Čo je kódovanie pixelov v kompresii obrazu?

Kódovanie pixelov v kompresii obrazu sa vzťahuje na techniky, ktoré priamo manipulujú s numerickými hodnotami predstavujúcimi jednotlivé pixely na obrázku, aby sa znížila jeho veľkosť. Je to rozhodujúci krok v mnohých algoritmoch kompresie obrazu, často pracujúcich v spojení s inými technikami, ako je transformačné kódovanie (napríklad DCT v JPEG) alebo prediktívne kódovanie.

Tu je rozdelenie toho, ako funguje kódovanie pixelov a rôzne prístupy:

Základná myšlienka: Základným cieľom je reprezentovať údaje pixelov s menším počtom bitov ako pôvodné nekomprimované znázornenie (napr. 24 bitov na pixel pre skutočný farebný obraz). To sa dosiahne využívaním prepúšťania a vzorov v údajoch pixelov.

Bežné techniky kódovania pixelov:

* Run-Dengthing Coding (RLE): Toto je jednoduchá technika účinná pre obrázky s veľkými plochami jednotnej farby. Nahrádza sekvencie identických pixelov jedinou hodnotou označujúcou hodnotu pixelu a dĺžku behu. Napríklad „AAAAAABBCC“ sa stáva „A6B3C2“. Je vysoko efektívny pre jednoduchú grafiku alebo obrázky s mnohými solídnymi oblasťami, ale menej efektívne pre zložité obrázky s množstvom detailov a variácií.

* Entropické kódovanie (Huffman Coding, aritmetické kódovanie): Tieto techniky priraďujú kratšie kódy k častejšie vyskytujúcim sa hodnotám pixelov a dlhším kódom k menej častým. Využívajú štatistickú distribúciu hodnôt pixelov na obrázku, aby sa dosiahla kompresia. Huffman Coding používa kódy premennej dĺžky založené na tabuľke kódu bez predpony, zatiaľ čo aritmetické kódovanie predstavuje celú sekvenciu symbolov ako jedno frakčné číslo. Obe sú veľmi efektívne pri znižovaní veľkosti súboru.

* kvantizácia: Zahŕňa to zníženie počtu možných hodnôt pixelov. Namiesto toho, aby bol každý pixel, napríklad 256 hladín šedej (8 bitov), ​​môže byť reprezentovaný s menším počtom úrovní (napr. 16 úrovní, pomocou iba 4 bitov). To znižuje presnosť obrazu, ale dosahuje významnú kompresiu. Kvantizácia sa bežne používa v spojení s inými kompresnými technikami. Strata presnosti prispieva k stratovej kompresii.

* Prediktívne kódovanie: Tento prístup predpovedá hodnotu pixelu na základe hodnôt susedných pixelov. Kóduje sa iba rozdiel (chyba predikcie) medzi skutočnou hodnotou pixelu a predpovedanou hodnotou, čím sa znižuje množstvo údajov potrebných na reprezentáciu obrazu. Modulácia diferenciálneho pulzného kódu (DPCM) je bežná forma prediktívneho kódovania.

Vzťah k iným metódam kompresie:

Kódovanie pixelov sa často nepoužíva samostatne. Zvyčajne je to posledný krok * po * iných transformáciách. Napríklad:

* jpeg: Používa diskrétnu kozine transformáciu (DCT) na transformáciu blokov pixelov na frekvenčné koeficienty. Potom kvantizácia znižuje presnosť týchto koeficientov a nakoniec sa na efektívne kódovanie kvantifikovaných koeficientov používa kódovanie entropie (huffman alebo podobné). Kódovanie pixelov (kvantizácia a kódovanie entropie) teda funguje na transformovaných údajoch.

* png: Používa kombináciu filtrovania (prediktívne kódovanie) a vyfúknite kompresiu (založenú na LZ77, forme kódovania slovníka) na efektívnejšie komprimovanie nespracovaných obrazových údajov po použití vhodnej metódy filtrovania.

Stručne povedané, kódovanie pixelov je rodina techník, ktoré priamo manipuluje s hodnotami pixelov, aby sa znížilo množstvo údajov potrebných na uloženie alebo vysielanie obrázka. Jeho účinnosť do značnej miery závisí od charakteristík obrazu a často sa používa v spojení s inými metódami kompresie pre optimálne výsledky.

• Predchádzajúca strana: Čo to znamená ukladať údaje vo svojich najmenších častiach? 
• Ďalšia strana: Aký počítačový port prenáša zvuk a video bez potreby kompresie?