JPEG压缩编码标准

9.4 JPEG 压缩编码标准 JPEG 是联合图象专家组(Joint Picture Expert Group)的英文缩写，是国际标准化组织(ISO)和CCITT 联合制定的静态图象的压缩编码标准。和相同图象质量的其它常用文件格式(如GIF，TIFF，PCX)相比，JPEG 是目前静态图象中压缩比最高的。我们给出具体的数据来对比一下。例图采用Windows95 目录下的Clouds.bmp，原图大小为640*480，256 色。用工具SEA(version1.3)将其分别转成24 位色BMP、24 位色JPEG、GIF(只能转成256 色)压缩格式、24 位色TIFF 压缩格式、24 位色TGA 压缩格式。得到的文件大小(以字节为单位)分别为：921,654，17,707，177,152，923,044，768,136。可见 JPEG 比其它几种压缩比要高得多，而图象质量都差不多(JPEG 处理的颜色只有真彩和灰度图)。 正是由于 JPEG 的高压缩比，使得它广泛地应用于多媒体和网络程序中，例如HTML 语法中选用的图象格式之一就是JPEG(另一种是GIF)。这是显然的，因为网络的带宽非常宝贵，选用一种高压缩比的文件格式是十分必要的。 JPEG 有几种模式，其中最常用的是基于 DCT 变换的顺序型模式，又称为基线系统(Baseline)，以下将针对这种格式进行讨论。 1. JPEG 的压缩原理 JPEG 的压缩原理其实上面介绍的那些原理的综合，博采众家之长，这也正是JPEG 有高压缩比的原因。其编码器的流程为： 图9.3 JPEG 编码器流程 解码器基本上为上述过程的逆过程： 图9.4 解码器流程 8×8 的图象经过 DCT 变换后，其低频分量都集中在左上角，高频分量分布在右下角(DCT变换实际上是空间域的低通滤波器)。由于该低频分量包含了图象的主要信息(如亮度)，而高频与之相比，就不那么重要了，所以我们可以忽略高频分量，从而达到压缩的目的。如何将高频分量去掉，这就要用到量化，它是产生信息损失的根源。这里的量化操作，就是将某一个值除以量化表中对应的值。由于量化表左上角的值较小，右上角的值较大，这样就起到了保持低频分量，抑制高频分量的目的。JPEG 使用的颜色是 YUV 格式。我们提到过，Y 分量代表了亮度信息，UV 分量代表了色差信息。相比而言，Y 分量更重要一些。我们可以对Y 采用细量化，对 UV 采用粗量化，可进一步提高压缩比。所以上面所说的量化表通常有两张，一张是针对 Y 的；一张是针对 UV 的。 上面讲了，经过 DCT 变换后，低频分量集中在左上角，其中 F(0，0)(即第一行第一列元素)代表了直流(DC)系数，即 8×8 子块的...