JPEG

JPEG

Přípona souboru	.jpg,.jpeg,.jpe .jif,.jfif,.jfi
Typ internetového média	image/jpeg
Type code	JPEG
Uniform Type Identifier	public.jpeg
Magické číslo	ff d8
Tvůrce	Joint Photographic Experts Group
Otevřený formát	ano

Fotografie květiny komprimovaná se vzrůstajícím komprimačním poměrem zleva doprava.

JPEG(anglická výslovnost[ˌdžeiˈpeg], užívají se též počeštěné výslovnostijépegnebojpeg) je standardní metodaztrátové kompresepoužívané pro ukládání počítačových obrázků ve fotorealistické kvalitě.Formát souboru,který tuto kompresi používá, se také běžně nazývá JPEG. Nejrozšířenější příponou tohoto formátu je.jpg,.jpeg,.jfif,.jpeeventuálně jsou tato jména psána velkými písmeny.

Skutečným názvem typu souboru jeJFIF[ˌdžeiˈfif], což znamenáJPEGFileInterchangeFormat. ZkratkaJPEGznamenáJointPhotographicExpertsGroup, což je vlastněkonsorcium,které tuto kompresi navrhlo.

Když se běžně hovoří o souboru JPEG, míní se tím většinou soubor JFIF, nebo souborExifJPEG. Existuje však více formátů souborů založených na kompresi JPEG, napříkladJNG.

JPEG/JFIF je nejčastější formát používaný pro přenášení a ukládání fotografií naWorld Wide Webu.Není však vhodný properokresbu,zobrazení textu nebo ikonky, protože kompresní metoda JPEG vytváří v takovém obrazuviditelné a rušivé artefakty.Pro takové účely se většinou používají souboryPNGaGIF.Protože má GIF pouze 8bitůnapixel,není vhodný pro barevné fotografie, PNG je možné použít pro ukládání fotografií, ale výsledná velikost souboru je nevhodná pro publikování na webu.

MIMEtyp pro JFIF jeimage/jpeg(definované vRFC1341).

Ukázka postupu JPEG kodeku

DCT převede blok vstupních hodnot 8×8 na jejichlineární kombinaci.

Cikcak schéma postupného čtení hodnot z bloku pro optimální využitíRLE.

Většina ze široké škály voleb komprese JPEG standardu se téměř nepoužívá. Následuje krátký popis běžnějších metod kódování. Celý proces se skládá z několika kroků:

1. Obrázek je převeden dobarevného modeluYCbCr.Jednotlivé složky (jasové a chrominační) jsou pak zpracovávány samostatně.
2. Snížení přesnosti informací o barvě (podvzorkování barvonosných složek).
3. Složky obrázku jsou následně rozděleny do bloků o velikosti 8×8pixelů.A pro každý blok se provede dvourozměrnádiskrétní kosinová transformace(2D DCT). DCT je diskrétní transformace, která na rozdíl odDFTprodukuje pouzereálnékoeficienty. Díky separabilitě 2D DCT, lze vypočítat:
   $2DDCT=DCT\{DCT\{f(x,y)\}\}$
   Blok 8×8 se tak vyjádří jako složení signálů o různé frekvenci. Kde je stejnosměrná hodnota signálu zastoupena v levém horním rohu bloku matice.
4. Nad bloky se provedekvantizace.Lidský zrak je citlivý k relativně malé změně v jasu nebo v barvě na poměrně velké ploše. V rozlišování konkrétní síly rychle se měnícího jasu (vysokofrekvenční změny) je však mnohem horší. To nám umožňuje informace o takovýchto změnách vynechat. Výsledek 2D DCT se vydělíkvantizační maticí(tabulkou) a zaokrouhlí. Hodnoty v kvantizační tabulce, kterými se budou násobit hodnoty vysokofrekvenčních změn, jsou takové, aby po vydělení původní hodnoty hodnotou z tabulky a zaokrouhlení vyšla nula nebo malé číslo. Kvantizační matice je pro celý obrázek shodná.
5. Výsledná data v bloku se postupně vyčítají metodouzig-zag[ˈzigˌzæg] a data dále komprimují bezeztrátově nejprve pomocíRun-length encoding(RLE) a pakHuffmanovým kódovánímnebo pomocíAritmetického kódování.
6. Stejnosměrná hodnota bloků je přenášena, či uložena zvlášť a slouží pro vytvoření malého náhledu na obrázek.

