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Bildkompressionsverfahren (JPEG, TIFF)

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a technical speech about image compression algorithms, especially the steps needed for JPEG compressions

Text of Bildkompressionsverfahren (JPEG, TIFF)

  • 1. Kompressions verfahren

2. Kompressionsverfahren: Kompressionsverfahren Grund und Bedeutung Abgrenzung ErluterungMG 53 Mai 006 3. 3 Kompressionsverfahren: Grund und Bedeutung Grund und BedeutungAll over: Verringerung der DateigreMG 53 Mai 006 4. Kompressionsverfahren: Grund und Bedeutung Grund und BedeutungAll over: Verringerung der DateigreEin Kamerabild mit 6 Megapixeln (3000 x 000 Pixel, RGB):8bit: 17, Megabyte 16bit: 3,3 Megabyteunkomprimierte Datenmenge MG 53 Mai 006 5. 5 Kompressionsverfahren: Abgrenzung AbgrenzungMethoden zur Kompression: Verringerung des Datenaufkommens (Redundanzreduktion) Verringerung der Dateninformation (Irrelevanzredutkion) MG 53 Mai 006 6. 6 Kompressionsverfahren: Abgrenzung AbgrenzungMethoden zur Kompression: Verringerung des Datenaufkommens (Redundanzreduktion)Verlustfrei Verringerung der Dateninformation (Irrelevanzredutkion)Verlustbehaftet MG 53 Mai 006 7. 7 Kompressionsverfahren: Abgrenzung AbgrenzungMethoden zur Kompression: Verringerung des Datenaufkommens (Redundanzreduktion)Verlustfrei TIFF, GIF, PNG, JPEG2000, alle Arten von Textkompression (z. B. ZIP) Verringerung der Dateninformation (Irrelevanzredutkion)Verlustbehaftet JPEG, MPEG-3, MPEG-4 MG 53 Mai 006 8. 8 Kompressionsverfahren: Erluterung Algorithmen in der Bildbearbeitung Verlustfreie Algorithmen Huffmann-Codierung, LZ77, ZIP, CCIT T, Lauflngenkodierung Verlustbehaftete Algorithmen T iefpassfilterungSubsampling, QuantisierungMG 53 Mai 006 9. Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung MG 53 Mai 006 10. 10 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG MG 53 Mai 006 11. 11 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG1. Farbraumumrechnung in YCbCr und Subsampling. Einteilung und Kosinustransformation von 8 x 8Blcken, Quantisierung3. Lauflngenkodierung. Umkodierung (HuffmannCodierung)MG 53 Mai 006 12. 1 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG1. Farbraumumrechnung in YCbCr und Subsampling. Einteilung und Kosinustransformation von 8 x 8Blcken, Quantisierung3. Lauflngenkodierung. Umkodierung (HuffmannCodierung)MG 53 Mai 006 13. 13 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG1. Farbraumumrechnung in YCbCr und Subsampling Eigenschaft des YCbCr-Farbmodells (basiert auf dem YUV-Farbraum): Ein RGB-Wert wird in Grundhelligkeit Y und zwei weitere Komponenten Cb und Cr aufgeteilt.Dabei definiert Y die Grundhelligkeit fr den Grnanteil. Cb die Abweichung von Grau in Richtung Blau. Cr die Abweichung von Grau in Richtung Rot. MG 53 Mai 006 14. 1 Farbraumumrechnung in YCbCr und Subsampling ::RGBY (Grnanteil) Volle Auflsung Cb (abweichung zu Blau) Cr (abweichung zu Rot) Halbe AuflsungHalbe AuflsungMG 53 Mai 006 15. 15 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG. Einteilung und Kosinustransformation von 8 x 8Blcken, QuantisierungMG 53 Mai 006 16. 16 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG. Einteilung und Kosinustransformation von 8 x 8Blcken, QuantisierungMG 53 Mai 006 17. 17 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG. Einteilung und Kosinustransformation von 8 x 8Blcken, Quantisierung Die DCT-Koeffizienten, die mit greren Frequenzen tendenziell kleinere Werte annehmen, werden durchQuantisierungsfaktoren geteilt. Diese Faktoren werden mit hheren u- und v-Werten grer. Ergebnis: Viele derkleinen DCT-Koeffizienten (diejenigen mit hohen Frequenzen) werden so (nach dem Teilen und Runden) zu Null quantisiert.MG 53 Mai 006 18. 18 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG3. Lauflngenkodierung MG 53 Mai 006 19. 1 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG3. Lauflngenkodierung ...reduziert Bereiche gleicher Farben und gibt nur deren Hufigkeit anMG 53 Mai 006 20. 0 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG3. LauflngenkodierungAuffeinander folgende BildpunkteMG 53 Mai 006 21. 1 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG3. LauflngenkodierungAuffeinander folgende BildpunkteAbsolut eindeutige Farben (gleiche Farben) MG 53 Mai 006 22. Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG3. Lauflngenkodierung Auffeinander folgende BildpunkteAbsolut eindeutige Farben (gleiche Farben)3x 5x 3x Lauflngenkodierung MG 53 Mai 006 23. 3 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG. Umkodierung (HuffmannCodierung) MG 53 Mai 006 24. Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustbehaftete Komprimierung anhand von JPEG. Umkodierung (HuffmannCodierung) Hufig vorkommende Farben erhalten kurze, selten vorkommende Farben lange Codes zugeordnet.MG 53 Mai 006 25. 