JPEG, GIF e Manipulação de Imagens
Filipe César Silva de AndradeHenrique Seabra DinizRilter Tavares do Nascimento
{fcsa, hsd, rtn}@cin.ufpe.br
Objetivos da Apresentação Ao final da apresentação todos
deverão: Conhecer basicamente arquivos JPEG Conhecer basicamente arquivos GIF Saber como editar imagens
Conteúdo Motivação JPEG
História Um pouco mais... Codificação Aplicações
GIF História Algoritmo de compressão LZW Paletas Aplicações
Manipulação de Imagens Lista de exercícios
Motivação Imagens são um meio de repassar
alguma mensagem, sendo um bom meio para facilitar o entendimento de algum problema
Também deixam o ambiente mais agradável
Motivação Seu uso é muito comum em Web
Sites. Então, quanto menor o arquivo e maior a qualidade melhor!
JPEG e GIF apresentam ótimos algoritmos de compressão
Conteúdo Motivação JPEG
História Um pouco mais... Codificação Aplicações
GIF História Algoritmo de compressão LZW Paletas Aplicações
Manipulação de Imagens Lista de exercícios
JPEG “Joint Photographic Experts Group” Um formato de compressão com
perda de dados aplicado em imagens fotográficas
JPEG – História Em 1986, apenas com a “Junção” (o
‘Joint’ do JPEG) de vários grupos tentando compartilhar e desenvolver suas experiências é que foi possível adicionar gráficos com qualidade de foto e tamanho reduzido nos terminais de texto daquela época.
JPEG – Um pouco mais... Sua forma de compressão funciona muito
bem em fotografias, artes naturalistas e materiais similares, mas não tão bem em escritas, desenhos simples ou linhas de um desenho
JPEG possui a compressão com perda de dados, isto significa que o arquivo não comprimido não é o mesmo que o compresso
JPEG – Um pouco mais... Armazena informações de cores
completas: 24 bits/pixel (16 milhões de cores)
Foi definido para aproveitar-se de algumas já conhecidas limitações do olho humano, como a pequena mudança de cores é menos precisamente perceptível do que uma pequena mudança no brilho
JPEG – Um pouco mais... O grau de compressão pode ser
variado ajustando os parâmetros de compressão. Isto significa que um criador de imagens pode trocar o tamanho de arquivos pela qualidade de imagem
JPEG – Codificação É feita em várias etapas:
Transformação do espaço de cores Divisão em blocos Redução da qualidade DCT (Transformação discreta do
cosseno) Quantização Codificação da entropia
JPEG – Codificação Transformação do espaço de cores
a imagem é convertida de RGB para um espaço de cores diferente chamado YCrCb, o mesmo utilizado por MAC, PAL e pela transmissão de televisão digital
o Y representa o brilho do pixel e o Cr e o CB juntos representam o tom e a saturação da imagem
JPEG – Codificação Divisão em blocos
os dados de cada canal da imagem são subdivididos em blocos de 8x8
caso os dados não sejam representados por números inteiros, é feito o preenchimento do restante do bloco com dados falsos
JPEG – Codificação Redução da qualidade
a divisão em blocos permite a redução dos componentes Cr e Cb
as taxas de redução permitidas em JPEG são: 4: 4: 4 (sem redução), 4: 2: 2 (reduz pelo fator 2 na direção horizontal) e a mais comum 4: 2: 0 (que reduz pelo fator 2 tanto na direção horizontal quanto na vertical)
JPEG – Codificação Redução da qualidade
a redução da qualidade pode reduzir de 33% a 50% o tamanho do arquivo.
JPEG – Codificação DCT (Transformação discreta do
cosseno) os componentes da imagem (Y, Cr e Cb)
são colocados em seções de 8x8 pixels cada
daí os componentes sofrem uma conversão usando-se uma transformação de co-seno discreta de duas dimensões à frente.
