JPEG压缩原理与DCT离散余弦变换 量化

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JPEG压缩原理与DCT离散余弦变换 量化

2024-07-11 06:33| 来源: 网络整理| 查看: 265

1 前言

JPEG是joint Photographic Experts Group(联合图像专家组)的缩写,文件后辍名为”.jpg”或”.jpeg”。 jpg图片可以说是最常见的图片格式了,基本上你的自拍照,要么是png的,要么就是jpeg的了。(有关jpeg和png的区别,请参考我的另一博文【jpeg 与 png 图片格式的区别】) 但它是一种有损压缩。支持多种压缩级别,压缩比率通常在10:1到40:1之间,压缩比越大,品质就越低;相反地,压缩比越小,品质就越好。

那么,JPEG是如何压缩的呢?靠的就是传说中的DCT(离散余弦变换)。

下图是JPEG压缩/解压缩的流程图。我想你最大的疑问估计就是DCT了。 这里写图片描述

2 JPEG压缩流程 2.1 以8x8的图象块为基本单位进行编码

如下图所示。比如一个160x160大小的原始图像,就可以分成20x20个8x8图像块。 这里写图片描述 每个图像块共64个像素。像素可以用RGB或YUV表示,需要3个byte。所以严格来说,上图3个箭头代表的数据,指的是RGB/YUV的某一个值,比如Y。

2.2 将RGB转换为亮度-色调-饱和度系统(YUV),并重新采样

YUV是什么?它也是一种很不错的图像数据表示方法,特别是在视频领域。 Y:指颜色的明视度、亮度、灰度值; U:指色调; V:指饱和度。

YUV是一个统称,其实有很多具体格式,比如YUV420, YUV444, YUV422。 YUV的某些格式,和RGB比起来,其数据量要少很多。 比如YUV420,每个像素需要一个Y,每4个像素需要一个U/V,因此一个8*8图像块,数据量只要8x8x3/2 = 96byte。而RGB需要8x8x3 = 192byte。少了一半的数据量。现在很多视频都是YUV420作为色域。 当然啦,在本次转换,用的是YUV444, 也就是每个像素都有YUV的值。

YUV与RGB可以互相转换。 Y=0.299R+0.587G+0.114B U=0.148R-0.289G+0.473B V=0.615R-0.515G-0.1B

2.3 FDCT与IDCT

一个是正变换,一个是逆变换。反正都可以称为离散余弦变换。 根据8*8的二维DCT定义 这里写图片描述 其中:0



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