SAP 126. DESARROLLO TECNOLÓGICO MARIANA NÚÑEZ GARCÍA

Antes de Internet

La industria gráfica utilizaba archivos digitales con la mayor cantidad de información posible, para

mantener valores de resolución de impresión

óptimos.

Con la llegada de INTERNET surge la necesidad de pasar

del diseño impreso al diseño web y por tanto, de

transformar esos archivos grandes y pesados, en

archivos pequeños para transmitir y subir

rápidamente a la red.

1980

• Tanto la CCITT (ahora ITU-T: Telecommunication Standardization Sector) como la ISO (International Organization for Standardization) tenían ya grupos formados de normalización para la codificación de la imagen.

1983

• ISO inicia investigaciones en el campo de la compresión, en un intento de encontrar métodos para agregar gráficos de calidad fotográfica a los terminales de texto de la época.

1986• El ITU-T desarrolla métodos de compresión destinados al envío de faxes.

• Estos dos grupos se unen para crear el Joint Photographic Expert Group (JPEG),y comienzan a trabajar en un proyecto conjunto para la compresión de imágenes.

1992

• Surge el primer estándar de compresión digital y codificación de imágenes fijas.

• norma ISO / IEC IS 10918-1 | Recomendación ITU-T T. 81

• El ponerse en práctica como software libre y ser lanzado como paquete de código abierto fue clave del éxito de JPEG, el cual fue incorporado rápidamente por muchas empresas en una gran variedad de productos:

Editores de imágenesNavegadores de

internetSistemas operativos

• Estándar T. 83

• Pruebas de cumplimiento (normas y controles para la conformidad del software).

1994

• Estándar T. 84

• Extensiones (un conjunto de extensiones para mejorar el estándar inicial, incluyendo el formato de archivo SPIFF).

1996 • Estándar T. 86

• Registro de perfiles JPEG, perfiles SPIFF, marcadores APPn, tipos de compresión SPIFF y autorizaciones de registro (REGAUT) Métodos para el registro de algunos de los parámetros utilizados para extender JPEG .

1998

Desde entonces el comité de expertos sigue trabajando en la mejora del algoritmo incial de compresión.

• Estándar T. 871

• JPEG File Interchange Format (JFIF): Formato popular que ha sido el formato de archivo de-facto para las imágenes codificadas por el estándar JPEG. En 2009, el Comité JPEG estableció formalmente un Grupo Ad Hoc para estandarizar JFIF como JPEG.

2011

• Estándar T. 872

• Aplicación a sistemas de impresión: Especifica un subconjunto de características y herramientas de aplicación para el intercambio de imágenes codificadas de acuerdo con la ISO / IEC 10918-1 para la impresión.

2012 • Existen variantes del estándar JPEG, algunas de ellas comprimen la imagen sin pérdida de datos:JPEG 2000, JPEG-LS, JBIG, JBIG2, JPEG XR y Lossless JPEG.

• El problema de estas variantes ha sido su escaso uso y no estar ampliamente admitidas por programas de visualización de páginas web.

JPEG es un algoritmo diseñado para comprimir imágenes.

JPEG es también el formato de archivo que utiliza este algoritmo para almacenar las imágenes comprimidas.

JPEG sólo trata imágenes fijas, aunque existe un estándar relacionado llamado MPEG para vídeos.

El formato de archivos JPEG se abrevia frecuentemente .jpg debido a que algunos sistemas operativos sólo aceptan tres letras de extensión.

Un algoritmo se puede definir como una secuencia de pasos, acciones,operaciones, etc. que nos permiten solucionar un problema.

El objetivo de la compresión de una imagen es reducir los datosredundantes e irrelevantes de la misma con la menor pérdida posible,para permitir su almacenamiento o transmisión de forma eficiente.

La compresión puede ser:

Sin pérdida de calidad LOSSLESS

Con pérdida de calidad LOSSY

JPEG

ZIP

JPEG

ZIP

JPEG

Compresión con pérdida de calidad

Compresión

sin pérdida de calidad

Significa que al utilizar la imagen tras la compresión, no obtenemos exactamente la misma imagen que

teníamos antes de la compresión.

La información reconstruida es solo una aproximación de la información original.

Acepta una pérdida de datos para poder mejorar el factor de compresión.

La elevada relación entre compresión y calidad es el motivo por el cual este sistema de compresión JPEG es el más utilizado en imágenes fotográficas.

• Los datos originales son transformados de tal forma que se simplifican (sin posibilidad de regreso a los datos originales).

