Графический формат JPG

Что такое файл JPEG (JPEG 1)?

JPEG - это формат изображения, сохраняемого с использованием метода сжатия с потерями. Выходное изображение, получаемое в результате сжатия, представляет собой компромисс между размером памяти и качеством изображения. Пользователь может регулировать степень сжатия для достижения требуемого уровня качества при одновременном уменьшении объема памяти. При сжатии 10:1 качество изображения ухудшается незначительно. Чем выше степень сжатия, тем больше ухудшается качество изображения.

Расшифровка

JPEG расшифровывается как Joint Photographic Experts Group - международная организация, которая стандартизировала этот формат в конце 1980-х - начале 1990-х годов. Он является основным форматом файлов для цифровых изображений с тех пор, как фотографы начали снимать и сохранять изображения на цифровых камерах и других репрографических устройствах.

Расширения

Изображения JPEG объединяют следующие расширения имен файлов:

.jpg
.jpeg
.jpe
.jif
.jfif
.jfi

Файл JPEG поддерживает до 24 бит цвета и использует сжатие с потерями для более удобного хранения и пересылки изображений. Это делает JPEG более удобным для повседневного использования, но при этом приходится жертвовать некоторым качеством исходного изображения.

Спецификация

Стандарт JPEG 1 (ISO/IEC 10918) был создан в 1992 году (последняя версия - в 1994 году) в результате процесса, начавшегося в 1986 году. Хотя этот стандарт принято рассматривать как единую спецификацию, в действительности он состоит из четырех отдельных частей и целого комплекса режимов кодирования.

Часть 1

JPEG 1 (ISO/IEC 10918-1 | ITU-T Recommendation T.81) определяет основную технологию кодирования и включает в себя множество вариантов кодирования фотографических изображений.

Часть 2

Определяет тестирование на соответствие требованиям.

Часть 3

Определяет набор расширений к технологиям кодирования Части 1, а в качестве поправки введен формат файлов SPIFF.

Часть 4

Посвящена регистрации профилей JPEG 1, профилей SPIFF, тегов SPIFF, цветовых пространств SPIFF, типов сжатия SPIFF, а также определяет органы регистрации.

Часть 5

Определяет формат обмена файлами JPEG (JFIF). Без сомнения, можно утверждать, что JPEG 1 стал одним из самых успешных мультимедийных стандартов, созданных к настоящему времени.

История создания файла JPEG

В 1986 году технология мониторов не позволяла создавать экранную графику. Тогда группа под названием Международная организация по стандартизации (ISO) начала работать над тем, как вывести фотореалистичные изображения на маленькие экраны по всему миру.

В это же время на сцену вышла Объединенная группа экспертов по фотографии (JPEG), которая создала свой стандарт сжатия графических файлов, достаточный для работы на обычном ПК. Они разработали концепцию сжатия с потерями, в которой удалялись визуальные данные, не видимые человеческим глазом, и усреднялись цветовые различия.

С появлением цифровых фотоаппаратов и всемирной паутины файлы JPEG стали востребованными. Теперь каждый мог делать снимки и хранить их в файлах достаточно малого размера, чтобы они помещались в ограниченную память фотоаппарата и при этом достаточно хорошо отображались. Настоящая ценность JPEG заключается в возможности хранения метаданных - таких, как место и время съемки, и даже настройки камеры.

Серьезные фотографы до сих пор избегают снимать в JPEG, поскольку хотят сохранить все детали изображения для последующей обработки или печати. Однако этот формат файлов по-прежнему очень популярен.

Характеристики формата файла

Формат файлов изображений JPEG был стандартизирован Объединенной группой экспертов в области фотографии, отсюда и название JPEG. Этот формат был выбран для хранения и передачи фотографических изображений в Интернете. Практически все операционные системы сегодня имеют программы просмотра, поддерживающие визуализацию изображений в формате JPEG, которые часто хранятся с расширением JPG. Даже веб-браузеры поддерживают визуализацию JPEG-изображений. Прежде чем перейти к рассмотрению спецификаций формата JPEG, необходимо упомянуть об общих этапах создания JPEG.

Этапы сжатия JPEG

Преобразование: Цветное изображение преобразуется из RGB в изображение яркости/хроматики (глаз чувствителен к яркости, а не к хроматике, поэтому хроматическая часть может потерять много данных и, следовательно, может быть сильно сжата).

Понижающая дискретизация: Понижающая дискретизация выполняется для цветной составляющей, а не для яркостной. Понижающая дискретизация выполняется либо в соотношении 2:1 по горизонтали и 1:1 по вертикали (2h 1 V). Таким образом, изображение уменьшается в размерах, поскольку компонент y не затрагивается, заметной потери качества изображения не происходит.

Упорядочивание по группам: Пиксели каждой цветовой компоненты объединяются в группы размером 8×2 пикселя, называемые единицами данных, если число строк или столбцов не кратно 8, то нижняя строка и крайние правые столбцы дублируются.

Дискретное косинусное преобразование: Дискретное косинусное преобразование (DCT) применяется к каждому блоку данных для создания карты 8×8 преобразованных компонентов. DCT связано с некоторой потерей информации из-за ограниченной точности компьютерной арифметики. Это означает, что даже без карты качество изображения будет несколько снижено, но обычно незначительно.

Квантование

Каждый из 64 преобразованных компонентов в блоке данных делится на отдельное число, называемое коэффициентом квантования (КК), и затем округляется до целого числа. Именно на этом этапе происходит безвозвратная потеря информации, причем большие QC приводят к большим потерям. В общем случае большинство реализаций JPEG позволяют использовать таблицы QC, рекомендованные стандартом JPEG.

Whitelabeldevelopers Glossary v. 1.1.55