ABC JPG FORMATY GRAFICZNE

Najbardziej efektywną kompresją przy zapisie obrazu zastosowana jest w formacie JPEG. Skrót standardu wywodzi się od nazwy organizacji Joint Photographics Experts Group, która po raz pierwszy przedstawiła jego definicję. Format JPEG jest bardzo interesujący ze względu na - niezwykle skuteczną - kompresję stratną. Pakowanie danych obrazu przy kodowaniu JPEG odbywa się w trzech lub czterech etapach (kodowanie koloru, transformacja DCT, kwantyzacja i kompresja). Między innymi wykorzystano wiedzę o właściwościach oka ludzkiego w celu zredukowania zapisywanych informacji - przykładowo fakt, że oko jest bardziej czułe na powolne zmiany koloru lub jasności niż na nagłe wskazuje, że celowy jest dokładniejszy zapis wolnych zmian. Kolor kodowany jest dwoma wartościami chrominacji (nasycenia kolorem czerwonym i niebieskim) i jedna luminacji (jasności). Chrominacja jest próbkowana rzadziej niż luminacja (za zmiany, której wzrok jest bardziej czuły), co zapewnia znaczną oszczędność pamięci.

Sposób pakowania informacji obrazowych sprawia jednak, że wachlarz zastosowań standardu zwężony jest do zapisu grafiki bez ostrych krawędzi czy tekstu (zniekształcenia kolorów na ostrych krawędziach). Efekty kompresji JPEG są bardzo dobre. W praktyce fotografia zapisana w tym formacie zajmuje bardzo niewiele miejsca. Również operując odpowiednim stopniem kompresji można podnosić jej efektywność - niestety kosztem pogarszającej się równocześnie jakości. Pliki JPEG, ze względu na bardzo małe rozmiary, stosowane są do ozdabiania stron WWW.

Format JPEG, obsługujący 16,7 miliona kolorów jest szczególnie przydatny przy zapisywaniu kolorowych fotografii. Wewnętrzny algorytm kompresji tego formatu, w odróżnieniu od GIF-a jest algorytmem stratnym, czyli pewne informacje są bezpowrotnie tracone. Ilość odrzucanych informacji jest zależna od ustawień współczynnika kompresji. Wyższy współczynnik to mniejszy plik i gorsza jakość. Niższy współczynnik daje sytuację odwrotną. Przy zapisywaniu w formacie JPEG należy pamiętaj, aby wcześniej zapisać oryginał w formacie z bezstratną kompresją, na wypadek gdyby jakość uzyskanego JPEG'a nie dopowiadała oczekiwaniom.

JPEG nie jest formatem graficznym - jest to tylko metoda kompresji UWAGA!!!! JPEG nie jest formatem graficznym - jest to tylko metoda kompresji

Kompresja JPG wykorzystywana jest w takich formatach jak TIFF i JFIF, jednak najczęściej dla określenia formatu JFIF (JPEG Interchange File Format) używa się nazwy JPEG i nadaje się tym plikom rozszerzenie .JPG lub .jpeg. JPEG używa 24-bitowej głębi koloru dla obrazków RGB. Można także zapisywać obrazki w standardowej skali szarości (8-bitów), rozszerzonej skali szarości (12-bitów) i obrazki CMYK (Cyan Magenta Yellow blacK) dla drukarek czterokolorowych (32-bity, dodatkowy bajt dla opisu czarnego).

Zaletą tego formatu w porównaniu z GIF-em jest to, że umożliwia uzyskanie standardu true color, kompresując jednocześnie obrazek w dużo większym stopniu niż robią to metody kompresji bezstratnej. Wadą jest oczywiście fakt, że aby uzyskać duży stopień kompresji, konieczne jest stosowanie kompresji stratnej - część danych obrazka zostaje, więc utracona, jednakże pozostaje ich o wiele więcej, niż gdyby zredukować liczbę kolorów zdjęcia do 256. Zadaniem komisji JPEG było zdecydowanie, z których danych można zrezygnować.

Algorytm kompresji Metoda JPEG bazuje na fakcie, że ludzie łatwiej zauważają zmiany jasności (luminancji) niż zmiany barwy. Dlatego programy generujące pliki JPEG zaczynają od przekształcenia danych koloru z RGB na system określający jasność każdego piksela (np. HSL - Hue-Saturation-Luminance - odcień - nasycenie - jasność). Po dokonaniu konwersji zachodzi pierwszy proces redukcji danych o nazwie subsampling. Skala jasności jest pozostawiona w nienaruszonym stanie, ale połowa obu pozostałych skal jest eliminowana, poprzez zastępowanie dwóch sąsiadujących pikseli pojedynczą wartością, wyrażającą ich średnią. Redukuje to cały obrazek do dwóch trzecich początkowej wielkości, bez zauważalnego spadku jakości.