5 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung) Lauflngenkodierte Farbenfolge 3x 5x 3x MG 53 Mai 006 26. 6 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung) Lauflngenkodierte Farbenfolge3x 5x 3x31 111 Hufigkeit der FarbenKodierungen3x5x MG 53 Mai 006 27. 7 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung) Lauflngenkodierte Farbenfolge3x 5x 3x31 111 Hufigkeit der FarbenKodierungen3x5x31 11. Schritt zum Binrbaum3x 5xMG 53 Mai 006 28. 8 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung) 3 . Schritt zum Binrbaum3x 5xMG 53 Mai 006 29. Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung) 3 . Schritt zum Binrbaum3x 5x 33. Schritt zum Binrbaum3x 5xMG 53 Mai 006 30. 30 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung)5 3. Schritt zum Binrbaum 3x5x MG 53 Mai 006 31. 31 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung)5 3. Schritt zum Binrbaum 3x5xDer HuffmanCodierte Binrbaum3x5xMG 53 Mai 006 32. 3 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung)Kodierung des Binrbaums 0 101 0 1 3x 0 1 015x MG 53 Mai 006 33. 33 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung)Kodierung des Binrbaums0 10 1 01 3x0 1015x 3x 5x 3x MG 53 Mai 006 34. 3 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung)Kodierung des Binrbaums0 10 1 01 3x0 1015x 3x 5x 3x 00 MG 53 Mai 006 35. 35 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung)Kodierung des Binrbaums0 10 1 01 3x0 1015x 3x 5x 3x 00 101 MG 53 Mai 006 36. 36 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung)Kodierung des Binrbaums 0 101 013x 0 101 5x3x 5x 3x 00 101 00MG 53 Mai 006 37. 37 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung)Kodierung des Binrbaums 0 101 013x 0 101 5x3x 5x 3x 00 101 0001MG 53 Mai 006 38. 38 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung)Kodierung des Binrbaums 0 101 013x 0 1 0 1 5x3x 5x 3x 00 101 0001 100 110 111 00 01MG 53 Mai 006 39. 3 Kompressionsverfahren: Umkodierung (HuffmanCodierung) HuffmannLauflngen3x5x 3x Codierte Pixelfolge Original Pixelfolge im BildBinrfolge 00 101 00 01 100 110 111 00 01Das Wrterbuch zum kodieren und dekodieren: Der Binrbaum 010101 3x0 1015x MG 53 Mai 006 40. 0 Kompressionsverfahren: Erluterung Zusammenfassung JPEGKompression1. Farbraumumrechnung in YCbCr und Subsampling. Einteilung und Kosinustransformation von 8 x 8Blcken, Quantisierung27 Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman-Codierung) 3. Lauflngenkodierung Lauflngenkodierte Farbenfolge3x 5x3x 40Kompressionsverfahren: Umkodierung (Huffman-Codierung) Kodierung des Binrbaums . Umkodierung (HuffmannCodierung)0 1 01 0 1 3x0 10 1 5x MG 53 Mai 006 3x 5x3x00 101 0001 100 110 11100 01 41. 1 Kompressionsverfahren: Erluterung Dekodierung von JPEGMG 53 Mai 006 42. Kompressionsverfahren: Erluterung Dekodierung von JPEG Alle Kompressionsvorgnge werden rckwrts ausgefhrt MG 53 Mai 006 43. 3 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustfreie Komprimierung MG 53 Mai 006 44. Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustfreie Komprimierung anhand von T IFF MG 53 Mai 006 45. 5 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustfreie Komprimierung anhand von T IFF T IFF erlaubt verlustfreie Komprimierung mitLZW, ZIP oder derLauflngenkodierung T IFF erlaubt auch verlustbehafteteKomprimierung mittels JPEGMG 53 Mai 006 46. 6 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustfreie Komprimierung anhand von T IFF T IFF erlaubt verlustfreie Komprimierung mitLZW, ZIP oder derLauflngenkodierung T IFF erlaubt auch verlustbehafteteKomprimierung mittels JPEGMG 53 Mai 006 47. 7 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW Lempel-Ziv-Welch-AlgorithmusMG 53 Mai 006 48. 8 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus Kompression mittels WrterbuchMG 53 Mai 006 49. Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus Kompression mittels Wrterbuch Zerlegung des Datenstroms in ZeichenkettenMG 53 Mai 006 50. 50 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus Kompression mittels Wrterbuch Zerlegung des Datenstroms in Zeichenketten Prfen ob jene Zeichenkette bereits im Wrterbuch enthalten istMG 53 Mai 006 51. 51 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus Kompression mittels Wrterbuch Zerlegung des Datenstroms in Zeichenketten Prfen ob jene Zeichenkette bereits im Wrterbuch enthalten ist Einfgen ins WrterbuchoderVerweis auf einen vorhanden EintragMG 53 Mai 006 52. 5 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW kodierung von Rokokokotten das Ausgangswrterbuch enthlt fr jedes Zeichen einen Eintrag. R = #1 o = #2 k = #3 t = #4 e = #5 n = #6MG 53 Mai 006 53. 53 Kompressionsverfahren: Erluterung Verlustfreie Komprimierung mit LZW dekodierung von Rokokokotten das Ausgangswrterbuc

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