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JPEG

「JPG」這裡改方向。 為雜誌，看見 JPG (雜誌).
JPEG

花的相片壓縮以連續地更多有損壓縮比率從左到右。
文件命名引伸 .jpg, .jpeg, .jpe
.jif, .jfif, .jfi (容器)
互聯網媒體類型 圖像或jpeg
鍵入代碼 JPEG
一致的類型標識符 public.jpeg
幻數 ff d8
開發 聯合攝影專家組
格式的類型 lossy 圖像格式

在 計算, JPEG (發出音的傑伊釘; IPA: /ˈdʒeɪpɛɡ/)是一個常用的方法 壓縮 為攝影圖像。 可以調整程度壓縮，允許一種可選擇的交易在存貯大小和圖像質量之間。 JPEG典型地達到10到1壓縮以一點可感知的損失進入圖像質量。

除是之外壓縮方法， JPEG經常被認為文件格式。 JPEG/Exif 是數字照相機和其他攝影圖像捕獲設備使用的最共同的圖像格式; 與JPEG/一起JFIF它是最共同的格式為存放和傳送攝影圖像在 萬維網. 這個格式變異經常不是卓越的和簡單地叫JPEG。

MIME媒體類型 為JPEG是 圖像或jpeg (定義 RFC 1341年).

內容

JPEG標準

名字「JPEG」代表 聯合攝影專家組創造標準委員會的名字。 小組被組織了 1986發布標準 1992被批准 1994 ISO 10918-1. JPEG從MPEG是分明的(移動圖片專家組)，導致壓縮計劃為錄影。

JPEG標準指定兩 編解碼器定義了怎麼圖像是壓縮的入小河 字節 并且解壓回到圖像和文件格式曾經包含那條小河。

被推薦的用法

JPEG壓縮算法在它最佳在現實場面相片和繪畫以口氣和顏色的光滑的變異。 為特別是網用法，圖像使用的帶寬是重要的地方， JPEG是理想的攝影圖像格式。

另一方面， JPEG是 沒有 適合於線條圖和其他原文或偶像圖表，鮮明對比在毗鄰映像點之間導致引人註目的人工製品。 這樣圖像更好被保存 TIFF 格式(為地方用法)或 GIF 或 PNG 格式(為網用法)。

JPEG也不是非常合適的對將接受倍數編輯的文件，因為一些圖像質量每次通常將丟失圖像被解壓并且沒有recompressed (世代損失). 使用一個非lossy格式例如是更好的 TIFF 當研究一個圖像，当最後的圖像被保存作為JPEG在所有編輯以後時是完全的。

JPEG壓縮

壓縮方法通常是 有損壓縮意味一些視覺質量在過程中丟失，并且不可能被恢復。 有 變異 在lossless的標準基礎線JPEG，然而不廣泛支持這些。

也有 交織 「進步JPEG」格式，數據在進步地更高的細節多張通行證被壓縮。 這為將被顯示，當下載在緩慢的連接，允許合理的預覽時在接受數據的仅部分以後的大圖像是理想的。 然而，進步JPEGs不是如廣泛支持。

也有生成并且處理12位JPEG圖像的許多醫療成像系統。 12位JPEG格式是JPEG規格的一部分有一段時間了，但再，這個格式不是如廣泛支持。

Lossless編輯

一定數量的改變到JPEG圖像可以進行losslessly (即沒有再壓和伴生的質量損失)，只要圖像大小是倍數1個MCU塊(極小的被編碼的單位) (通常16個映像點在兩個方向，為4:2 ：0)。

塊在90度增加在水平，垂直和對角軸可以被轉動，被翻轉和移動圖像。 不是所有的塊從原始的圖像需要用於修改過的一個。

上面和左JPEG圖像在區界必須說謊，但底部和權利不需要如此做。 這限制可能的lossless莊稼操作，並且什麼翻轉并且轉動在邊緣在區界不說謊為所有渠道的圖像可以執行。

當曾經lossless莊稼，如果莊稼區域的底下或右邊不是在區界然後數據的其餘從部份地使用的塊仍然將是存在播種的文件，并且可以由任何人與不吉利的東西編輯和對格式的理解相對地容易地恢復。

變換在基礎線和進步格式之間沒有質量任何損失也是可能的，因為唯一的區別是系數在文件安置的命令。

JPEG文件

文件格式 在標準的Annex B通認作為『JPEG互換格式』 (JIF)，如指定。 然而，這個「純淨的」文件格式很少使用，主要由於充分地實施標準的所有方面和由於標準的某些缺點編程的編碼器和譯碼器的困難：

  • 彩色空間定義
  • 組分二段抽樣註冊定義
  • 映像點長寬比定義

兩三個另外的標準演變論及這些問題。 這些， 1992年發布，是 JPEG文件互換格式 (或JFIF)，近年來被跟隨 可兌換的圖像文件格式 (Exif)和 ICC 顏色外形.

