Pixelgrafika 2. Pixelkép tulajdonságai

Átírás

1 BME Építészmérnöki kar Építészeti Ábrázolás Tanszék BMEEPAG122 - Számítógépek alkalmazása el adás, 25. szeptember 26. Pixelgrafika 2. Pixelkép tulajdonságai Adaptáció A fényer t a szem világosságként érzékeli. A nagyobb fénys r ség fényforrást illetve megvilágított felületet a szemünk világosabbnak látja. A szem log cd/m 2 nagyságrend fényer változást képes érzékelni, de nem egyidejüleg. A szabályozás eszközei a pupilla és a két fotoreceptor alaptípus, a pálca és a csap, amelyeknek az érzékenysége az éjszakai és nappali megvilágításra hangolódott. Adaptáció: A szem a megváltozott fényviszonyokhoz rövidebb vagy hosszabb id alatt alkalmazkodik. Az átállási id sötét fényviszonyokra elérheti a 3 percet is.

2 Kontraszt Az adaptációs mechanizmusnak köszönhet en a világosság relatív érzet, a szem csak az egymás melletti (vagy az egymás után megjelen ) felületek fénys r ség eltérését érzékeli. Az eltérés mértéke a kontraszt: L 1 és L 2 tényleges fénys r ség felület között érzett világosság különbség, azaz a két fénys r ség különbségének és összegének a hányadosa: K=(L 1 -L 2 )/(L 1 + L 2 ) Abszolút kontraszt: K=(L 1 -L 2 )/L 2 K viszony = L 1 / L 2 Jellemz kontrasztok Természet* 1:1 Film, fénykép 8:1 Nyomat, újság 1:1 Átlagos látvány 5:1 * Két anyag visszaver dési tényez je: fekete bársony ~.1, hó ~.93. A kontraszt érzékenység egy képen belül is változhat, mert a foveális látás mozgó ablak, amely részletr lrészletre haladva rakja össze a látványt. A bal fels képen a gy r egyszín. A jobb fels kép már két önálló részletb l áll, ezért a gy r két része különböz világosságúnak látszik. Az alsó képen az eltolás a két részletet teljesen elkülöníti egymástól, ezért az érzékelt világosságkülönbség még er teljesebb. Koffka gyürük - Kurt Koffka ( ) német pszichológus. Gamma korrekció (Gamma Correction) A szem a világosság lépcs ket nem lineárisan érzékeli. Adott adaptációs szinten a szem a sötét részletekben kevesebb, a világos részletekben több lépcs t különböztet meg. A képfelvev és megjelenít eszközök világosság lépcs i viszont lineárisan növekednek. A gamma korrekció a tényleges (fizikai) és az érzékelt (pszichológiai) világosság lépcs k közötti eltérés kiegyenlítésére szolgál. Az alacsony fotonszám következményei. A négy rajz egyre növekv megvilágítással 4 retina receptort illusztrál. Ahhoz, hogy a körrel jelzett terület világosság különbsége érzékelhet legyen, logaritmikusan növekv számú foton szükséges. Pirenne (1967) alapján.

3 Gamma korrekció Ferenczy Károly ( ) Kavicsdobáló fiuk. Forrás Gamma korrekció Intenzitás (I) I = V Intenzitás (I) I = P 1 y y Fénysürüség 1 Fénysürüség 1 Gamma korrekció el tt és után. A folytonos vonal a fizikai mennyiséget (a tényleges fénys r séget), a szaggatott vonal a keletkez világosságérzetet mutatja. A gamma korrekció szükséges mértéke függ a megjelenít eszközökt l és annak szokásos háttér-megvilágításától. Például Diafilm ( ) = CRT képerny ( ) = 2.2

