Подходы к организации р. Д.

1. Непрерывные Д (в памяти хран. подобно 2мер. массиву)

2. В виде полос.

Все изображение разбив на несколько полос, которые имеют ширину изобр. и хран. в файле отдельно.

• Это облегчает управление Д. на К. с ограниченной памятью

• Упрощ. организ. стадия Д.

3) В виде фрагментов.

Отлич. От (2), фрагменты имеют ширину не связ. с шириной изображения.

В этом случае повышается эффективность буфериз. и декодир. Д., просто применять разл. алгоритмы сжатия (TIF IPEG). Простое отображение увелич. участков изображения.

В ф. содерж. концовка в случае если формат модиф. и нет возможности внести доп. Д. в заголовок, то примен. концовка.

Форматы, которые позволяют включить несколько изображений в один файл дополн. фикс. табл. смещ. изображений.

Достоинства растр. ф:

+ Могут быть легко созданы из --- кикс. Д. и записаны в паи яти в виде массива.

+ Воспроизв. пикс. Д., который сохр. в виде растровых файлов. Может осуществл. в некоторой системе координат и соотв. предст. эти Д. в виде сетки.

+ Пикс. значение могут измен. индивидуально, либо большими группами с помощью палитры.

+ Растровые ф. легко преобразуются на точечных устройствах вывода.

Недостатки:

• Имеют большой размер (Применение разл. схем сжатия).

• Растровые форматы плохо поддаются масштабированию (при  изображ. отбрас. биты, увел. масшт – за счет добавления новых битов).

Векторные файлы.

Векторные файлы содержат матем. опис. всех элементов изображения, которое потом используется программой отображения для формирования конечного изображения.

В-р включ. Д. не только о длине и направлении, но и тип линии, толщина.

Осн. сост. орган. векторный файлов:

• заголовок

• раздел Д.

• маркер конца Д. ф.

Заголовок.

• идент. формата

• номер версии

• цвет. инф-я

• знач-я атриб. по умолч.

• Свед. о высоте и ширине изображении

• Сведения о позиции на устройство вывода

• Сведения о к-ве слоев изображения.

Вект. Д.

Состоит из элементов, которые являются наименьшими изображ.

Элемент связан. о размере, форме, позиции и цвете.

Circle, 40, 100, 100, BLUE

LINE, 200, 50, 136, 227, BLACK

RECT, 80, 65, 25, 78, RED

Основные проблемы:

1. чтение Д., нахождение каждого объекта (;)

2. необходимо понимание принятых обозначений

; С, 40, 100, 100, ВL; 200, 50, 136, 227; R, 85, 65, 25, 78, R;

L – по умолчанию (линия)

BLACK – по умолч. 1-ый символ – объект, посл. – цвет.

Концовка –

Маркер конца Д. в файле. Размер вект. ф. равен количеству элементов, которые содержаться в изображении, зависит от поддерж. эл-в и принятого алфавита.

Достоинства:

1. удобны для хранения изображ., которое состоит из элементов, представл. в виде линий или других объектов.

2. Вект. Д. легко масштаб. и поддаются преобразованию.

3. Многие вект. ф. содержат Д. в формате АSCII. Могут быть модифицированы простейшим текстовым редактором (удаление, изменения эл-та не влияет на др.)

Недостатки:

1. трудно применять для хранения сложных изображений (фотографии)

2. внешне представ. вект. изобр. зависит от отображений их пр-мы

3. вект. Д. лучше отображ. на вект. устр-вах вывода. Для растров. – эффект. отображ. в случае устройства с большим расширением.

4. Отображ. вект. ф. может потребовать больше времени, чем растровые ф. это связано с количеством элементов.

Метофайлы.

Предназначены для обмена Д., независящими от исп. аппаратных платформ. Метофайлы содержат одновременно растр. и вект. файлы.

Большинство метофайлов содержат заголовок, за которым блоки разл. типов.

Особенности:

1. На ряду с двоичн. сущ. символьно-ориент. форматы, что облегчает перенос Д.

2. Размер метофайлов содерж. и растр. и вект. Д., оказыв. меньше растровой версии этих же Д.

3. Хорошо сжимаются, т. к. большинство представ. в АSCII.

4. Модификация метофайлов в действительности требует высокой квалификации.

Платформная зав-ть.

1) Порядок в байтах:

• оканчивается младшим

• оканчивается старшим

• оканчивается в средине 2-3-0-1 (для машин формы DEC)

2) Ограничение объема памяти проблема отраб. больших файлов.

