Kuvan pakkaaminentMyn1 Kuvan pakkaaminen •Bittikarttakuva muodostuu kuvapisteistä, ja jokaisessa kuvassa on tietty määrä kuvapisteitä pysty- ja vaakasuunnassa. •Tämä kuvaelementtien, pikselien määrä on kuvan pikselikoko. •Pikselikoko on suorassa suhteessa tiedoston kokoon tallennettaessa se kovalevylle. •Esim. RGB-kuva sisältää kutakin osaväriä kohden yhden 8-bittisen värikanavan. Siispä 1024*1024 pikselin kuvakoko on 3 MB. Tarve pakkaamiseen on ilmeinen!

Kuvan pakkaaminentMyn2 JPEG, Joint Photographic Experts Group •JPEG on yleisnimi ISO/JPEG -standardille ”Digital Compression of Continuous-Tone Still Images”, ITU- T Suositus T.81. •JPEG on muunnoksiin perustuva häviöllinen pakkausmenetelmä.

Kuvan pakkaaminentMyn3 •Häviöllinen pakkausmenetelmä tuottaa virheitä purettaessa pakattua tietoa, mutta virhetasot pidetään alle havaitsemiskynnyksen. •JPEG tukee kolmea toimintomuotoa jotka liittyvät diskreettiin kosinimuunnokseen (Discrete Cosine Transform, DCT): sarjamuotoinen DCT, progressiivinen DCT ja hierarkkinen DCT. •DCT on numeerinen muunnosalgoritmi, joka on sukua diskreetille Fourier-muunnokselle (Discrete Fourier Transform, DFT). •Tavoitteena on jakaa monimutkainen signaali osatekijöihinsä.

Kuvan pakkaaminentMyn4 Diskreetti kosinimuunnos, DCT •Menetelmä on kohtuullisen monimutkainen, mutta se voidaan selittää yksinkertaisesti. •Videosignaali muodostuu useammasta eritaajuisesta ja -vaiheisesta sinimuotoisesta aallosta. •Peräkkäisillä pikseleillä on samankaltaisuutta. •DCT-menetelmässä verrataan peräkkäisiä pikseleitä toisiinsa. •Ainoastaan muutokset tallennetaan.

Kuvan pakkaaminentMyn5 •Huom! DCT on mukana myös pakattaessa liikkuvaa kuvaa! RGB-signaalin komponentit käsitellään erillisinä signaaleina. •Kuvasignaali jaetaan yleensä 8*8 pisteen lohkoihin. •Jokaisesta pisteestä lasketaan muunnoskerroin DCT- muunnoksen avulla. •Näin saadaan selville jaksollisen signaalin taajuusspektri. •Lohkon vasempaan ylänurkkaan sijoitetaan DC- kerroin, joka ilmaisee lohkon keskimääräisen intensiteettiarvon. •Muut lohkot sisältävät AC-kertoimia, jotka ilmaisevat muutoksia suhteessa DC-kertoimeen.

Kuvan pakkaaminentMyn6 •Kertoimet kvantisoidaan jollakin lukuarvolla ja pyöristetään, jonka seurauksena useat pikselit saavat hyvin pienen lukuarvon tai nollan. •Koska nyt 8*8 matriisissa on enemmistö kertoimista nollia, skannataan kertoimet ”zigzag”-järjestyksessä, jolloin saadaan pitkä rivi kertoimia joista enemmistö on nollia. •Tämän jälkeen käytetään vaihtuvamittaista koodausta (ensin RLC ja sitten VLC) lukuarvojen ilmoittamiseen, mikä pienentää tiedon määrää entisestään. •JPEG käyttää Huffman-koodausta AC-arvojen koodaukseen.

Kuvan pakkaaminentMyn7 •Kun kuvaa rekonstruoidaan, voi dekooderi toimia sarjamuotoisesti: aloitetaan ylimmästä vasemmanpuoleisesta 8*8-lohkosta heti kun se saapuu perille. Tämä on sarjamuotoinen JPEG. •Progressiivisessa toimintomuodossa kuva koostetaan siten, että ensimmäiseksi rakennetaan kokoon kaikki 8*8 -matriisit, ja silloin niissä on mukana vain DC- kerroin kussakin lohkossa. Tässä vaiheessa kuvan laatu ei ole kaksinen, mutta se on kuitenkin tunnistettavissa. Tällaisen tilanteen voi kohdata ladattaessa GIF-kuvaa Internetistä. •Vaihe vaiheelta kuva tarkentuu, kunnes täysi resoluutio saavutetaan.

Kuvan pakkaaminentMyn8 •Hierarkkisessa toimintomuodossa kuva on koodattu ja se dekoodataan käyttäen päällekkäin meneviä kehyksiä (frames). •Tässä viimeisessä toimintomuodossa kuvasta on saatavilla useammantasoisia (eri resoluutiot) esityksiä. Esim. verkosta voi ladata sopivan version PC-ympäristöön ja saman kuvan suuremmalla resoluutiolla insinöörityöasemaan.