4 Kontraszt vagy gamma? Fényer (Brightness) tk. feketeszint szabályozás Kontraszt (Contrast) tk. fényer szabályozás CRT monitor Szoftver Gamma Volt A kontraszt- és a fényer módosítás lineáris, ezért a világos illetve sötét színek feltorlódnak, a kép kiég illetve elfeketedik. Használjuk inkább a nem lineáris gamma korrekciót!,,,, Volt,,,,,,,, Kontraszt, fényer, gamma módosítható: a) képerny szabályozókkal, b) pixelgrafikus alkalmazásban, c) OP rendszerrel (LUT), d) árnyalás számításokban, e) az elmentett, elküldött az adatcsere képfájlok színprofil mellékletével. Kontraszt, fényer és a gamma módosítás összehasonlítása. Fels sor: kontraszt növelés és gamma < 1. Alsó sor: fényer csökkentés és gamma > 1. A Look Up Table (LUT) a grafikus kártya videó-memóriájába betöltött táblázat, amely a kimen RGB értékek képerny specifikus beállítására szolgál. A táblázatot az OP rendszer kezeli. Így azután a kimen RGB értékek módosíthatók a grafikus kártyához mellékelt szoftverrel, ekkor a beállítás a felhasználói felület minden ablakában érvényesül. És módosítható a grafikus program képerny beállításával is, ekkor a beállítás csak a grafikus program ablakaiban érvényesül. Képdinamika a) b) c) d) e) f) Dinamika és a világosságfokozatok viszonya: a) Teljes dinamika; b) Széles dinamika, sok fokozat; c) Széles dinamika, kevés fokozat; d) Sz k dinamika, sok fokozat; e) Sz k dinamika, kevés fokozat; f) Sz k dinamika, kevés fokozat.

5 Képdinamika Georges de LaTour ( ) Krisztus az ácsm helyben. Forrás Fehérpont A fehérpont (legvilágosabb pont) beállítással kihasználható a képdinamika teljes terjedelme, azaz a legsötétebb és legvilágosabb képpont között rendelkezésre álló lépcs szám. A látvány kiválasztott pontja a képen fehér szín lesz (RGB 1,1,1). A fehérpont beállításra a szkennereknél és professzionális digitális kameráknál van lehet ség. Pixelgrafikus szerkeszt vel a pixelkép legvilágosabb pontja utólag is módosítható. Az Equalize (automatikus kiegyenlítés) parancs a képdinamikát a rendelkezésre álló terjedelmen belül (RGB,, 1,1,1) arányosan széthúzza. Az eredményt az un. hisztogrammal ellen rizhet. (A legvilágosabbnak választott színt kör jelöli.) Szinyei-Merse Pál ( ) Rózsi, a m vész lánya. Forrás

6 Hisztogram Annie Leibowitz: Arnold Swarzenegger, A hisztogram statisztikát készít a pixelképben található RGB színek számáról. Az x tengelyen sorakoznak a megjeleníthet színek a sötétt l a világos felé haladva, az y ordináták tartalmazzák a pixelek számát. Az elemzés egyúttal megmutatja az átlagot, a mediánt és a szórást is. Összeadó és kivonó színkeverés Összeadás a szemben: id ben (pl. Maxwell tárcsa) térben (pl. CRT képerny ) szuperpozicióval (pl. egymásra vetítve). Három alapszín: vörös, zöld és a kék. Kivonás az anyagban: A visszaver dés lehet felületi, bels szórt, és alsó. Három alapszín: sárga, cián, magenta, + fehér, + fekete. Papír Festék

7 Kivonó színkeverés - Vörös C C+S C+M C+M+S S M -Kék S+M -Zöld Összeadó színkeverésnél a három alapszín színsz r ként viselkedik. Ha a felületet fehér fénnyel világítjuk meg, a fehér fényb l a cián a kivonja a vöröset, a visszavert vagy átengedett fény kékes-zöld lesz. A magenta kivonja a zöldet, a visszavert vagy átengedett fény kékes-vörös (bíbor) lesz. A sárga kivonja a kéket, a visszavert vagy átengedett fény sárga lesz. Tehát: Cián + Magenta + Sárga Fekete Cián + Sárga Zöld Cián + Magenta Kék Magenta + Sárga Vörös Cián - Vörös Magenta - Zöld Sárga - Kék Neugebauer alapszínek Fehér Cián Magenta Sárga R W ( ) R C ( ) R M ( ) R Y ( ) Cián + Mag. Cián + Sárga Mag. + Sárga Cián + Mag. + Sárga R CM ( ) R CY ( ) R MY ( ) R CMY ( ) HP DeskJet 97C nyomtatóval nyomott Neugebauer alapszínek spektrális eloszlása. F.A. Baqai, J.Lee, A.U. Agar, J.P. Allebach: Digital Color Halftoning, Problems, algorithms, and recent trends. Signal Processing Magazine, 22. köt. 1. sz. 25. január, o