WMD – формат м/ф

Заголовок: Word FILETYPE 1-память, 2-диск

Word Header Size 9 (рамер загол. в словах)

Word Version (версия Windows)

dword FILE Size р-р ф. в словах

Word Num OFOBject – р-р наиб. записи

dword max Record Size – кол-во об. в зап.

Word Numof Paraws – неисп. пр-во д. б. 

dword Size –

Word Function – номер позиции (рисов)

Word Раrametres – знач. пар-в, которые пред. в ф-ю.

Сжатие данных –

Это процесс, применяемый для физич. уменьш. р-ра Д.

Разпростран. схема сжатия.

1. RLE (группов. кодирование)

2. LZW (

3. ССIТТ (алгоритм Хофмана)

4. DСТ (Дискретное косинусное преобразование. Основа сжат. JPG)

5. JBIG

6. ARТ

7. Фракт. сжатие

8. Вейвлет. анализ

9. Упаков. пикс.

Сжатие растр., вект. и м/ф Д. осущ. по разному. для растр. сжим. только изобр., все остальное остается несж. Для вект. предс. уже заклд. в себя предств. Д. в комп. форме. Обычно читается с низкой скоростью. Добавл. распаковки еще более заменит. Этот процесс. вект. форматы не содержат собств. примеры сжат. Механизм сжатия м/ф схож с растр., но зависят от различных типов Д.

Физич. и логич. сжатие.

При физич. сжатии Д. без учета содерж. в ней инф. перевод серии бантов из одной формы в другую более компактно. Логич. сжатие - это замена одного набора алфавит., цифр., двоичным символом других примен. на более высоком ур-не. для сжатия изобр. не исп.

Симметр. и ассиметр. сжатие.

Метод симметр. сжат. осн. на тех же алгоритмах и позвол. вып ---, что и распаковка при ассимметр. сжатии в одном направл. вып. больше работ чем в др.

Адапт, полуадапт, неадапт. сжатие.

Неадапт. спроект. спец. для обраб Д. содерж. статич. словарь из-под строк, в котором известно, что появл. в кодир. Д. часто адапт. схемы не зависят от Д. а строят свои словари при сжатии при пост. на вход Д.

Полуадапт. основана на 2-х проходах: 1) при первом проходе просматр. все Д и строится свой словарь. 2) при втором вып. кодир. на осн. опт. слов.

Сжатие с потерями и без потерь.

Без потерь. Послед. вып. сжатия ост. оригин. Д. без изменения.

С потерями. Предусматр. отбрас. некот. Д. для улучш. степени сжатия.

Упаковка пикселей.

Для изобр. из 256 цв. потреб. 4 бита на 1 пикс. Половина кажд. бита не исп. при упаковке пикс. 2 4-х бит. пикселя записыв в 1 байт.

Байт 0 б 1 б2

П П1

При упаковке

П П1 П2

RLE – кодирование длин. серий

(.РСХ)

Д. кодир. 2-мя байтами:

1-ый – опред. к-во символов

2-ой – содержит значение символов

пример:

ААААААbbbXXXXXt 15Б

6А 3b 5Х 1t 8Б

Варианты группового кодирования

1 . – по строкам

2. – по столбцам

3. - зигзагом

Классы RLE схем.

1) RLE схема битового ур-ня.

В группы кодир. биты строк, при этом игнорируются границы байтов и слов. Применение для монохром. изображении.

Форм. однобайт. пакеты след. вида:

0 0-127

1

Зн. группы сч.

7 6 ……………….0

2) RLE схема байтового ур-ня

В группы кодир байт. знач., игнорир отд. биты и границы слов.

тип сч. зн.

1 0-127 0-255

7 6 0 7 0

0 0-127 0-255 … 0-255

7 6 0-1 0 0

7 мл. раз 1 байта сод. сч. группы. Ст. бит. 1 байта сод. тип группы.

1 – закод. группа и в след. байте будет содерж. знач. группы.

0 – литеральная группа (незакодир), которая содержит Д. изобр.

Счетчик показ сколько символов не закодировано.

3) RLE схема пиксельного уровня.

Применяется когда для хран. 1 пикс. знач. исп. 2 и больше смежных байтов изображения..

Сч. значение

0-255 0-255 0-255 0-255

1 б 2 б 3б

При код. пикс. ур-я может исп. тип группы.

3-х байтное представл. группы.

Флаг Сч. зн.

Флаг – некот. зн., не встречает в кодируемых Д.

255 27 53 255 12 212 37 53 255 8 18

Недостатки:

- минимальный размер группы, пригод. для кодирования возр. С 3 символов до 4-х

 снижена эффективность сжатия.