Por códecs de transformación

• Los datos originales son analizados para predecir el comportamiento de los mismos. Después se compara con la realidad, codificando el error y la información necesaria para la reconstrucción.

Por códecs predictivos

Existen dos técnicas de compresión con pérdidas (LOSSY):

JPEG

Códec (codificador-descodificador). Archivo flujo de datos o señal comprimir-recuperar Provocan pérdidas de información para conseguir un tamaño lo más pequeño posible.

JPEG

Compresión con pérdida

Por códecs de transformación

Por códecs predictivos

Compresión

sin pérdida

Se basa en dos defectos visuales del ojo humano:

1. Es mucho más sensible al cambio en la luminancia que en la crominancia; es decir, capta más claramente los cambios de brillo que de color.

2 .Nota con más facilidad pequeños cambios de brillo o tonalidad en zonas homogéneas que en zonas donde la variación es grande (donde nota simplemente un cambio brusco, pero sin poder cuantificarlo).

Explicación:

Ojo 2 tipos de células sensibles a la luz (fotorreceptores):

1.000.000 bastones (brillo)

frente a 300.000 conos (color).

Procesos involucrados:

RGB YCBCR

(YUV)SUBMUESTREO

Y CB CR

Transformada del coseno discreto:

DCT

Promediado: Cuantización

perceptual

Codificación entrópica o de

HauffmanJPEG

Procesos involucrados:

RGB YCBCR

(YUV)SUBMUESTREO

Y CB CR

Transformada del coseno discreto:

DCT

Promediado: Cuantización

perceptual

Codificación entrópica o de

HauffmanJPEG

RGB es un modelo de color basado en la mezcla por adiciónde los tres colores de luz primarios (3 canales de color).

Monitores y dispositivos gráficos:

El modo RGB asigna un valor de intensidad a cada píxel que oscilaentre 0 y 255 para cada uno de los componentes RGB de unaimagen en color.Así, un color se designa por 3 componentes:

(0,0,0) corresponde al negro puro.(255,255,255) corresponde al blanco puro.

1ºRGB Y CB CR

( Y U V )

En esta etapa no se produce ni compresión ni pérdida de información en la imagen, tan sólo un cambio en el espacio de color.

Pasamos del espacio de color RGB al espacio YCBCR , donde

podemos separar la luminancia(Y) de los dos canales de

crominancia (CB , CR).

R

G

B

Y (Luminancia)

CB CR

(Crominancia)

2ºRGB Y CB CR

(Y U V)

En esta etapa no se produce ni compresión ni pérdida de información en la imagen, tan sólo un cambio en el espacio de color.

¿Cómo lo hacemos?

Y = (0’257 x R) + (0’504 x G) + (0’098 x B) + 16 luminancia

U= CR = (0'439 x R) + (0'368 x G) - (0'071 x B) + 128 crominancia

V= CB = (0'148 x R) + (0'291 x G) + (0'439 xB) + 128 crominancia

Mediante la media ponderada de los diferentes canales RGB.

Cada componente influye en una proporción diferente.

Negro (0,0,0)

Y (brillo min. pixel) = 16

U = CR = 128

V = CB = 128

2º En esta etapa se produce la 1ª compresión con pérdida de información en la imagen (disminución de calidad).

Basado en el 1er defecto de visión del ojo humano

Se elimina parte de la información de la imagen, pero sólo en los canales de crominancia CB – CR , aprovechando que el ojo humano no es capaz de apreciarlo.

4:4:4 No hay submuestreo

4:2:2 Reducción en X a la mitad

(Lum.se mantiene, Crom. a la mitad)

4:2:0 Reducción en X e Y a la mitad

SUBMUESTREO Y CB CR

Basado en el 1er defecto de visión dl ojo humano

Transformada del coseno discreto: En esta etapa no se comprime nielimina información, tan sólo transformamos la imagen en suscomponentes frecuenciales.

La imagen se divide en bloques de 8x8 y a cada bloque se le aplica la DCT. º

Visualmente lo que le hace a la imagen es suavizar las variaciones bruscas de brillo y de color (2º defecto de visión en el ojo humano). Se elimina información de forma selectiva en base a estudios estadísticos de la visión humana.

DCT

Cuantización

Matriz de 8x8 de cada pixel Matriz tras DCT Matriz de cuantización Matriz final

Codificación entrópica

Cuantización

DCT

Post-procesado

Transformación(datos)

Cuantización Codificación

COMPRESOR

Método de Compresión

Decodificacíón

DESCOMPRESORProcesamiento

Imagenoriginal

Imagencomprimida

Imagen procesada

Gracias