8 Nyomdagépek - nyomtatók Szita jel Képjel Fekete Féltónus jel Fehér Cella jel Képjel Fekete Diteráló jel Fehér A nyomdagépek analóg eljárások, a képet nyomólemezzel változó méret képpontokból állítják el. A számítógéppel vezérelt nyomtatók nem, vagy csak korlátozott lépcs számmal* képesek változó méret képpontok létrehozására, ezért a képet on-line vezérléssel változó számú képpont-csoporttal állítják el. *Egyes nyomtatók 4-5 méret pontot képesek el állítani. A tintasugaras nyomtatók több festékcseppet nyomtatnak ugyanoda (Multi-level Dithering), az elektrografikus nyomtatók megnyújtják az expoziciós id t (Pulse Width Modulation). Nyomtatás nyomdagéppel Nyomdagép féltónus technológia (halftone, screen): 3º-al (a sárga esetében 15º-al) elforgatott 3+1 rács változó méret képpontokkal.

9 Nyomtatás nyomtatóval A változó számú képpont-csoportok az. un cellák pontkiosztó módszereit féltónusnak (halftone) vagy diterálásnak (dithering) nevezik. Az analóg és digitális nyomtatás egyaránt a felbontás csökkentésével növeli a szín- illetve világosságlépcs k számát. Minél több pontból áll a cella, annál több a tónusok száma. Mintavétel Mintába vett sokaság Minta Kvantált minta Mintavétel, kvantálás 1. térben, 2. mélységben, 3. id ben. A mintavételi gyakoriság (felbontás) és a kvantálási pontosság (kerekítés) szükséges mértéke a látvány részletességét l függ!

10 Színmélység (Color Mode, Color Depth) Színmélység a kvantálás pontossága. A kvantálás is mintavétel, mértéke a memóriához igazodik: bit 2 szín (pl. fekete-fehér) bit (1 byte) 256 szín- vagy világosság fokozat x 8 bit (3 byte) 3 szín x 256 fokozat (16.7 millió szín) x 16 bit (4 byte) 3 szín x 65 ezer fokozat. A nagyobb színmélységre a képfelvev eszközöknél (pl. szkenner, videó kamera stb.) van szükség, mert a látvány dinamikája szélesebb mint a megjelenít eszközöké (pl. képerny, nyomat stb.) A továbbított pixelkép színmélysége azonban már 24-bites lesz. 1, 8, 16 bit alfa csatorna (1, 256, 65 átlátszóság fokozat). Felbontás (Resolution) A felbontás egységnyi területen létrehozható, (rögzíthet, megjeleníthet, címezhet stb.) képelemek száma. Mértékegységei változó képméretnél: Sample/inch (minta/hüvelyk) - szkenner Dot/inch (pont/hüvelyk) nyomtató Line/inch (vonal/hüvelyk) nyomdagép LinePair/inch (vonalpár/hüvelyk) nyomdagép Mértékegységei állandó képméretnél: Pixel pixel képerny, CCD-CMOS kameracsip (videómemóriához igazodó értékek: 32 2, 64 48, , , 16 12)

11 Mintavétel Mintavételezés (Sampling): 1 2 3D modell árnyalt megjelenítése (rendering), vektoros alakzatok, pl. bet k raszterizálása, adatcsere képfájl tömörítése, elmentése, féltónus ill. diteráló cellák mintázata. Újra-mintavételezés (Resampling): pixelkép nagyításakicsinyítése, elforgatása, pixelkép torzítása (Warp, Morf), pixelkép nyomtatása. Mintavételezési hibák elégtelen mintavételi gyakoriság (felbontás) esetén. Mintavétel Az elégtelen mintavételi gyakoriság az un. alias típusú képhibákhoz vezet. Az alias típusú képhibák: fogazottság, moaré, hibás képpontok (artefacts). Megoldás: növelni kell a mintavételi gyakoriságot, vagy csökkenteni kell a látvány részletességét, vagy zajjal elfedni a képhibákat.