有一些混亂在原始的『JPEG互換格式』 (JIF)和相似地題為的『JPEG文件互換格式之間』 (JFIF)。 在一些方面JFIF是JIF標準的cutdown版本因為它指定某些限制(例如標準彩色空間)，而在其他方式它是JIF引伸由於標準 應用段 倒栽跳水。 原始的JFIF標準狀態的文獻：

JPEG文件互換格式是使JPEG bitstreams被交換在各種各樣的平臺和應用之間的一個最小的文件格式。 這個最小的格式在TIFF JPEG規格或任何有特殊用途的文件格式不包括被發現的其中任一個先進的特點。 亦不應該它，為了這個被簡化的格式的唯一的目的將允許JPEG被壓縮的圖像交換。 [1]

使用JPEG壓縮的圖像文件共同地稱「JPEG歸檔」。 給「JPEG文件」寫的多數圖像捕獲設備(例如數字照相機)和多數圖像編輯軟件程序在實際上創造一個文件 JFIF 並且/或者 Exif 格式[2].

嚴格上講， JFIF和Exif標準是不相容的，因為他們其中每一指定他們的倒栽跳水首先出現。 實踐上，多數JPEG文件以Exif格式包含在Exif倒栽跳水之前的小JFIF倒栽跳水。 雖然更新的讀者解碼以下Exif倒栽跳水，這允許更老的讀者正確地處理更舊的格式JFIF倒栽跳水。

JPEG文件擴展名

最共同 文件名擴展 為使用JPEG壓縮的文件是 .jpg 并且 .jpeg，雖然也使用.jpe、.jfif和.jif。 被埋置在其他文件類型- JPEG數據也是可能的 TIFF 編碼文件經常埋置一個JPEG圖像作為a 指圖 主要圖像。

顏色外形

許多JPEG文件埋置ICC顏色外形(彩色空間). 常用的顏色外形包括 sRGB 并且 Adobe RGB. 由於這些彩色空間使用非線性變革， 力學範圍 8位JPEG文件約為11 中止.

然而，很大數量的應用不能應付JPEG顏色外形和簡單地忽略他們。 (即： 嵌心挾辮帶和所有網瀏覽器，不包括蘋果計算機公司徒步旅行隊)。

句法和結構

JPEG圖像包含一個序列 標誌每哪個從0xFF字節開始通過字節表明跟隨了什麼樣的標誌它是。 有些標誌包括那些二個字節; 其他由表明跟隨標誌具體酬載數據的長度二個字節跟隨。 (長度包括二個字節為長度，但不是二個字節為標誌。)有些標誌由熵被編碼的數據跟隨; 這樣標誌的長度不包括熵被編碼的數據。

在熵被編碼的數據之內，在所有0xFF字節以後， 0x00字節被編碼器插入在下個字節之前，因此那裡不看來是標誌，什么都沒有意欲。 譯碼器必須跳這個0x00字節。 這個技術，叫 字節充塞只被申請於熵被編碼的數據，不於標誌酬載數據。

共同的JPEG標誌
短的名字 字節 酬載 名字 評論
SOI 0xFFD8 無 圖像開始
SOF0 0xFFC0 易變的大小 開始框架(基礎線DCT) 表明這是基礎線基於DCT的JPEG，并且指定寬度、組分的高度、數字和組分二段抽樣(即， 4:2 ：0)。
SOF2 0xFFC2 易變的大小 開始框架(進步DCT) 表明這是進步基於DCT的JPEG，并且指定寬度、組分的高度、數字和組分二段抽樣(即， 4:2 ：0)。
DHT 0xFFC4 易變的大小 定義Huffman表 指定一個或更多huffman桌。
DQT 0xFFDB 易變的大小 定義量子化表 指定一個或更多量子化桌。
DRI 0xFFDD 2個字節 定義再開始間隔時間 指定間隔時間在RST之間n 標誌，在macroblocks。
SOS 0xFFDA 易變的大小 掃瞄開始 開始圖像的由上至下的掃瞄。 在基礎線DCT JPEG圖像，一般有唯一掃瞄。 進步DCT JPEG圖像通常包含多掃瞄。 這個標誌指定數據哪個切片它將包含和由熵被編碼的數據立刻跟隨。
RSTn 0xFFDn 易變的大小 再開始 插入了每 r macroblocks， r 是DRI標誌設置的再開始間隔時間。 沒使用，如果沒有DRI標誌。 n標誌代碼的低落4位，週期從0到7。
APPn 0xFFEn 易變的大小 有特殊用途 例如， Exif JPEG文件在嚴密基於的結構使用一個APP1標誌存放變數據，被計劃 TIFF.
COM 0xFFFE 易變的大小 評論 包含文本評論。
EOI 0xFFD9 無 圖像的結尾

[3]

有其他 框架開始 介紹其他种JPEG的標誌。

因為幾個供營商也許使用同一APPn 標誌類型，有特殊用途的標誌從標準經常開始或供營商名字(即， 「Exif」或「Adobe」)或一些其他辨認串。

在再開始標誌，阻攔對阻攔重新設置的預報因子可變物，并且bitstream同步到字節界。 再開始標誌為補救提供手段在bitstream錯誤以後。 因為macroblocks奔跑在再開始標誌之間也許獨立地被解碼，這些奔跑也許平行被解碼。

