las imágenes a todo color.

Algunas operaciones en imágenes del JPEG, tales como rotación por múltiplos de el 90°, pueden ser realizadas losslessly mientras el tamaño de la imagen sea un múltiplo 1 bloque de MCU (unidad cifrada mínima ) (generalmente 16 pixeles en ambas direcciones, para el 4:2: 0). Un programa que puede hacer esto es la utilidad de Jpegtran, que viene con la puesta en práctica de la referencia.

Fotografías

Los artefactos de la compresión del JPEG mezclan bien en las fotografías con texturas no uniformes detalladas, permitiendo cocientes de compresión más altos. Aviso cómo un cociente de compresión más alto primero afecta a las texturas de alta frecuencia en la esquina superior izquierdo de la imagen, y cómo las líneas contrasting llegan a ser más borrosas. El cociente de compresión muy alto afecta seriamente a la calidad de la imagen, aunque los colores y la forma totales de la imagen sean todavía reconocibles. Sin embargo, la precisión de colores sufre menos (para un ojo humano) que la precisión de los contornos (basados en luminancia). Esto justifica el hecho de que las imágenes se deben primero transformar en un modelo de color que separa la luminancia de la información cromática, antes de que submuestreo los planos cromáticos (que pueden también utilizar la cuantificación de baja calidad) para preservar la precisión del plano de la luminancia con más pedacitos de información.

Para la información, las 24 imágenes a memoria de imagen sin comprimir del RGB del pedacito abajo (73.242 pixeles) requerirían 219.726 octetos (excepto el resto de los jefes de la información). Filesizes indicado abajo incluyen los jefes internos de la información del JPEG y algunos meta datos. Para las imágenes completas de la calidad (Q=100), cerca de 8.25 pedacitos por el pixel del color se requieren. En imágenes grayscaled, un mínimo de 6.5 pedacitos por el pixel está bastante (una información comparable del color de la calidad Q=100 requiere pedacitos codificados del cerca de 25%). La imagen completa de la calidad abajo (Q=100) se codifica en 9 pedacitos por el pixel del color, las aplicaciones de mediana calidad de la imagen (Q=25) 1 pedacito por el pixel del color. Para la mayoría de los usos, el factor de calidad no debe ir debajo de 0.75 pedacitos por el pixel (Q=12.5), según lo demostrado por la imagen de la baja calidad. La imagen en la calidad más baja utiliza solamente 0.13 pedacitos por el pixel, y exhibe el color muy pobre, él podría solamente ser usable después de submuestreo a un tamaño mucho más bajo de la exhibición.

Proyección de imagen médica: Modo del pedacito del JPEG 12

Hay muchos sistemas de proyección de imagen médica que crean y procesan 12 imágenes del JPEG del pedacito. El formato del JPEG de 12 pedacitos ha sido parte de la especificación del JPEG por algún tiempo, pero muy pocos programas del consumidor (hojeadores incluyendo de la tela) apoyan este formato raramente usado del JPEG.

Ediciones de patente potenciales

En las redes de Forgent 2002 afirmó que poseyó y haría cumplir las derechas de la patente en la tecnología del JPEG, presentándose de una patente que había sido archivada el el 27 de octubre, 1986, y concedida el el 6 de octubre, el 1987 (). El aviso creó un furor evocador tentativas de Unisys de las 'de afirmar las sus derechas sobre el estándar de la compresión de imagen del GIF.

El comité del JPEG investigó las demandas de la patente en 2002 y era de la opinión que fueron invalidadas por el arte anterior . Otros también concluyeron que Forgent no tenía una patente que cubrió el JPEG. Sin embargo, entre el 2002 y el 2004 Forgent podía obtener sobre US$105 millón autorizando su patente a unas 30 compañías. En abril de 2004, Forgent demandó a 31 otras compañías para hacer cumplir pagos más futuros de la licencia. En julio del mismo año, un consorcio de 21 compañías de computadora grande archivó un countersuit, con la meta de invalidar la patente. En contraste con otras compañías de computadora importantes tales como Sony y Philips, Microsoft puso en marcha un pleito importante contra Forgent. En febrero de 2006, el Estados Unidos patenta y la oficina de la marca registrada acordada para reexaminar la patente del JPEG de Forgent a petición de la fundación pública de la patente. El el el 26 de mayo, el 2006 el USPTO encontró el inválido de la patente basado en arte anterior. El USPTO también encontró que Forgent sabía sobre el arte anterior, y no dijo la oficina de patentes, haciendo ninguna súplica para reinstalar la patente alto poco probable tener éxito.

Forgent también posee una patente similar concedida por la Oficina Europea de Patentes en 1994, aunque es confuso cómo es ejecutorio es.

En fecha el el 27 de octubre, el 2006, el término de 20 años de la patente de los E. aparece haber expirado, y en noviembre de 2006, Forgent acordó abandonar la aplicación de las demandas de la patente contra el uso del estándar del JPEG.

El comité del JPEG tiene como una de sus metas explícitas que sus estándares (particularmente sus métodos de la línea de fondo) sean realizables sin el pago de los impuestos sobre patente, y han asegurado las derechas apropiadas de la licencia para su estándar próximo del JPEG 2000 sobre de 20 organizaciones grandes.

El 27 de septiembre de 2007, otra compañía, titularidades de patentes globales, demandas su patente (), está para la transferencia de las imágenes del JPEG en un Web site o a través del email que, si no invalidado, se aplicaría a cualquier Web site que exhiba imágenes del JPEG. En su primer pleito ha nombrado los embaladores del Green Bay, el CDW, Motorola, Apple, el Orbitz, el Officemax, Caterpillar, Kraft y el Peapod como demandados. Niro, Scavone, Haller y Niro es el lawfirm que está representando titularidades de patentes globales.

Estándares

JPEG (lossy y sin pérdidas): ITU-T T.81, ISO/IEC ES 10918-1
JPEG (extensiones): ITU-T T.84
JPEG-LS (sin pérdidas, mejorado): ITU-T T.87, ISO/IEC ES 14495-1
JBIG (cuadros blancos y negros): ITU-T T.82, ISO/IEC ES 11544-1
JPEG 2000 (sucesor de JPEG/JPEG-LS): ITU-T T.800, ISO/IEC ES 15444-1
JPEG-2000 (extensiones): ITU-T T.801

Ver también

Compresión de imagen
Formatos de archivo de la imagen
Comparación de los formatos de archivo de los gráficos
Cuadro de Windows y espectador del fax
Formato de archivo cambiable (Exif) de la imagen
Formato (JFIF) del intercambio del archivo del JPEG
Regla del diseño para el sistema de ficheros de la cámara (DCF)
JPEG 2000
JPEG del movimiento
Gráficos que corrigen el programa
Sección de la vulnerabilidad GDI+ del artículo, insecto explotable de GDI en el JPEG que maneja el código de la biblioteca de GDI+
Comparación de los motores de la disposición (gráficos)
Pérdida de la generación
PGF
Png
Codificador-decodificador sin pérdidas FELICS de la imagen
C-Cubo un ejecutor temprano del JPEG en forma de la viruta
Libjpeg del grupo independiente del JPEG
El filtro de la apertura (vídeo), los métodos similares de la apertura se podría aplicar al JPEG
Lenna, la imagen estándar tradicional usada para probar algoritmos del tratamiento de la imagen

.

Zenithic

JPEG

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