JPEG compression

18/ 09/ 1992 | Συμπιεση εικονας JPEG

ΣΑΝ ΣΗΜΕΡΑ 18 Σεπτεμβρίου 1992, δημοσιεύεται το πλέον διαδεδομένο πρότυπο ψηφιακής συμπίεσης εικόνων. Το πρότυπο JPEG δημιουργήθηκε από την ομάδα Joint Photographic Experts Group, από την οποία πήρε και το όνομά του.

Η μέθοδος συμπίεσης JPEG ήρθε τη στιγμή που γεννιόταν ο Παγκόσμιος Ιστός. Ένας πολύτιμος αλγόριθμος για το μέλλον, αφού το μέγεθος των αρχείων -ειδικά στις πρώτες εποχές των αργών συνδέσεων στο Διαδίκτυο- είναι κρίσιμης σημασίας για τη διαμόρφωση μίας σελίδας. Χωρίς υπερβολή, χάρη στο JPEG η νέα εποχή του Διαδικτύου ήταν πλούσια σε χρώμα και γραφικά.

Η απωλεστική αυτή μέθοδος συμπίεσης, επέτρεπε τη θεαματική σμίκρυνση των αρχείων εικόνας, χωρίς έντονες αλλοιώσεις. Βασισμένη στη μέθοδο του Διακριτού Μετασχηµατισµού Συνηµιτόνου (Discrete Cosine Transform, DCT), η συμπίεση JPEG διαγράφει κομμάτια της αρχικής πληροφορίας μίας εικόνας. Εξ ου και ο όρος «απωλεστική«. Ανάλογα με το βαθμό συμπίεσης, αυξάνεται και  η χαμένη πληροφορία της αρχικής εικόνας. Έτσι, παρατηρείται και μεγαλύτερη αλλοίωση κατά την αποσυμπίεσή της.

Η μέθοδος JPEG αποδείχτηκε η χρυσή τομή μεταξύ ποιότητας και μεγέθους. Μία τυπική έγχρωμη εικόνα διάστασης 640×400 pixels (με 3 bit ανά pixel) έχει μέγεθος 768 KB (640x400x3). Για να υπάρχει ένα μέτρο σύγκρισης, τόσος ήταν όλος ο αποθηκευτικός χώρος μίας τυπικής δισκέτας 3,5» μονής όψης. Μετά από συμπίεση με JPEG το μέγεθος του αρχείου της εικόνας μπορεί να πέσει ακόμη και στο ένα δέκατο, χωρίς σημαντική αλλοίωση.

Η μορφή των αλλοιώσεων που παρατηρούνται στη συμπίεση JPEG.
Η μορφή των αλλοιώσεων που παρατηρούνται στη συμπίεση JPEG.

Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα της συμπίεσης JPEG εξαρτάται κατά κύριο λόγο από το είδος της εικόνας. Ούτε από το μέγεθός της, ούτε από τον αριθμό των χρωμάτων της. Πιο συγκεκριμένα η αποδοτικότερη χρήση του JPEG γίνεται στις έγχρωμες φωτογραφίες. Αντιθέτως, σε γραφήματα και σκίτσα με μεγάλες επιφάνειες σταθερού χρώματος και έντονων αντιθέσεων στις ακμές, οι αλλοιώσεις είναι πολύ έντονες. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό από την διαδικασία της κατάτμισης της εικόνας σε κελιά 8×8 pixels, πριν από τη συμπίεση τύπου JPEG. Οι αλλοιώσεις κατά την αποσυμπίεση έχουν τη μορφή χρωματικού θορύβου και εμφάνιση μπλοκ μέσα στην εικόνα με διαφορετική τονικότητα (artifacts). Έντονα τέτοιου είδους φαινόμενα μπορεί να παρατηρηθούν και σε υποφωτισμένες φωτογραφίες. Γενικώς, στις φωτογραφίες εμφανείς γίνονται οι παραμορφώσεις πέρα από την συμπίεση της τάξης του 60%. Επίσης, στην οθόνη είναι πολύ λιγότερο εμφανείς από ό,τι στην εκτύπωση. Γι’ αυτό, η μέθοδος συμπίεσης JPEG δεν χρησιμοποιείται στην ψηφιακή τυπογραφία και τη σελιδοποίηση (DTP).

Για την ιστορία, η ομάδα Joint Photographic Experts Group δημιουργήθηκε το 1986. Το πρότυπο αυτό πήρε την τελική και επίσημη ονομασία του με το ISO 10918-1 το 1994. Παρόμοια είναι και η μέθοδος συμπίεσης βίντεο MPEG και -κατ’ επέκταση- ήχου MP3.