Lezione 5

UNIVERSITÀ - OSPEDALE di PADOVA
MEDICINA NUCLEARE 1
Lezione 5:
Formati di immagine: JPEG
D. Cecchin, F. Bui
FORMATO GRAFICO JPEG
ACRONIMO DI: JOINT PHOTOGRAPHIC EXPERT GROUP
SVILUPPATO NEL: 1986 da un comitato ISO/CCITT
riconosciuto
come
standard.
Versione
integrale
http://www.w3.org/Graphics/JPEG/itu-t81.pdf: 180 pagine circa )
del
documento
al
(1990
W3C:
SCOPO: Creare uno standard per la compressione delle
immagini digitali che evitasse il limite di 8 bit.
PROFONDITA` MASSIMA DI COLORE: 24 bit (16*106 col.)
DEFINIZIONE: Formato grafico lossy di tipo bitmap (non
vettoriale) con estensione *.jpeg (non jpg !)
COMPRESSIONE: Trasformazione discreta del coseno
(DCT).
COMPRESSIONE DEL JPEG ? (1)
• Permette all’operatore di selezionare il grado di
compressione da utilizzare. La scelta del grado della
compressione dipende dallo scopo.
• Si può arrivare ad una compressione di 100 volte circa
• L’algoritmo base del JPEG (lossy) è detto “baseline’
• Maggiore è la compressione minori sono le dimensioni
del file ottenuto ( e peggiore la qualità !)
• Comprimendo “a perdita” si sacrificano una parte dei
dati originali.
Come funziona ? (2)
• Luminosità/Colore: L’occhio umano è più sensibile a
variazioni di luminosità rispetto alle variazioni di colore.
Si applica un metodo per dividere l’informazione relativa
al colore da quello relativo alla luminosità.
RGB
YUV
• Riduzione di colore: L’informazione cromatica del pixel
viene ridotta lasciando intatta quella relativa alla
luminosità. Tale operazione può ridurre ad un terzo le
dimensioni.
Come funziona ? (3)
• DCT (trasformazione discreta del coseno): L’immagine è
analizzata a blocchi di 8*8 pixel e l’informazione in essi
contenuta è trasformata in frequenza.
• Arrotondamento: L’informazione è rianalizzata in blocchi
di 64 e vengono eliminati i decimali e le frequenze più
alte (meno importanti per l’occhio umano). Si vede che la
perdita è distruttiva !
• Compressione:
Vengono
applicati
all’immagine
complessi algoritmi matematici : Huffman o Q-coding
che è 10% più efficace ma è brevettato
• Fasi finali: inseriti nel file elementi per decodifica
E SE RICOMPRIMO IN JPEG ?
• Si ha una perdita progressiva della qualità del file perchè
alla matrice viene applicato più volte l’algoritmo
• Quindi JPEG non va bene come formato intermedio di
salvataggio di una immagine. Meglio a tale scopo
utilizzare un file con compressione lossless tipo TIFF
• E` meglio quindi utilizzare JPEG come formato per la
“pubblicazione” del risultato finale delle manipolazioni
su un file grafico
FORMATO JPEG : Artefatti 1
Una compressione eccessiva fa comparire una
quadrettatura (blocking) che riflette il fatto che l`algoritmo
funziona a blocchi di 8*8 pixel.
60 kb 100%
4 kb 3%
5 kb 50%
NB: Nota lo spazio occupato
su disco !
Zoom 400%
Zoom 400%
FORMATO JPEG : Artefatti 2
Ringing (fenomeno di Gibbs)
Sfocatura (Blurring): Una eccessiva compressione può
dare una immagine che può sembrare sfuocata.
GIF (8 col) 5506 byte
Zoom 200%
JPEG (0 qual) 8612 byte
Il JPEG pur essendo di qualità
Inferiore è al massimo della
compressione possibile mentre
con il GIF è possibile scendere
ancora ( 4 col e 2 col) !
Zoom 200%
FORMATO JPEG
APPLICABILITA`: Al posto del GIF quando servano molti
colori e compressione maggiore. Bene su immagini con
sfumature, male su campiture di colore omogeneo e su
immagini in B/W. Servono almeno 16 livelli di grigio
perchè JPEG sia superiore al GIF
JPEG progressivo: analogo al “interlaced” del formato gif
MPEG: per filmati con formato jpeg simile
CONFRONTO GIF/JPEG
GIF
256 colori (8 bit)
JPEG
16 milioni di colori (24 bit)
Meglio per: logo, lettering, fumetti, Meglio per: fotografie, paesaggi,
disegni, bottoni, divisori
immagini complesse.
Può essere interlacciato
Può essere progressivo
Supporta la trasparenza
Non supporta la trasparenza
Supporta i filmati
Supporta i filmati (formato MPEG)
•La compressione del JPEG è migliore di circa 4:1 rispetto
al GIF
•Non è in generale una buona idea comprimere con JPEG
una immagine GIF perchè il GIF ha già eliminato
informazioni sul colore.
FORMATO JPEG 2000 (1)
SVILUPPATO NEL: 2000 nel tentativo di migliorare
l’algoritmo di compressione del JPEG
DEFINIZIONE: Formato grafico lossy/lossless di tipo
bitmap (non vettoriale) con estensione *.jp2
COMPRESSIONE: Sfrutta un algoritmo molto potente
(commerciale) detto discrete wavelet transform che è in
grado di processare l’immagine intera e non a blocchi di
8*8. La compressione sembra molto buona anche a
confronto con il jpeg