1、2022-6-81内容提纲3.4.1 JPEG标准与JPEG图像3.4.2 JPEG图像格式3.4.3 JPEG图像压缩编码算法3.4.4 JPEG 2000简介2022-6-82 JPEG与JPEG图像一、ISO/IEC JPEG (Joint Photographic Experts Group)简介二、关于JPEG图像A、参参 考考 文文 献献2022-6-86 JPEG图像格式(一一) JPEG图像格式简介(二二) JFIF (JPEG File Interchange Format，即 JPEG图像文件交换格式)(三) JFIF格式图像数据分析3.4.2从从RGB转换成转换成YCbC
2、r空间时，使用下面的精确的转换关系：空间时，使用下面的精确的转换关系： Y = 256 Ey Cb = 256 ECb + 128 Cr = 256 ECr + 128其中亮度电平其中亮度电平Ey和色差电平和色差电平ECb和和ECb分别是分别是CCIR 601定义的参数。由于定义的参数。由于Ey的范围是的范围是01，ECb和和ECb的范围是的范围是-0.5+0.5，因此，因此Y, Cb和和Cr的最大的最大值必须要到值必须要到255。于是。于是RGB和和YCbCr之间的转换关系需要按照下面的方法之间的转换关系需要按照下面的方法计算。计算。YCbCr(256级级)分量可直接从用分量可直接从用8位表
3、示的位表示的RGB分量计算得到：分量计算得到： Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B Cb = - 0.1687R - 0.3313G + 0.5 B + 128 Cr = 0.5 R - 0.4187G - 0.0813 B + 128 不是所有图像文件格式都按照不是所有图像文件格式都按照R0，G0，B0，Rn，Gn，Bn的次序存储样本数据，因此在的次序存储样本数据，因此在RGB文件转换成文件转换成JFIF文件时需要首文件时需要首先验证先验证RGB的次序。的次序。RGB分量可直接从分量可直接从YCbCr (256级级)分量计算得到：分量计算得到： R = Y + 1
4、.402 (Cr - 128) G = Y - 0.34414 (Cb - 128) - 0.71414 (Cr - 128) B = Y + 1.772 (Cb - 128)在在JFIF文件格式中，图像样本的存放顺序是从左到右和从上到下。文件格式中，图像样本的存放顺序是从左到右和从上到下。这就是说这就是说。RGBYCbCr(1) (1) 图像开始图像开始SOI (Start of Image)SOI (Start of Image)标记标记(2) APP0(2) APP0标记标记(Marker)(Marker) APP0 APP0长度长度(length)(length) 标识符标识符(ide
5、ntifier)(identifier) 版本号版本号(version)(version) X X和和Y Y的密度单位的密度单位 (units=0(units=0：无单位；：无单位；units=1units=1：点数：点数/ /英寸；英寸；units=2units=2：点数：点数/ /厘米厘米) ) X X方向像素密度方向像素密度(X density)(X density) Y Y方向像素密度方向像素密度(Y density)(Y density) 缩略图水平像素数目缩略图水平像素数目(thumbnail horizontal pixels)(thumbnail horizontal pixe
6、ls) 缩略图垂直像素数目缩略图垂直像素数目(thumbnail vertical pixels)(thumbnail vertical pixels) 缩略图缩略图RGBRGB位图位图(thumbnail RGB bitmap)(thumbnail RGB bitmap)(3) APPn(3) APPn标记标记(Markers)(Markers)，其中，其中n=1n=115(15(任选任选) ) APPn APPn长度长度(length)(length) 由于详细信息由于详细信息(application specific information)(application specific i
7、nformation)(4) 一个或者多个量化表一个或者多个量化表DQT (define quantization table) 量化表长度量化表长度(quantization table length) 量化表数目量化表数目(quantization table number) 量化表量化表(quantization table)(5) 帧图像开始帧图像开始SOF0(Start of Frame) 帧开始长度帧开始长度(start of frame length) 精度精度(precision)，每个颜色分量每个像素的位数，每个颜色分量每个像素的位数 (bits per pixel per
8、color component) 图像高度图像高度(image height) 图像宽度图像宽度(image width) 颜色分量数颜色分量数(number of color components) 对每个颜色分量对每个颜色分量(for each component) ID 垂直方向的样本因子垂直方向的样本因子(vertical sample factor) 水平方向的样本因子水平方向的样本因子(horizontal sample factor) 量化表号量化表号(quantization table#)(6) 一个或者多个霍夫曼表一个或者多个霍夫曼表DHT (Define Huffman
9、Table) 霍夫曼表的长度霍夫曼表的长度(Huffman table length) 类型、类型、AC或者或者DC (Type, AC or DC) 索引索引(Index) 位表位表(bits table) 值表值表(value table)(7) 扫描开始扫描开始SOS (Start of Scan) 扫描开始长度扫描开始长度(start of scan length) 颜色分量数颜色分量数(number of color components) 每个颜色分量每个颜色分量 ID 交流系数表号交流系数表号(AC table #) 直流系数表号直流系数表号(DC table #) 压缩图像数据