12 Alias jelenség Alias jelenség: Analóg jel minta-vételezése akkor megfelel, ha a mintavételi gyakoriság (frekvencia) legalább kétszerese a jelben el forduló legmagasabb frekvenciának. Ha a mintavételi frekvencia alacsonyabb, a rekonstruált jelben a magas frekvenciák álruhában (alias latinul álruha, álarc) alacsony frekvencián jelennek meg. Nyquist küszöb=fmax/2 Frekvencia: periódikusan ismétl d esemény, pl. hullám gyakorisága id egység alatt. Fourier transzformáció A pixelkép diszkrét RGB adatai analóg jellé (képfüggvénnyé) alakítható, majd a Fourier transzformáció segítségével a képfüggvény növekv frekvenciájú szinusz és koszinusz függvények sorozatára bontható. A Fourier transzformáció elemz és képmódosító eszköz, alkalmazható: a mintavételi gyakoriság szükséges mértékének megállapítására, a kép magas frekvenciáinak csökkentésére, az alias típusú képhibák megszüntetéséhez, pixelkép tömörítésére (Jpeg). Egy pixelsorból létrehozott képfüggvény. A Fourier transzformáció 2 dimenziós, diszkrét értékkel dolgozó változatai: DCT (Discrete Cosinus Transform), FFT (Fast Fourier Transform). Andy Warhol: Önrarckép

13 Fourier transzformáció I. /I. III. IV. f (x) V. VI. VII. VIII. Képfüggvény F (u) x Frekvencia spektrum u Fourier transzformáció Alacsony ill. magas frekvenciák eltávolítása gyors Fourier transzformációval (FFT) készített 2D-es spektrum-képen. Felül: mintakép. Alul: frekvencia spektrumkép: középen az alacsony, a szélen a magas frekvenciákkal. Felül: mintakép csak a magas frekvenciákkal. Alul: frekvencia spektrumkép az eltávolított alacsony frekvenciákkal. Felül: mintakép csak az alacsony frekvenciákkal. Alul: frekvencia spektrumkép az eltávolított magas frekvenciákkal.

14 Képhibák javítása el sz réssel Mip Mapping (Multi In Parvo Sok a kicsiben) eljárást számítógépes árnyalás (Rendering) számításnál használják. A textúra-képekb l különböz felbontású változat készül, hogy a textúra részletessége a változó 3D-s geometria állandó felbontású mintavételezéséhez igazodhasson. Így például a perspektivikusan rövidül k fal közeli képén a nagyfelbontású változat, a távoli képén a kisfelbontású változat szolgáltatja a textúra-képet. Képhibák javítása túlmintavételezéssel SuperSamping (Szupermintavételezés) eljárást számítógépes árnyalás (Rendering) számításnál használják.. Ha mintavételi gyakoriság (felbontás) elégtelen - lásd a fels sort -, az eljárás mintavételek számát lokálisan megnöveli, majd az eredményt átlagolja, - lásd az alsó sort. Az eljárás adaptív (alkalmazkodó): akkor indul el, ha a szomszédos pixelek világosság- vagy színkülönbsége meghaladja a felhasználó által beállított küszöbértéket.

15 Képhibák elfedése zajjal Szürkefokozat szám csökkentés (kvantálás) zaj nélkül és el kevert zajjal: a) Mintakép 64 szürkefokozattal, b) 4 szürkefokozatra kvantált kép, c) Zajjal kevert 64 szürkefokozat, d) 4 szürkefokozatra kvantált zajos kép. Adatcsere képfájl formátumok Képfájl típusok: Alkalmazások saját formátumai: PhotoShop Psd, CorelPaint Cpt. Adatcsere képfájl formátumok, Videófájl formátumok: Mpeg, Fli/Flc, Avi. Adatcsere képfájl formátumok: Raw (feldolgozatlan) bels adatmozgatáshoz: Dgn (digitális kamerák által létrehozott feldolgozatlan adatok szabványos formátuma - Digital Negativ), OP rendszer Copy-Paste m veleteihez: Bmp, Webhez: Gif, Jpeg, Png, Professzionális: Tiff, Digitális kamerákhoz: Dcf, Metafájlok*: Vmf, Emf, Cgm. *Metafájl (metafile) Microsoft által fejlesztett fájltípus-család, amely a vektoros és pixeles adatokat a készítési utasítások (graphical-deviceinterface function calls) egymásutánjaként rögzíti.