JPEG編解碼器例子

雖然JPEG文件可以被輸入以各種各樣的方式，它通常做以JFIF內碼。 內碼過程包括幾步：

  1. 顏色的表示法在圖像被轉換從 RGB YCbCr包括一 luma 組分(y)，代表亮光和二 色度 組分， (鈳和哥斯達黎加)，代表顏色。 這步有時跳。
  2. 因素減少色度數據的決議，通常2。 這反射事實眼睛對美好的顏色細節是較不敏感的比對美好的亮光細節。
  3. 圖像被分裂成8×8映像點塊，并且為每個塊，每一Y、鈳和哥斯達黎加數據接受a 分離餘弦變換 (DCT)。 DCT於a是相似的 傅立葉變換 在感覺它導致一种空間頻率光譜。
  4. 頻率組分的高度是 使量子化. 人的視覺是much more敏感對在顏色或亮光上的小變化大區域比對高頻率亮光變異力量。 所以，高頻率組分的巨大比低頻率組分存放以更低的準確性。 編碼器(例如50%或95%)影響的質量設置在何種程度上減少每個頻率組分的決議。 如果使用一個過份地低品質設置，一共放棄高頻率組分。
  5. 發生的數據為所有8×8塊進一步壓縮以損失算法，變形 Huffman內碼.

解碼處理相反這些步。 在這個部分剩下的人，內碼和解碼過程較詳細地被描述。

內碼

許多選擇在JPEG標準不是常用的，和如上所述，多數圖像軟件用途更加簡單的JFIF格式，當創造JPEG文件時，尤其指定編碼方法。 這一個簡要說明其中一個內碼更加共同的方法，當適用於有24的輸入時 位每個映像點 (八每一 紅色，綠色和藍色). 這個特殊選擇是a lossy數據壓縮 方法。

彩色空間變革

首先，應該轉換圖像從 RGB 入不同 彩色空間 叫 YCbCr. 它有三個組分Y，鈳和哥斯達黎加： Y組分代表映像點，鈳的亮光，并且哥斯達黎加組分代表 色差 (分裂成藍色和紅色組分)。 這是彩色空間和使用一樣 數字式彩色電視 並且數字式錄影包括 錄影DVDs和於顏色在類似物代表的方式是相似的 PAL 錄影和 MAC 但不由類似物 NTSC使用 YIQ 彩色空間。 YCbCr彩色空間轉換允許更加偉大的壓縮，不用重大作用對感知圖像質量(或更加巨大的感知圖像質量為同樣壓縮)。 壓縮是高效率作為亮光信息，是重要對圖像的最後的感知質量，被限制對單路，嚴密代表人的視覺系統。

這轉換嚮YCbCr在JFIF標準指定，并且應該執行為了發生的JPEG文件能有最大兼容性。 然而，一些JPEG實施在「最優質的」方式下在不運用這步和改為不保留顏色信息 RGB顏色模式[引證需要]圖像在分開的渠道被存放為紅色，綠色和藍色光亮的地方。 如果文件大小是問題，這導致較少高效率的壓縮和可能不會使用。

Downsampling

由於密度顏色和亮光敏感感受器官在肉眼，人在一個圖像(Y組分)的亮光能看可觀地更加美好的細節比在圖像的顏色(鈳和哥斯達黎加組分)。 使用這知識，編碼器可以被設計更加高效率地壓縮圖像。

變革到裡 YCbCr顏色模式 使能下一個步驟，是減少鈳和哥斯達黎加組分的空間分辨率(叫「downsampling「或」色度二段抽樣"). downsampling在JPEG可以完成的比率是 4:4:4 (沒有downsampling)， 4:2:2 (由因素2減少在水平的方向)和通常 4:2:0 (由因素2減少在水平和垂直的方向)。 為壓縮過程的其餘， Y、鈳和哥斯達黎加被處理分開地和以非常相似的方式。 Downsampling色度組分節省圖像採取的33%或50%空間，无需猛烈影響感知圖像質量。

塊分裂

以後 二段抽樣其中每一 渠道 必須分裂成8×8塊(映像點)。 如果數據為渠道不代表塊的整數數字那麼編碼器必須用假的數據的某種形式填裝不完全區組的剩餘的範圍：

  • 填裝邊緣映像點用一種固定的顏色(典型地黑色)創造黑暗的人工製品沿邊界的可看見的部分
  • 重覆邊緣映像點是避免可看見的邊界的一個共同，但非優選的技術，但它仍然創造人工製品以被填裝的細胞的色度學
  • 一個更好的戰略是使用保存可看見的映像點的DCT系數的顏色填裝映像點，至少為低頻率部分(例如填裝用可看見的部分的平均顏色將保存第一個DC系數，但最佳的配件下二個AC系數將導致好結果與較不可看見的8×8細胞邊緣沿邊界)。