10、压缩图像数据(compressed image data)(8) 图像结束图像结束EOI (End of Image)sample image (1616 Pixels)markerblocks : 000000 0001e0文件类型标识blocks : 0001f0 000350original Bitmap imagesample image (1616 Pixels)2022-6-825 JPEG图像压缩编码 JPEG图像压缩编码算法概要 JPEG图像压缩编码算法的主要步骤 基于DCT的算法举例 基于DCT的扩展编码(累进、分层编码)3.4.3nJPEG有损压缩算法利用了人的视角系统的特
11、性，使用量化和无损压缩编码相结合来去掉视角的冗余信息和数据本身的冗余信息。在压缩比为25:1的情况下，压缩后还原得到的图像与原始图像相比较，非图像专家难于找出它们之间的区别，因此得到了广泛的应用。nJPEG算法与彩色空间无关，因此“RGB到YUV变换”和“YUV到RGB变换”不包含在JPEG算法中。JPEG算法处理的彩色图像是单独的彩色分量图像，因此它可以压缩来自不同彩色空间的数据，如RGB, YCbCr和CMYK。 1. 1.2. 2.f ( i, j ) 经变换之后，经变换之后，F( 0, 0 )是是直流系数直流系数(DC,即即64个空域图像采样值的个空域图像采样值的平均值平均值)，其他为
12、，其他为交流系数交流系数(AC)。 （亮度量化值表） （色度量化值） 量化DCT系数的序号 1 (0, 0)(0, 0) kkDeltaDCDCDCi-1DCiblocki-1blocki压缩数据符号时，霍夫曼编码器对出现频度比较高的符号分配比较短的压缩数据符号时，霍夫曼编码器对出现频度比较高的符号分配比较短的代码，而对出现频度较低的符号分配比较长的代码。这种可变长度的霍代码，而对出现频度较低的符号分配比较长的代码。这种可变长度的霍夫曼码表可以事先进行定义。夫曼码表可以事先进行定义。 如果如果DC的值的值(Value)为为4，符号，符号SSS用于表达用于表达实际值所需要的位数，实际位数就等于实
13、际值所需要的位数，实际位数就等于3。 3.3.4. 4.2022-6-844 JPEG 2000简介 JPEG 2000 is a new image coding system that uses state-of-the-art compression techniques based on wavelet technology. Its architecture should lend itself to a wide range of uses from portable digital cameras through to advanced pre-press, medical im
14、aging and other key sectors.Cited from: jpeg.org/JPEG2000.html Very high compression rate, sometimes even up to 200 times. JPEG completely breaks down at this rate. The size of the compressed file is controllable, That is, a user can specify the size of a file. Both lossy and lossless compression ar
15、e supported in JPEG 2000. JPEG can produce only lossless images One can define Region Of Interest (ROI) in an image. The Region of Interest would be compressed to a higher quality than the rest of the image. One can have progressive decoding of an image in two ways by resolution or, by quality. JPEG
16、 2000 has a provision to add additional information about an image using XML.Original Imagewith ROI DefinedDecoded Imagewith ROI IntactProgression by QualityLayer 10.01 bppLayer 20.1 bppLayer 30.3 bppLayer 41.0 bppImprove decoding quality as receiving more bitsProgression by ResolutionRes 00.01 bppR
17、es 10.034 bppRes 20.3 bpp64x64128x128256x256Multi-resolution decoding from one bit-streamJPEG 2000JPEGTransformQuantizationEntropyCodingJPEGJ2KDCT DiscreteCosineTransformDWT DiscreteWaveletTransform8x8QuantizationTableQuantizationfor eachsub-bandHuffmanCodingArithmeticCodingJPEG 2000 (1.83 KB)Origin
18、al (979 KB)JPEG (6.21 KB)202N-12N-2MSBLSB2022-6-863计算机动画基础计算机动画是在传统动画的基础上，使用计算机图形图像技术而迅速发展起来的一门高新技术。动画使得多媒体信息更加生动，富于表现。广义上看，数字图形图像的运动显示效果都可以称作为动画。在MPC机上可以很容易地实现简单动画。 3.52022-6-864内容提纲3.5.1 概述3.5.2 动画原理3.5.3 计算机动画(二、三维动画，变形动画)3.5.4 计算机动画设计2022-6-866计算机动画概述本小节主要介绍： 动画(Animation)技术的发展历史 计算机动画的主要研究内容。 计算机动画制作软件简介。3.5.1flash.7yin/517k_swf/2019/8/30/201983073507212.swf