- символы изобр, которые равны знач. флага должны быть закод. 3-х байтным пакетом.

(255 1 255)

LZW (АRS, .ZIP, .GIV, tif)

Сначала ч. текста пере. без сжатия, далее след. либо др. не сжатые Д., либо Д., которые указывают где можно найти некоторую последовательность в уже переданном потоке. Постр. словаря непоср. из входных Д. – адаптивное кодирование.

1. Удаление шума.

 изобр. с шумом значительно снижает эффективность сжатия.

Выполн. обнуление 1-ой или 2-х мл. битовых пл-тей изображения.

2. Дифференцирование.

Во многих изображениях знач. сосед. пикс. знач. отлич. незначительно.

Знач. пикс. заменяют разностью между соседними пикселями.

Пример: Гориз. диф.

for(Line = 0; Line<Num Lines; Line++)

for(Pixel = Num Pixel – 1; Pixel>0; Pixel- -)

Bitmap [Line][Pixel] - = Bitmap[Line][Pixel-1]

Кодирование по Хаффману.

ССIТТ

Работает в 2 прохода. При 1 опред. частоты встреч. отд. символов. При 2 исп. коды с переменной длиной.

Исп. для передачи факсимильных изображений.

1 ал. – Group 3 – одномер.

2 м. Group 3

2 м Group 4

G31D

Изобр. в виде серий черно-белых однобитовых пикс. групп перем. длины. Кодир. опред. длину пикс. группы и выводит 2-ое кодовое слово ---- длины, которая предст. длину и цвет группы. Длине группы встреч. наиболее часто присваив. меньше кодовое слово, чем длине групп, появл. более часто.

G32D

При 1-м кодир. каждая строка кодируется независимо от других строк, а т. к.  изобр. облад. опред. избыточностью, то больше эффективность сжатия достигается с учетом различ. между строками.

1-ый пиксель каждой группы является измен. элементом, кажд. этот элемент помеч. цвет. переход в строке разветки, позиция кажд. измен. эл-та в строке опред. к-во пикселей от этого эл-та в текущей строке или в предыдущей справочной строке.

G42D

Алгоритм больше поход на пред. гр. Он сжим. изобр. в 2 раза лучше, чем пред., но требует больших выч-х затрат.

JDEG

Этапы сжатия по схеме JDEG:

1. Преобр. изображения в оптим. цвет. пространство.

2. Субдискритизация (усред. групп пикселей).

3. Дискретное ДСТ косин. преобраз. для уменьшения избыт. Д-х.

4. Квантование каждого блока ДСТ.

5. Кодирование результата коэф-в с применением алгоритма Хаффмана.

1) Алг. сжатие не зависит от использ. цвет. модели. От модели зависит коэф. сжатия.

RGB – один вес имеет кажд. цвет. сост.

К ажд. цвет сост. должна быть закодирована один. точно.

YUV – яркость и цветность.

Y – яркость, содерж. информацию, которая наиболее чувств. глаз человека.

Для UV – чувств. гораздо ниже.

2) Выполн. уменьш. кол-ва Д. для сост. U, V

4:22 – произв. суммир. сост. U, V для 4-х соседн. эл-в и запомин. сред. знач.

12 б.

Y – 4 б.

U – 1 б 6 б

V – 1 б

4:1:1 (4х4) (матрица)

Эффективность повышается.

3) Все изобр. разбивается на блоки 8 х 8 пикселей и к каждому блоку примен. дискр. косин. преобраз.

т

Рост = DСТ * Р *DCT

1

D СТij = i = 0

√N

i  0

2 (2i + 1)iπ

D СТij = · соs i > 0

N 2N

N = 8

В результате получ. карт, которая разд. на высокочаст. и низкочастотные составляющие.

4) дел. на матр. квант.

а

Более важ. эл-ты низкоч. сост. дел. на < знач., чем высокоч.

Gij = 1 + (1 + i + j) х q

q - к-во сжат.

5 )

Прим. код по Хаффману

JBIG

Прим. для 2-х цв. изображ., разраб. спец для зам алг. по Хаффману.

1. Возм. сжат. без потерь Д изобр. пикс. глуб которых сост. 1 бит на пиксель.

2. Кодир. отд. битовых пл-тей многобитовых пикселей.

3. Посл. код Д. изображения.

ARТ

(Jonson-Grace)

Анализ изобр и выдел. его признаки: цвет, яркость, границы, переходы, края и т. д.

Более приорит. признаки квантуются мало, а менее – квантуются сильнее, либо игнорируются.