Формат JPEG
Формати на основі LZW не справлялися з ефективним обробленням фотографій, і тому з'явилася ідея стиснення зі втратою якості. Суть його полягає в тому, що частина малопомітних для ока деталей зображення опускається, а відновлений цифровий масив після стиснення не повністю відповідає оригіналу. Таким чином, можна досягти досить великого ступеня стиснення даних — у 10—20 разів замість дворазового, яке виробляється без втрат.
JPEG (Joint Photographic Experts Group) на сьогоднішній день є одним із найпопулярніших форматів. Загального визнання він досяг завдяки однойменному алгоритму стиснення, який показав відмінні результати співвідношення розмір/якість.
JPEG стискає файли оригінальним чином: він шукає не однакові пікселі, а обчислює різницю між сусідніми квадратами розміром 9x9 пікселів.
Інформація, що не заслуговує на увагу, відкидається, а ряд отриманих значень усереднюється. В результаті одержують файл у десятки або сотні разів меншого розміру, ніж BMP. Природно, що вищий рівень компресії, то нижча якість.
За допомогою формату JPEG найкраще зберігати фотографії та інші схожі на них зображення. Скріншоти, схеми та креслення краще зберігати у форматі TIFF, оскільки при збереженні в JPEG неминуче з'являться перешкоди та «шуми».
Процес обробки графічної інформації алгоритмом JPEG дуже нагадує стискування звукових даних у форматі МРЗ:
1. Вихідне зображення поділяється на блоки розміром 16×16 пікселів. Подальші операції виконуються над кожним окремо, що дає суттєвий виграш у швидкості порівняно з тим випадком, коли картинка обробляється як єдиний масив.
2. Перехід до більш підходящому для стиснення способу представлення кольорів. Звична модель RGBпереводиться в YCbCr, де Y - сигнал яскравості, а Сb і Сг - насиченість синього та червоного відповідно. Такий спосіб представлення кольорів буде кращим і з погляду сприйняття зображення людським оком. Як відомо, зорова інформація сприймається за допомогою сенсорів двох типів: паличок та колбочок. Перші аналізують складність яскравості зображення, другі — колір. Паличок у 20 разів більше, ніж колб, і, отже, око більш сприйнятливе до зміни яскравості, ніж кольору.
Якщо зважити на цю особливість людського зору, то з матриць значень насиченості синього та червоного слід відкидати всі парні рядки та стовпці. Таким чином втрачається 75% інформації про розподіл кольорів. Матриця звітів про яскравість не змінюється, а ділиться чотирма частини, утворюючи блоки 8x8.
3. Виконується дискретне косинусне перетворення (Discrete Cosine Transform, DCT), запропоноване В. Ченом в 1981 р. Воно подібне до перетворення Фур'є, тільки у DCT трохи нижче ймовірність виникнення помилки. Застосування цього суто математичного прийому пояснюється лише тим, що у реальних зображеннях сусідні блоки досить схожі (коефіцієнт кореляції — 0,9—0,98). DCT перетворює інформацію про колір та яскравість кожного пікселя в інформацію про швидкість зміни цих величин. Це перетворення є оборотним, і, отже, по новій матриці може бути відновлена вихідна з точністю до похибки даного методу. DCT дозволяє значно скоротити обсяг даних та розмір одержуваного файлу.
В результаті DCT графічне зображення описується двомірною функцією, що показує швидкості зміни яскравості та кольору. Причому більшість фотографій характерні плавні, м'які переходи цих параметрів на сусідніх ділянках. Як виявили дослідження, длякоректного сприйняття таких зображень оку важливіше за низькочастотні компоненти матриці DCT (плавні переходи), а високочастотні (різка зміна відтінків і яскравості) вже не такі істотні. Тому останні кодуються з меншою детальністю, а при перевищенні певної граничної величини, яка залежить від обраної якості стиснення, взагалі приймаються рівними нулю. Отже, при кодуванні файлів з низькою якістю різкі переходи змащуються, а зображення стає дещо мозаїчним.
4. Кодування отриманих величин методом Хаффмана останній етап. Воно полягає в привласненні елементам оброблюваної інформації, що часто повторюються, найкоротших кодових послідовностей, а рідко зустрічаються - більш довгих.
Внаслідок цього розмір одержуваного файлу дещо зменшується.
Такий досить складний алгоритм стиснення графічної інформації дозволив формату JPEG обробляти фотографічні зображення з великою ефективністю та непоганою якістю. Щоправда, сфера застосування цього формату лише фотографіями і обмежується.