分離餘弦變換

其次，每個組分(Y，鈳，哥斯達黎加)每個8×8塊被轉換成a 頻率領域 表示法，使用一個正常化，二維類型II 分離餘弦變換 (DCT)。

为例，一這樣8×8 8位subimage也許是：

\開始{bmatrix} 52 & 55 & 61 & 66 & 70 & 61 & 64 & 73 \ \ 63 & 59 & 55 & 90 & 109 & 85 & 69 & 72 \ \ 62 & 59 & 68 & 113 & 144 & 104 & 66 & 73 \ \ 63 & 58 & 71 & 122 & 154 & 106 & 70 & 69 \ \ 67 & 61 & 68 & 104 & 126 & 88 & 68 & 70 \ \ 79 & 65 & 60 & 70 & 77 & 68 & 58 & 75 \ \ 85 & 71 & 64 & 59 & 55 & 61 & 65 & 83 \ \ 87 & 79 & 69 & 68 & 65 & 76 & 78 & 94 \末端{bmatrix}

在計算subimage的DCT之前，它的灰色價值從一個正面範圍被轉移到被集中的一个大約零。 為一個8位圖像每個映像點有256可能的價值： [0,255]. 要集中大約零由一半減去可能的價值的數量或者128是必要的。

\ frac {{被咬住的} 2^} {2} = \ frac {2^8} {2} = 2^7 = 128

減去128從每映像點價值產生映像點價值 [− 128,127]

\開始{列陣} {c} x \ \ \ longrightarrow \ \ \開始{bmatrix} -76 & -73 & -67 & -62 & -58 & -67 & -64 & -55 \ \ -65 & -69 & -73 & -38 & -19 & -43 & -59 & -56 \ \ -66 & -69 & -60 & -15 & 16 & -24 & -62 & -55 \ \ -65 & -70 & -57 & -6 & 26 & -22 & -58 & -59 \ \ -61 & -67 & -60 & -24 & -2 & -40 & -60 & -58 \ \ -49 & -63 & -68 & -58 & -51 & -60 & -70 & -53 \ \ -43 & -57 & -64 & -69 & -73 & -67 & -63 & -45 \ \ -41 & -49 & -59 & -60 & -63 & -52 & -50 & -34 \結束{bmatrix} \結束{列陣} \四列穗大麥\ downarrow y

下一個步驟將採取二維DCT，給：

\ G_ {u， v} = \阿爾法(u) \阿爾法(v) \ sum_ {x=0} ^7 \ sum_ {y=0} ^7 g_ {x， y} \ COS \被留下的[\ frac {\ pi} {8} \被留下(x+ \ frac {1} {2} \正確) u \正確] \ COS \被留下的[\ frac {\ pi} {8} \被留下(y+ \ frac {1} {2} \正確) v \正確]

那裡

  • \ u 是水平 空間頻率為整數 \ 0 \ leq u < 8.
  • \ v 是垂直的空間頻率，為整數 \ 0 \ leq v < 8.
  • \ alpha_p (n) = \開始{案件} \ sqrt {\ frac {1} {8}}， & \ mbox {如果} n=0 \ \ \ sqrt {\ frac {2} {8}}， & \ mbox {否則} \末端{案件} 是正常化的作用
  • \ g_ {x， y} 映像點價值在座標 \ (x， y)
  • \ G_ {u， v} DCT系數在座標 \ (u， v)

如果我們在我們的矩陣上面，然後執行這變革在周圍到最近的整數，我們得到

\開始{列陣} {c} u \ \ \ longrightarrow \ \ \開始{bmatrix} -415 & -30 & -61 & 27 & 56 & -20 & -2 & 0 \ \ 4 & -22 & -61 & 10 & 13 & -7 & -9 & 5 \ \ -47 & 7 & 77 & -25 & -29 & 10 & 5 & -6 \ \ -49 & 12 & 34 & -15 & -10 & 6 & 2 & 2 \ \ 12 & -7 & -13 & -4 & -2 & 2 & -3 & 3 \ \ -8 & 3 & 2 & -6 & -2 & 1 & 4 & 2 \ \ -1 & 0 & 0 & -2 & -1 & -3 & 4 & -1 \ \ 0 & 0 & -1 & -4 & -1 & 0 & 1 & 2 \結束{bmatrix} \結束{列陣} \四列穗大麥\ downarrow v

注意上面左角落的相當大價值。 這是 DC系數. 剩餘的63個系數稱AC系數。 DCT臨時地增加圖像的位深度，因為一個8位或組分圖像的DCT系數佔去11或12位(根據DCT演算的保真度)存放。 這也許強迫編解碼器臨時地使用16位容器舉行這時加倍圖像表示法的正式大小這些系數。 DCT的好處是它的傾向聚集大多數信號在結果的一個角落，和可以被看見以上。 跟隨的量子化步強調這個作用，當同時使DCT系數降低的大小到8位或較少，造成一個信號以包含零時的一個大落後的區域熵階段可能簡單地投擲。 因為典型地圖像的仅一個非常小部分在指定時候被存放以充分的DCT形式在內碼期間或解碼過程，在大小的臨時增量在這個狀況下不是表現關心為多數JPEG實施。

量子化

肉眼是擅長於看小區別 亮光 在一個相對地大區域，但不那麼擅長於區別高頻率亮光變異的確切的力量。 這個事實在高頻率組分允許你逃脫偉大減少信息量。 這由簡單劃分每個組分由一個常數為那個組分，然後四捨五入在頻域完成到最近的整數。 這是主要lossy操作在整體過程中。 由於此，它典型地是許多更高的頻率組分四捨五入到零的盒，并且許多休息成為小正面或負數，採取許多少量位對商店。