16 Választási szempontok Szolgáltatások Színmélység: fekete-fehér, szürkefokozatú, indexált és valódi színek, Tömörítés: veszteséges ( képmin ség?) veszteségmentes ( fájlméret? tárolás? adatátviteli sebesség?) Színmodell: RGB, CMY, YCC, CIEXYZ Létrehozási id (kódolás), Letöltési id (dekódolás), Több kép egy fájlban: animáció, alfacsatorna (átlátszóság), multi-page (Tiff), Skálázhatóság (Web): váltósoros, szekvenciális vagy progresszív letöltés, különböz felbontás (Jp2), Georeferenciák (pixelek közötti valós távolság, vetítési mód, datum stb.) Kiegészít adatok El kép (Preview, Thumbnail), Felbontás el beállítás a nyomtatáshoz, ICC színprofil, gamma korrekció, kolorimetriai adatok, Id pecsét és más a fájllal kapcsolatos adat, Exif**, IPTC***(digitális kamerával készült felvételhez csatolt szöveges információk). Képszerkeszt programok kapcsolódó szolgáltatásai mentés el tt Színmélység módosítása, CMY, CMYK konverzió, Indexált színpaletta szerkesztése, Webbiztos színek, Indexált színek diterálása. **Exif - Exchangeable image file format ***IPTC - International Press Telecommunications Council Tömörítés Packbits Kvantálás DCT Prediktív (delta) LZW 4:4:4, 4:2:2 Huffman Indexálás Wavelet RLE Tömörítés (Compression) egymást kiegészít eljárások eredménye. Csökkenti az adatokban található ismétl dést (redundanciát), és ha lehet, eltávolítja a képen nem észrevehet részleteket.

17 Tömörítések elvei (az érdekl d knek) Adat: CBC,CBC,CBC,CBC,CBC,CAA,CAA,CAA,BBC,BBC,BBC,BBC,AAA,AAA,CCC,CBC (48) RLE - Run Length Encoding Kód: CBC5,CAA3,BBC4,AAA2,CCC1,CBC1 (24) Index Paletta (max. 256 hely): 1=AAA, 2=BBC, 3=CAA, 4=CBC, 5=CCC stb. Kód: 4,4,4,4,4,3,3,3,2,2,2,2,1,1,5,4 (16) Huffman Gyakoriság (16 kód alapján): CBC=.32, BBC=.25, CAA=.18, AAA=.12, CCC=.6 Kódtábla (bináris): =CBC, 1=BBC, 1=CAA, 1=AAA, 1=CCC stb. Kód:,,,,,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1, (23) 4 : 2 : 2 Kód (világosság + 2 színcsatorna): C,C,C,C,C,C,C,C,B,B,B,B,A,A,C,C (16) B,B,A,A,B,B,A,C (8) C,C,A,A,C,C,A,C (8) (32) Prediktív Kód: CBC,,,,,CAA,,,BBC,,,AAA,,CCC,CBC (27) LZW - Lempel, Ziv, Welsch Kiinduló kódtábla (256): A=1, B=2, C=3 stb. Létrehozott kódtábla (456), ablak szélesség itt 4 hely: CB=257, CC=258, BC=259, CBC=26, CBCC=261 stb. Kód: 261,259,261,259,26. A tömörítés zárójelbe tett értékei csak a példákat illusztrálják. GIF - Graphics Interchange Format Szolgáltatások: - kis fájlméret, bites színmélység, - 1 bites átlátszóság, - színmodell: RGB, - animáció, - váltósoros kép webletöltéshez, - max. képméret 64K 64K pixel. Felhasználási terület: - grafika (ha a színhelyesség nem követelmény), - web, egyszer animációk, - vonalas rajzok (ha a kép 8-bites szürke fokozatú). Tömörítési eljárások: - színindexálás, -LZW.

18 Gif tömörítés min sége Ha a Gif-ként elmentett kép több mint 256 színt tartalmaz, az indexálás következtében a tömörítés veszteséges lesz! Mentés el tt a képszerkeszt alkalmazások lehet teszik a kép színeinek módosítását, az un. paletta szerkesztését. A paletta összeállítható az OP rendszer 8-bites színei alapján, adaptív módón (a gyakori színek kerülnek a palettába, a többit diteráció közelíti), egyedi választás szerint, szürkeárnyalatos vagy webbiztos (standard) színekkel, stb. A diteráció a köztes színeket a szomszédos pixelszínek módosításával közelíti, így a kép felbontása csökken. Többféle diterációs algoritmus közül választhatunk, pl. Floyd-Steinberg, Stuckí stb. Diteráló algoritmusok: 2-bites, fehér zaj, Bayer és fürtös. Szerz Robert Ulichney Png - Portable network graphics Szolgáltatások: - veszteségmentes tömörítés, bites színmélység (TrueColor), bites színmélység (Grayscale), - 8 bites színindexálás, - 8/16 bites alfacsatorna, - háttérszín, - színmodell: RGB, CIEXYZ, - váltósoros kép web-letöltéshez, - gamma korrekció, ICC színprofil, - szöveges megjegyzések, - max. képméret: 2G 2G pixel. Felhasználási terület: - színhelyes grafika, fotó stb, - web. Tömörítési eljárások: - színindexálás, -el sz rés (prefiltering), - LZ77, - Huffman. Kék-fekete átmenetes háttér el tt elhelyezett Png képek az átlátszóságot biztosító 8-bites alfa csatornákkal. Az alfa csatornák a képek inverz szürkefokozatú változataiból készültek. Lábasfej ek osztályába tartozó Teuthowenia (14-38 mm).