Před zobrazením obrázku je postup opačný:

1. Nejdříve proběhne dekomprese použitých bezeztrátových metod.
2. Prvky bloku 8×8 jsou vynásobeny příslušnými prvky kvantizační matice.
3. Z toho se následně vypočítá inverzní 2D DCT(2D IDCT).
4. Sloučit bloky jednotlivých složek do matic, které přísluší jednotlivým složkám obrazu.
5. Protože došlo k snížení vzorků barevné informace, je potřeba je dopočítat a doplnit tak, aby matice Y,Cb,Cr měly stejný rozměr.
6. Barevná transformace YCbCr například na RGB.

Použití

JPEG je vhodný pro fotografické snímky nebo malby realistických scenérií s hladkými přechody v tónu a barvě. V tomto případě poskytuje mnohem menší velikosti souboru než čistě bezztrátové metody jakoPNG,přičemž zachovává stále dobrou kvalitu obrazu. Formát JPEG je často srovnáván sGIF– tato srovnaní jsou velmi problematická, protože GIF nikdy nebyl určen pro fotografické obrazy, je limitován na 256 barev, a konečně byl překonán formátem PNG, který je také vhodný pro fotografické obrazy, je bezeztrátový, za cenu větších souborů. Použití na webu – Formát JPEG byl spolu s formátem GIF běžně nejpoužívanějším formátem pro kompresi obrázků na webu, jako jsou designové prvky a loga. V dnešní době je vytlačován formátem PNG, zejména v oblasti designových prvků stránek, jelikož jak již bylo řečeno, tento formát je bezeztrátový a aktuálně, kdy obecně průměrná rychlost připojení internetu u běžných uživatelů narůstá, nehraje větší velikost souborů ve formátu PNG tak významnou roli jako dříve, navíc při použití osmibitových barev ve formátu PNG není rozdíl ve velikosti u srovnatelně kvalitních obrázků v JPEG a PNG zas tak velký. V neposlední řadě také formát PNG podporuje oproti JPEG označení určitých barev v obrázku jako průhledných (toto umí i formát GIF).

Další ztrátové metody

Novější ztrátové kompresní metody, zvláštěvlnková komprese,dávají ještě lepší výsledky. Nicméně JPEG je velmi dobře zavedený standard, s nímž je schopno pracovat mnohoaplikací.Mnoho vlnkových algoritmů je navícpatentováno,takže je obtížné nebo nemožné používat je v mnoha softwarových projektech. Komise JPEG vytvořila vlastní standard na bázi vlnek zvanýJPEG 2000,od kterého se očekávalo, že nahradí originální standard JPEG, což se však nakonec nestalo. Další neúspěšný pokus byla „Wavelet image compression “od „M software “. Poslední nápad pro náhradu JPEG je použití algoritmu z video kodekuDirac[dirak].

Odkazy

Související články

• JPEG 2000
• JPEG XL
• Formát souboru

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématuJPEGnaWikimedia Commons
• Slovníkové hesloJPEGve Wikislovníku
• Oficiální stránky formátu JPEG(anglicky)
• JPEG – král rastrových grafických formátů?na root.cz
• Standard JPEG (JPEG ISO/IEC 10918-1 doporučení ITU-T T.81)na w3.org(anglicky)
• Formát souboru JFIFna w3.org(anglicky)
• Ukázkové obrázky v celém rozsahu úrovní kvantizace od 1 do 100na visengi(anglicky)
• HAINES, Richard F.; CHUANG, Sherry L. The effects of video compression on acceptability of images for monitoring life sciences experiments. In: [s.l.]:NASA,1992-07-01.Dostupné online.(anglicky)
• HUDSON, Graham; LÉGER, Alain; NISS, Birger. JPEG-1 standard 25 years: past, present, and future reasons for a success.Journal of Electronic Imaging.2018-08-31, roč. 27, čís. 04, s. 1.Dostupné online[cit. 2024-09-21].ISSN1017-9909.DOI10.1117/1.JEI.27.4.040901.(anglicky)

Portály:Fotografie