一典型 量子化矩陣如指定在原始的JPEG標準[4]是如下：

\開始{bmatrix} 16 & 11 & 10 & 16 & 24 & 40 & 51 & 61 \ \ 12 & 12 & 14 & 19 & 26 & 58 & 60 & 55 \ \ 14 & 13 & 16 & 24 & 40 & 57 & 69 & 56 \ \ 14 & 17 & 22 & 29 & 51 & 87 & 80 & 62 \ \ 18 & 22 & 37 & 56 & 68 & 109 & 103 & 77 \ \ 24 & 35 & 55 & 64 & 81 & 104 & 113 & 92 \ \ 49 & 64 & 78 & 87 & 103 & 121 & 120 & 101 \ \ 72 & 92 & 95 & 98 & 112 & 100 & 103 & 99 \末端{bmatrix}

使量子化的DCT系數計算與

B_ {j， k} = \ mathrm {圓} \被留下(\ frac {A_ {j， k}} {Q_ {j， k}} \正確) \ mbox {為} j=0,1,2， \ cdots， N_1-1; k=0,1,2， \ cdots， N_2-1

那裡 A 是unquantized DCT系數; Q 量子化矩陣上面; 并且 B 是使量子化的DCT系數。 (筆記這 沒有方式 矩陣增殖.)

使用這個量子化矩陣與DCT系數矩陣從上述結果在：

\開始{bmatrix} -26 & -3 & -6 & 2 & 2 & -1 & 0 & 0 \ \ 0 & -2 & -4 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 \ \ -3 & 1 & 5 & -1 & -1 & 0 & 0 & 0 \ \ -4 & 1 & 2 & -1 & 0 & 0 & 0 & 0 \ \ 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \ \ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \ \ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \ \ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \末端{bmatrix}

例如，使用−415 (DC系數)和四捨五入到最近的整數

\ mathrm {圓} \被留下的( \ frac {- 415} {16} \正確) = \ mathrm {圓} \離開( -25.9375 \正確) = -26

熵編制程序

主要文章： 熵內碼

熵編制程序是一種特殊格式 lossless數據壓縮. 它在「之字形」順序使用介入安排圖像組分 跑長度內碼 (RLE)一起編組相似的頻率的算法，插入長度編制程序零，然後使用 Huffman編制程序 在什麼被留下。

JPEG標準也准許，但不要求，用途 算術編制程序數學上是優勝者到Huffman編制程序。 然而，這個特點，當它包括，很少使用 專利 并且，因為它是更慢的輸入和解碼與Huffman編制程序比較。 算術編制程序典型地使文件大約5%更小。

之字形序列為以上被量子化的系數如下所示。 (顯示的格式為舒適是正義的瞭解或觀看。)

−26
−3 0
−3 −2 −6
2 −4 1 −4
1 1 5 1 2
−1 1 −1 2 0 0
0 0 0 −1 −1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0
0 0
0

如果我th塊由Bi代表，并且位置在每個塊之內代表由(p， q) p = 0， 1，…， 7，并且的地方q = 0， 1，…， 7，則所有系數在DCT圖像可以代表作為雙(p， q)。 因此，在上述計劃，內碼映像點定貨(為我th塊)是雙(0,0)，雙(0,1)，雙(1,0)，雙(2,0)，雙(1,1)，雙(0,2)，雙(0,3)，雙(1,2)等等。

這個內碼方式稱基礎線 連續 內碼。 也基礎線JPEG支持 進步 內碼。 當連續內碼每次輸入一個唯一塊的系數(以之字形方式)時，進步內碼在一个輸入所有塊相似被安置的系數去，由所有塊下個被安置的系數跟隨，等等。 如此，如果圖像被劃分成N 8×8塊{B0， B1， B2，…， Bn1}，然後進步內碼輸入雙(0,0)為所有塊，即，為所有i = 0， 1， 2，…， N-1。 這由輸入所有塊雙(0,1)系數跟隨，跟隨由Bi (1,0) - th系數所有塊，然後雙(0,2) -所有塊th系數，等等。 應該這裡注意它，一旦所有相似被安置的系數被輸入了，將被輸入的下個位置是發生其次在之字形遍歷的那個如被表明在圖上面。 它被發現基礎線進步JPEG內碼在每「掃瞄」通常給更好的壓縮與基礎線連續JPEG比較由於能力為不同的頻率使用(如下所示)被剪裁的不同的Huffman桌或「通過」 (包括相似被安置的系數)，雖然區別不是太大。

在文章的其餘，它假設，引起的系數樣式歸結於連續方式。

為了輸入以上引起的系數樣式， JPEG使用Huffman內碼。 當剩餘的系數是零時， JPEG有一個特別Huffman暗語為過早結束序列。

使用這個特別暗語： 「EOB」，序列成為：

−26
−3 0
−3 −2 −6
2 −4 1 −4
1 1 5 1 2
−1 1 −1 2 0 0
0 0 0 −1 −1 EOB

JPEG的其他暗語代表(a)數量的重大位一個系數，包括標誌和(b)跟隨它連貫零的系數的數量的組合。 (一旦您知道多少位期望，它採取1位代表選擇{- 1， +1}，代表選擇的2位{- 3， -2， +2， +3}，等等。)在我們的例子塊，大多使量子化的系數是沒有由零的系數立刻跟隨的小數字。 這些更多頻繁案件將由更短的暗語代表。