19 Tiff - Taged image file format Szolgáltatások: - multiplatform (MacOS/Windows), bites színmélység (4 16 bit), - színmodellek: RGB, CMYK, YCC, CIELab, - veszteségmentes tömörítés, - geodéziai adatok (Geotiff), - kolorimetriai adatok, - Exif, IPTC adatok, - max. képméret: 4 GB-os fájl. Felhasználási terület: - professzionális grafika-fotó, DTP és nyomdai nyomtatáshoz, - szkennelés (48 bit) - térképészet, geodézia. Tömörítési eljárások: - PackBits (Mac), -LZW, - Jpg, -Zip, - Huffman & RLE (fekete-fehér). Fejléc Tartalomjegyzék Cimke Cimke Cimke Adatmez Adatmez Adatmez A Tiff címke (tag) szabványos vagy egyedi adatcsoportokhoz un. adatmez khöz tartozó utasítás, amely a képnéz, képszerkeszt, alkalmazások számára meghatározza az adatmez k helyét a fájlban és az adatkezelés módját. Minden adatmez höz - legyen az rgb adattömb vagy akár egysoros képméret - egyedi címke tartozik. Az egyes képszerkeszt k számára az ismeretlen vagy hiányzó címkék és adatmez k csak az utasítás átlépését eredményezik, ezért azután az alkalmazók egyedi címkéket illetve adatmez ket pl. geodéziai információkat illeszthetnek a Tiff fájlba. A Tiff fájl három f részb l áll. Az els a rövid fájl-fejléc (Header), a második a címkéket tartalmazó tartalomjegyzék (IFD - Image File Directory), a harmadik az adatmez kkel (Fields) tagolt adatok. Jpeg - Joint Photographic Experts Group Szolgáltatások: - kis fájlméret, - változtatható tömörítési arány, bites színmélység, - színmodell: YCC, - progresszív kép web-letöltéshez, - max. képméret: 64Kx64K pixel. Jpg - veszteséges tömörítés, Exif - (Exchangeable image file format) digitális fényképfelvétel un. Exif adatokkal kiegészítve. Jpg 2 - választható veszteséges vagy veszteségmentes tömörítés. Kiterjesztések: jpg, jpeg, jpe, jp2 Felhasználási terület: - fénykép, - folytonos tónusú grafika. Tömörítési eljárások: - 4:4:4, 4:2:2 és 4:1:1 mintavétel, - DCT (Jpg), vagy WT (Jp2), - RLE & Huffman. A veszteséges tömörítés két eljárás következménye: 1. Az emberi szem a színárnyalatokat kevésbé különbözteti meg mint a világosság eltéréseket, ezért a Jpg fájl az RGB pixelszíneket világosság (Y) és két színességi (Cb, Cr) adatra alakítja át, így azok a felhasználó választása szerint eltér mintavételi gyakorisággal tömöríthet k (4:4:4, 4:2:2, 4:1:1). 2. A 8x8-as blokkokra osztott Y,Cb,Cr értékeket a DCT (diszkrét koszinusz transzformáció) koszinusz függvények együtthatóiként tárolja. A tömörítés alapja az együtthatók kvantálása: ahogy növeljük a kvantálás mértékét, el bb a magas, majd a közép, végül az alacsony frekvenciák vesznek el, végül marad a 8x8-as blokk pixelszíneinek átlaga. B vebbet lásd a dián.