Następny etap zajmuje się blokami 8x8 pikseli Następny etap zajmuje się blokami 8x8 pikseli. Podczas serii skomplikowanych procesów matematycznych, zwanych dyskretną transformacją kosinusoidalną (DCT) oraz kwantowaniem, zmiany jasności i koloru w każdym bloku są identyfikowane i zaokrąglane. Wielkość zaokrąglenia wzrasta wraz z wielkością zmiany. W ten sposób większą wagę przykłada się do mniejszych zmian. Na przykład zmiana o 3 może zostać zaokrąglona do 5, natomiast zmiana o 75 może być zaokrąglona do 100.

Po przejściu tego etapu uzyskuje się zbiory wartości, które ciągle opisują dane obrazka, choć już nie tak dokładnie jak wcześniej, i które wskutek procesu zaokrąglania zawierają wiele identycznych wartości. Wszystkie te ciągi identycznych wartości można teraz silnie skompresować za pomocą standardowej, dostępnej bez żadnych prawnych ograniczeń metody bezstratnej.

Kompresja a jakość Ponieważ JPEG uzyskuje jakość kosztem kompresji, to im bardziej plik skompresowany, tym większa jest utrata jakości. Na jakość obrazka JPEG wpływają trzy czynniki: ilość danych usuniętych w procesie próbkowania redukcyjnego stopień zaokrąglenia wartości podczas kwantowania dokładność, z którą przeglądarka odwraca proces kompresji podczas odbudowywania obrazka do wyświetlania

Siła zaokrąglenia - jest zmienną, którą można modyfikować w zależności od obrazka. W większości przypadków podczas zapisu pliku jako JPEG można dokonać wyboru między kompresją a jakością. Jeżeli wybierze się niską kompresję, wykonywanych jest mniej zaokrągleń i otrzymuje się obrazek o wyższej jakości (i większym rozmiarze pliku), jeżeli natomiast wybierze się wysoką kompresję, zaokrąglenia są większe i uzyskuje się obrazek o niższej jakości.

JPEG-i progresywne JPEG progresywny przypomina GIF-a z przeplotem, ponieważ obrazek jest stopniowo wyostrzany, a nie rysowany od góry do dołu. Jednakże progresywny JPEG nie jest zapisywany z przeplotem. Zamiast tego, najpierw na ekran wysyłane są dane o niskiej jakości, po czy następuje stopniowy jej wzrost. Obrazek nie zyskuje na ostrości, tylko na jakości. JPEG progresywny nie zajmuje więcej miejsca niż zwykły. Zapisywane dany są po prostu inaczej ułożone w pliku: najpierw dane o niskiej jakości, a potem o coraz wyższej.

Brak przezroczystości Obrazki takie jak fotografia nie zawierają dużych plam jednolitego koloru - nawet plama wyglądająca na jednokolorową jest mieszanką wielu odcieni. Dlatego uznanie jakiegokolwiek koloru za kolor przezroczystości nie miałoby sensu. Zakładając jednak, że obrazek przed kompresją zawierał plamy czystego koloru. Podczas procesu próbkowania redukcyjnego większość tego koloru zostałaby stracona; pozostałaby tylko jasność, ale ton zostałby uśredniony z sąsiednimi pikselami. Większość z pozostałego jednolitego koloru zanikłaby podczas procesu DCT i kwantowania. Dlatego też po skompresowaniu na obrazku nie pozostaje prawie nic z oryginalnego czystego koloru. Uniemożliwia to podanie pojedynczego koloru jako barwy przezroczystości.

Współczynniki kompresji JPEG JPEG pozwala uzyskać większą kompresję niż GIF. W przypadku obrazków o jakości fotograficznej GIF daje współczynnik kompresji ok. 5:1, co wynika częściowo ze zmniejszenia głębi kolorów do 8 bitów, a częściowo z kompresji bezstratnej. JPEG na ogół daje 10:1 przy najniższych stopniach kompresji i aż do 200:1 przy najwyższych. Przy średniej kompresji (poziom jakości około 75), gdzie spadek jakości jest ledwie widoczny, na ogół uzyskuje się współczynnik 30:1. Jak widać, w przypadku obrazów fotograficznych JPEG jest wyraźnie lepszy od GIF-a, zarówno pod względem kompresji, jak i stopnia kompresji.

Zapis progresywny Jest to funkcja właściwie identyczna z przeplotem w GIF-ach. W miarę ściągania kolejnych danych jakość pokazywanego obrazka jest coraz lepsza. Niektóre programy graficzne pozwalają określić ilość kolejnych kroków, w których pokazywany będzie obrazek.

Kiedy używać? Jedyną regułą używania formatu JPEG to stosowanie ich do fotografii, obrazków z dużą ilością kolorów oraz przejściami między nimi. Optymalizacja Jest bardzo wiele dostępnych narzędzi służących do optymalizacji grafik i w rezultacie redukcji ich rozmiaru. Niektóre działają online w Internecie, inne to programy do ściągnięcia.