JPEG標準提供通用Huffman桌; 編碼器在被輸入的圖像也許也選擇引起為實際頻率分佈優選的Huffman桌。

壓縮比和人工製品

發生的壓縮比可以根據需要變化被是更或較不進取的在用於量子化階段的除數。 十到一壓縮通常導致不可能由眼睛區別與原物的圖像。 100到一壓縮通常是可能的，但分明地看 artifacted 與原物比較。 壓縮的適當級別取決於圖像將被投入的用途。

使用的那些人 萬維網 可以熟悉不規則性以著名 壓縮人工製品 那出現於JPEG圖像。 這些歸結於JPEG算法的量子化步。 他們在眼睛附近是特別引人註目的在面孔的圖片。 他們可以被選擇底層減少 壓縮; 他們也許被保存圖像消滅使用a lossless 文件格式，為攝影圖像這通常雖則導致更大的文件大小。 壓縮人工製品使低品質JPEGs不能接受為存放 heightmaps. 圖像生成以光芒追蹤的節目在地形有引人註目的短而堅實的形狀。

有些節目允許用戶變化各自的塊是壓縮的數額。 更強的壓縮被申請於顯示少量人工製品圖像的區域。 這樣手工減少JPEG文件大小以質量較少損失是可能的。

從量子化階段 總 結果在信息， JPEG標準損失總是有損壓縮編解碼器。 (信息在量子化和環繞丟失浮點數。)，即使量子化矩陣是a 一个的矩陣信息在環繞的步更將丟失。

解碼

顯示圖像的解碼包括做所有在上面在背面。

採取DCT系數矩陣(在增加DC系數的區別以後)

\開始{bmatrix} -26 & -3 & -6 & 2 & 2 & -1 & 0 & 0 \ \ 0 & -2 & -4 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 \ \ -3 & 1 & 5 & -1 & -1 & 0 & 0 & 0 \ \ -4 & 1 & 2 & -1 & 0 & 0 & 0 & 0 \ \ 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \ \ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \ \ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \ \ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \末端{bmatrix}

并且採取 詞條為詞條產品 與量子化矩陣從上述結果

\開始{bmatrix} -416 & -33 & -60 & 32 & 48 & -40 & 0 & 0 \ \ 0 & -24 & -56 & 19 & 26 & 0 & 0 & 0 \ \ -42 & 13 & 80 & -24 & -40 & 0 & 0 & 0 \ \ -56 & 17 & 44 & -29 & 0 & 0 & 0 & 0 \ \ 18 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \ \ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \ \ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \ \ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \末端{bmatrix}

哪些嚴密類似原始的DCT系數矩陣為上面左部分。 採取相反DCT (類型III DCT)導致一個圖像以價值(仍然轉移下來由128)

\開始{bmatrix} -68 & -65 & -73 & -70 & -58 & -67 & -70 & -48 \ \ -70 & -72 & -72 & -45 & -20 & -40 & -65 & -57 \ \ -68 & -76 & -66 & -15 & 22 & -12 & -58 & -61 \ \ -62 & -72 & -60 & -6 & 28 & -12 & -59 & -56 \ \ -59 & -66 & -63 & -28 & -8 & -42 & -69 & -52 \ \ -60 & -60 & -67 & -60 & -50 & -68 & -75 & -50 \ \ -54 & -46 & -61 & -74 & -65 & -64 & -63 & -45 \ \ -45 & -32 & -51 & -72 & -58 & -45 & -45 & -39 \末端{bmatrix}

并且加128到每個詞條

\開始{bmatrix} 60 & 63 & 55 & 58 & 70 & 61 & 58 & 80 \ \ 58 & 56 & 56 & 83 & 108 & 88 & 63 & 71 \ \ 60 & 52 & 62 & 113 & 150 & 116 & 70 & 67 \ \ 66 & 56 & 68 & 122 & 156 & 116 & 69 & 72 \ \ 69 & 62 & 65 & 100 & 120 & 86 & 59 & 76 \ \ 68 & 68 & 61 & 68 & 78 & 60 & 53 & 78 \ \ 74 & 82 & 67 & 54 & 63 & 64 & 65 & 83 \ \ 83 & 96 & 77 & 56 & 70 & 83 & 83 & 89 \末端{bmatrix}

這是未壓縮的subimage，并且可以與原始的subimage比較(也看圖像在右邊)通過採取區別(原始的−未壓縮)結果按錯誤價值

\開始{bmatrix} -8 & -8 & 6 & 8 & 0 & 0 & 6 & -7 \ \ 5 & 3 & -1 & 7 & 1 & -3 & 6 & 1 \ \ 2 & 7 & 6 & 0 & -6 & -12 & -4 & 6 \ \ -3 & 2 & 3 & 0 & -2 & -10 & 1 & -3 \ \ -2 & -1 & 3 & 4 & 6 & 2 & 9 & -6 \ \ 11 & -3 & -1 & 2 & -1 & 8 & 5 & -3 \ \ 11 & -11 & -3 & 5 & -8 & -3 & 0 & 0 \ \ 4 & -17 & -8 & 12 & -5 & -7 & -5 & 5 \末端{bmatrix}

以大約每映像點的5價值平均绝對誤差(即， \ frac {1} {64} \ sum_ {x=1} ^8 \ sum_ {y=1} ^8 |e (x， y)| = 4.8125).