20 Jpeg min sége Fekete vonal képe DCT tömörítéssel. Jpg tömörítés min sége függ a kép tartalmától! Hozzávet leg T=1 kiváló min ség, fantom kontúrok nem észlelhet k, T=2-3 jó min ség, fantom kontúrok, T=5 gyenge min ség, a 8x8 pixelblokkok láthatók. Vigyázat: a jpg kép minden mentése vesztességet okoz, ezért szerkesztés közben célszer a képet veszteségmentes fájlformátumban menteni! JPG alkalmatlan vonalas rajzok (line art) mentésére. A hirtelen változások határát a kvantált DCT tömörítés nem képes elég magas frekvenciákkal kezelni, ezért ott alias típusú képalkotási hibák keletkeznek. Jpeg tömörítés menete 1. (az érdekl d knek) 1. A jpg fájl az RGB adatokat az alábbi RGB-YCC videó konverziós képlet szerint világosság (Y) és két színességi (Cb, Cr) adatra alakítja: F 1 F F 7 Y =.2 R G B Cb = R G +.5 B Cr =.5 R G -.81 B 2. A következ lépés a kép 8x8-as blokkokra történ felosztása. Ha a formátum 4:2:2 (4 minta világosság, 2-2 minta színesség), a mintavétel a színességi értékeknek 8x8-as blokkok helyett 16x16-os méret blokkokból 4 pixel átlagát veszi. 3. A DCT (diszkrét koszinusz transzformáció) a Fourier transzformáció diszkrét értékekel dolgozó 2 dimenziós változata. A Jpg fájl esetében a 8x8-as blokkok térbeli domborzatát összegz 64 db 3D-s koszinusz bázisfüggvény együtthatóit számítja ki. A transzformáció eredménye 64 együtthatóból álló frekvenciaspektrum, amelyb l a bal fels sarok az átlagérték, körülötte csoportosulnak a kép lényeges változásait meghatározó alacsony frekvenciák, míg a jobb alsó részen találhatók a finom részleteket tartalmazó magasak. Kisebb kerekítési hibák következményét l eltekintve az együtthatókból a kép még veszteségmentesen fejthet vissza. F 7 64 DCT koszinusz bázisfüggvény felülnézeti képe. A bal fels kezd F konstans függvény kivételével a periódus-szám x és y irányban.5-4 között változik. Pl. az F 1 -es x irányban lejt félkoszinusz görbe, az F 1 -es pedig y irányban. A jobb alsó sarokban található F 77 -es frekvenciája a legmagasabb, mindkét irányban négy periódusból áll.

21 Jpeg tömörítés menete 2. (az érdekl d knek) 4. A tulajdonképpeni tömörítés kvantálás, az együtthatók osztása az un. világosság és színesség táblázatokban tárolt osztók szerint, és az eredmény egész számokra történ kerekítése. A színesség táblázat osztói nagyobb érték ek, így a színesség információk tovább romlanak. A tömörítés mértékét a felhasználó az osztók értékének növelésével (szorzásával) növelheti. A kvantálás mértékét l függ en a 8x8-as blokkok jobb alsó részén csak értékek keletkeznek. Figyeljük meg, hogy a táblázatokban az osztók értéke enyhén aszimmetrikus eloszlású. Ennek célja a moaré jelleg mintázatok kialakulásának megakadályozása A RLE kódolással a fájl mérete tovább csökken, mert kvantált együtthatók eloszlása olyan, hogy az ismétl d számok, mindenekel tt a -ák cikk-cakk sorrend szerint láncra f zve a számokhoz rendelt hosszakkal jól tömöríthet k. 6. A futóhossz kódolás eredményeként kapott számpárok végs tömörítése Huffman (vagy aritmetikai) kódolással történik. A gyakori számok kódja rövidebb, a ritkábban el fordulóké hosszabb. A futóhossz és a Huffman tömörítés veszteségmentesek. 7. Az elkészült Jpg fájlban a kódolt adatokat megel zi a fejléc (File Header), amely az Exif és Web szöveges információkon kívül a két kvantáló és a Huffman kódok táblázatait tartalmazza. A RGB-YCC konverziós mátrix és a cikk-cakk táblázat szabványos. Y világosság kvantáló tábla Kvantált adatok jellemz eloszlása CbCr színesség kvantáló tábla Cikk-cakk tábla BME Építészmérnöki Kar, Építészeti Ábrázolás Tanszék munkaközössége, Peredy József, Szoboszlai Mihály, Kiss Zsolt, Strommer László, Ledneczki Pál, Batta Imre, Juhász Péter, Fejér Tamás, Kovács András, Kovács András Zsolt