JPEG – Codificação DCT (Transformação discreta do
cosseno) Subimagem
de 8 por 8 pixels e 8 bits de cores
JPEG – Codificação DCT (Transformação discreta do
cosseno) É subtraído
128 de cada elemento
JPEG – Codificação DCT (Transformação discreta do
cosseno) Na transformação da
matriz cada elemento é arredondado para o inteiro mais próximo
O valor mais alto e à esquerda da matriz é chamado de coeficiente de transformação discreta
JPEG – Codificação Quantização
o fato do olho humano conseguir distinguir bem pequenas diferenças no brilho em áreas relativamente grandes e não tão bem variações de brilho em altas freqüências, permite a redução na informação dos dados dos componentes de alta freqüência
JPEG – Codificação Quantização
isto é feito simplesmente dividindo cada componente do domínio da freqüência por uma constante e arredondando para o inteiro mais próximo
este é o processo com a principal perda de dados
JPEG – Codificação Codificação da entropia
é uma forma especial de compressão com perda de dados
JPEG – Codificação Codificação da entropia
envolve a combinação dos componentes da imagem em uma ordem de “zig-zag” utilizando-se o algoritmo de Codificação Run-Length, que agrupa freqüências similares
-26, -3, 0, -3, -2, -6, -2, -4, 1, -4, 1, 1, 5, 1, 2, -1, 1, -1, 2, 0, 0, 0, 0, 0, -1, -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
JPEG – Codificação Codificação da entropia
Quando resta uma sequencia final de zeros se usa a Codificação de Huffman que usa a palavra especial: “EOB”
-26, -3, 0, -3, -2, -6, 2, -4, 1, -4, 1, 1, 5, 1, 2, -1, 1, -1, 2, 0, 0, 0, 0, 0, -1, -1, EOB
JPEG – Aplicações Na internet, jpeg é o formato padrão
para a exibição de imagens; Quase todos os equipamentos de
fotografia digital vendidos dão suporte ao formato jpeg
JPEG – Aplicações No campo da medicina, o jpeg pode ser usado para
codificar totalmente ou parcialmente sem perdas uma imagem. E fornece uma boa performance de compressão para este propósito
Nos sistemas de comunicação sem fio (wireless) utiliza-se uma grande compressão na transmissão de imagens. O jpeg fornece uma alta qualidade na compressão de dados, é um bom candidato para aplicações multimídia em redes sem fio
JPEG – Aplicações Na utilização no formato base de
arquivos para coleções de imagens e banco de dados. os arquivos podem ser armazenados em alta qualidade num ambiente facilmente gerenciável e sem perdas, com conversão para uma resolução mais baixa
Conteúdo Motivação JPEG
História Um pouco mais... Codificação Aplicações
GIF História Algoritmo de compressão LZW Paletas Aplicações
Manipulação de Imagens Lista de exercícios
GIF Graphics Interchange Format Objetivo de fornecer um formato de
imagem colorida, de tamanho reduzido, para download mesmo com uma conexão lenta
GIF – História Apresentado em 1987 pela CompuServe (a
primeira grande empresa de serviços on-line dos Estados Unidos)
Substituir o antigo formato RLE que era apenas preto e branco
A versão original do GIF foi chamada de 87a.
Em 1989 o GIF foi melhorado. Versão conhecida como 89a.
GIF – História GIF (colorido) e XBM (preto e branco),
na época, tornaram-se os mais usados na internet
Patente do LZW pertencente a Unisys Surgimento do PNG Muito utilizado em animações e
pequenos vídeos
GIF – Algoritmo LZW Algoritmo de compressão sem perda
de informação Redução de 66-75% do tamanho
original do arquivo
GIF – Algoritmo LZW
GIF – Paletas GIF é baseado em Paletas Uma tabela que associa cada número
da seleção da paleta com um valor específico do RGB
Opcionalmente, uma das seleções na paleta pode ser ajustada como transparente, que permite a transparência binária simples
GIF – Paletas True-colorTrue Color GIF image(32697 colors, 184565 bytes)
Dithered GIF image(101 colors, 48069 bytes)
Quantized GIF image(256 colors, 54197
bytes)
GIF – Paletas True-color
Vantagens Maior representação da informação Mais qualidade na imagem
Desvantagens Arquivos grandes Forma de compressão menos eficiente do
que o JPEG
GIF – Aplicações Animações Vídeos de baixa qualidade Cartoons Imagens Banners
Exemplos
Conteúdo Motivação JPEG
História Um pouco mais... Codificação Aplicações
GIF História Algoritmo de compressão LZW Paletas Aplicações
Manipulação de Imagens Lista de exercícios
Manipulação de Imagens http://youtube.com/watch
?v=scGEqNZCL2E Um pouco sobre o Photoshop
Perguntas
Conteúdo Motivação JPEG
História Um pouco mais... Codificação Aplicações
GIF História Algoritmo de compressão LZW Paletas Aplicações
Manipulação de Imagens Lista de exercícios
Lista de Exercícios Qual formato armazena mais
informações de cores: JPEG ou GIF? Por que?
Quais as etapas do processo de codificação de um JPEG?
Em que situações é preferível a utilização de GIF a JPEG?