錯誤是最引人註目的在底部左角落，底部左映像點比映像點變得黑暗在它的直接右邊。

必需的精確度

JPEG內碼不固定為需要的精確度輸出壓縮的圖像。 相反， JPEG標準(並且獲得的MPEG標準)有非常解碼的嚴密的精確度要求，包括解碼的過程(可變長解碼，相反DCT，產品的dequantization，重正常化的所有部分); 產品從參考算法不能超出：

  • 最大值1位區別為每個映像點組分
  • 低中誤差在每個8×8映像點塊
  • 非常低平均誤差在每個8×8映像點塊
  • 非常低中誤差在整體圖像
  • 極端低平均誤差在整體圖像

這些主張在大套被測試被隨機化的輸入圖像，處理最壞情況。 看IEEE 1880-1990標準作為參考。 這在譯碼器的實施有後果，并且它是極端重要的，因為一些內碼過程(著名地用於圖像內碼序列像MPEG)在編碼器邊需要能修建，參考被解碼的圖像。 為了支持8位精確度每映像點組分產品， dequantization和相反DCT在優化譯碼器變換典型地實施以至少14位精確度。

JPEG壓縮的作用

JPEG壓縮人工製品很好混和入相片與詳細的不均勻的紋理，允許更高的壓縮比。 通知怎麼更高的壓縮比在圖像的左上部角落首先影響高頻率紋理，并且怎麼contrasting線變得更加模糊。 非常高壓縮比嚴厲地影響圖像的質量，雖然整體顏色和圖像形式是可認識的。 然而，顏色精確度遭受(為肉眼)比等高精確度(根據光亮)。 這辯解事實在分離光亮的顏色模式應該首先變換圖像從色彩信息，在二段抽樣也許也使用品質降低的量子化)之前的色彩飛機(為了保存光亮飛機的精確度與更多信息位。

樣品相片

對於信息，如下未壓縮的24位RGB數位映像的圖像(73,242個映像點)將要求219,726個字節(除了其他信息倒栽跳水)。 filesizes下面表明包括內部JPEG信息倒栽跳水和有些變數據。 為充分的質量圖像(Q=100)，大約每個顏色映像點8.25位需要。 在grayscaled圖像，最小限度於每個映像點6.5位是足够(可比較的Q=100質量顏色信息要求大約25%編碼位)。 如下充分的質量圖像(Q=100)被輸入在每個顏色映像點9位，中等品質圖像(Q=25)用途每個顏色映像點1位。 為多數應用，質量因素不應該去在每個映像點(Q=12.5) 0.75位以下，如是由低品質圖像展示的。 圖像在最低的質量只使用每個映像點0.13位，并且顯示非常惡劣的顏色，它可能只是能用的在二段抽樣以後到更低的顯示大小。

注： 上述圖像不是 IEEE / CCIR / EBU 測試圖像和編碼器設置是沒指定或可利用的。
圖像 質量 大小(字節) 評論
充分的質量(Q = 100) 83,261 極端較小人工製品
一般質量(Q = 50) 15,138 subimage人工製品的最初的標誌
中等品質(Q = 25) 9,553 更強的人工製品; 高分辨率信息損失
低品質(Q = 10) 4,787 嚴厲高頻率損失; 人工製品在subimage界限(「macroblocking」)是顯然的
最低的質量(Q = 1) 1,523 顏色和細節極端損失; 葉子是幾乎無法認出的

中間質量相片用途仅六分之一倉庫面積，但有細節或可看見的人工製品一點引人註目的損失。 然而，一旦壓縮某一門限通過，壓縮的圖像展示越來越可看見的瑕疵。 看文章 率畸變理論 為這個門限作用的一個數學解釋。

潛在的專利問題

在 2002 Forgent網絡 斷言它擁有了和強制執行 專利 權利在JPEG技術，出現從歸檔了的專利 10月27日, 1986和授予 10月6日, 1987 (美國. 專利4,698,672 ). 公告創造了狂怒回憶 Unisys『試圖斷言它的權利在GIF圖像壓縮標準。

2002年JPEG委員會調查了專利要求并且認為他們無效了 前衛藝術.[5] 其他也認為， Forgent沒有包括JPEG的一個專利。[6] 然而，之間 2002 并且 2004 Forgent能獲得關於US$105百萬通過准許他們的專利對大約30家公司。 在2004年4月， Forgent起訴其他31家公司強制執行更加進一步的執照付款。 在同年的7月， 21家大規模計算機公司財團歸檔了一countersuit，打算無效專利。 與其他主要計算機公司對比例如索尼和Philips，微軟發射了一個主要訴訟反對Forgent。 在2006年2月， 美國給予專利和商標辦公室 同意應請求再檢查Forgent的JPEG專利 公開專利基礎.[7] 在 5月26日, 2006 USPTO發現了專利無效根據前衛藝術。 USPTO也發現Forgent知道關於 前衛藝術和沒有告訴專利局，做任何呼籲復原專利高度不太可能成功。[8]

