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JPEG压缩编码标准

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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...

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