Алгоритмы сжатия с потерями

Алгоритмы сжатия с потерями можно разделить на алгоритмы сжатия статических растровых изображений, алгоритмы сжатия видеопоследовательностей, алгоритмы сжатия звука.

Алгоритмы сжатия растровых статических изображений

Изображение — своеобразный тип данных, характеризуемый тремя особенностями.

• 1. Изображение обычно требует для хранения гораздо большего объема памяти, чем текст. Так, скромная, пе очень качественная иллюстрация в книге размером 500×800 точек занимает 1,2 Мбайта — столько же, сколько художественная книга из 400 страниц. Английскую пословицу «одна картина стоит тысячи слов» можно отнести к изображениям с низким разрешением, поскольку при высоком разрешении для хранения изображения требуются миллионы машинных слов.
• 2. Второй особенностью изображений является то, что человеческое зрение при анализе оперирует контурами, общим переходом цветов и сравнительно нечувствительно к малым изменениям в изображении. Поэтому можно создать алгоритмы сжатия изображений, которые дадут распакованное изображение, не совпадающее с оригиналом, однако человек этого не заметит. Данная особенность человеческого зрения позволяет создавать специальные алгоритмы сжатия, ориентированные только на изображения. Эти алгоритмы позволяют сжимать изображения с высокой степенью сжатия и незначительными с точки зрения человека, потерями.
• 3. Изображение, в отличие, например, от текста, обладает избыточностью в двух измерениях. Как правило, соседние точки, как по горизонтали, так и по вертикали, в изображении близки по цвету. Поэтому при создании алгоритмов сжатия изображений используют особенности структуры изображения.

Для сжатия изображений можно использовать и алгоритмы сжатия без потерь:

• • универсальные (RLE, LZW, алгоритм Хаффмана с фиксированной таблицей CCITT Group3);
• • специально разработанные алгоритмы сжатия изображений без потерь (JBIG — разработан группой экспертов Joint Bi-Level Experts Group специально для сжатия 1 -битовых черно-белых изображений, получаемых при сканировании документов, передаче факсов; Lossless JPEG — разработан группой экспертов в области фотографии Joint Photographic Experts Group для сжатия без потерь полноцветных 24- битовых изображений или 8-битовых изображений в градациях серого).

Перечисленные алгоритмы достаточно универсальны, но для реальных фотоизображений обеспечивают, как правило, весьма небольшой коэффициент сжатия (примерно 2).

Только алгоритмы сжатия с потерями, разработанные исключительно для сжатия изображений, обеспечивают весьма значительные коэффициенты сжатия (до 200 и более) при достаточно высоком качестве восстановленных изображений.

В настоящее время известны следующие группы алгоритмов сжатия с потерями статических изображений: алгоритмы, использующие двумерные дискретные ортогональные преобразования с разбиением изображения на отдельные матрицы (например, JPEG), алгоритмы рекурсивного (wavclctt) сжатия (например, JPEG2000), алгоритмы фрактального сжатия (стандартных нет), сжатие с помощью искусственных нейронных сетей (стандартных нет).