1994年Forgent也擁有歐洲專利局授予的一個相似的專利，雖然它是不明的多麼可執行它是。[9]

自 10月27日, 2006美國。 專利的20年期限在Forgent 11月2006年，看上去到期了，和同意摒棄專利要求的執行反對對JPEG標準的用途。[10]

JPEG委員會有作為他們的標準它的明確目標的之一(特別是他們的基礎線方法)是作為工具作用的沒有牌照費的付款，并且他們獲取適當的執照為他們即將來臨 JPEG 2000年 標準從20大組織。

開始在2007年8月，另一家公司，全球性專利藏品， LLC聲稱它的專利(美國. 專利5,253,341 )，由JPEG圖像下載違犯在網站或通過電子郵件。 如果不無效，這個專利可能適用於顯示JPEG圖像的所有網站。 專利在跟隨7年的複審的7月2007日湧現了被美國。 專利所有最初的要求被取消的專利和商標辦公室，但是一個另外的要求(要求17)被證實了。[11] 在它的跟隨複審的前二個訴訟，兩個在芝加哥，伊利諾伊歸檔了，全球性專利藏品起訴了綠灣包裝員、CDW、Motorola、蘋果計算機公司、Orbitz、Officemax，毛蟲，卡拉服特和Peapod作為被告。 第三項訴訟在2007年12月5日被提出了在南佛羅里達反對ADT Security Services， AutoNation， Florida Crystals Corp.， HearUSA， MovieTickets.com， Ocwen Financial Corp。 并且輪胎王國和第四個訴訟在2008年1月8日在南佛羅里達反對Boca Raton手段&俱樂部。 第五項訴訟在內華達被提出了反對全球性專利藏品。 Zappos.com提出那項訴訟，公司，涉嫌由全球性專利藏品威脅，并且尋找一個司法聲明『341專利是無效和沒違犯。 專利所有者也使用專利起訴或威脅寬廣的軟件專利的坦率的評論家，包括Gregory Aharonian[12] 并且網站blog的匿名操作員以「專利拖釣跟蹤儀著名」。[13] 在2007年12月21日，芝加哥的專利律師Vernon Francissen要求美國。 再檢查『341專利的單一剩餘的要求的專利和商標辦公室根據新的前衛藝術。[14] 在2008年3月5日，美國。 專利和商標辦公室同意再檢查『341給予專利，發現新的前衛藝術提出了堅固新的問題關於專利的有效性。[15] 根據複審，被指責的infringers在四五中等待訴訟移動暫停他們的情況等待美國的完成。 專利和商標『341專利的辦公室的回顧。 Niro、Scavone、Haller & Niro是代表全球性專利藏品的律師事務所。

標準

  • JPEG (lossy和lossless) ： ITU-T T.81， ISO/IEC是10918-1
  • JPEG (引伸) ： ITU-T T.84
  • JPEG-LS (lossless，改善) ： ITU-T T.87， ISO/IEC是14495-1
  • JBIG (黑白圖片) ： ITU-T T.82， ISO/IEC是11544-1
  • JPEG 2000年 (JPEG/JPEG-LS後繼者) ： ITU-T T.800， ISO/IEC是15444-1
  • JPEG-2000 (引伸) ： ITU-T T.801

參見

參考

  1. ^ http://www.w3.org/Graphics/JPEG/jfif3.pdf JFIF文件格式作為PDF
  2. ^ 湯姆車道(1999-03-29). JPEG圖像壓縮常見問題解答. 檢索 2007-09-11. (q。 14: 「為什麼所有論據關於文件格式？」)
  3. ^ 第36頁
  4. ^ 仍然JPEG圖像壓縮標準，總結由Gregory ・ K。 華萊士 (Gzipped 附言 文件)
  5. ^ 關於最近專利要求
  6. ^ JPEG和JPEG2000 -在專利技術之間的爭吵和變動 (檔案)
  7. ^ 商標辦公室再檢查Forgent JPEG專利. Publish.com (2月3日, 2006). 檢索 2007-07-21.
  8. ^ USPTO ： 最寬廣的要求Forgent斷言反對JPEG標準無效. Groklaw.net (5月26日, 2006). 檢索 2007-07-21.
  9. ^ 編碼制為減少多餘
  10. ^ JPEG專利要求投降了. 公開專利基礎(11月2日, 2006). 檢索 2006-11-03.
  11. ^ 單方面複審證明為美國。 專利沒有。 5,253,341
  12. ^ [ http://eupat.ffii.org/pikta/xrani/rozmanith/index.en.html Rozmanith ： 使用軟件專利沉默評論家]
  13. ^ 說出拖釣跟蹤儀名字的富饒$5,000 ： 光芒Niro想要知道誰認為所有那些討厭的事關於他
  14. ^ 狩獵拖釣： USPTO要求再檢查寬廣的圖像專利
  15. ^ 美國. 專利局-在5,253,341 C1授予複審

外部鏈接

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