3.3.2静止图像压缩标准--JPEG标准简介（课件）-《多媒体技术应用》同步教学（高教版）

如果没有数据压缩技术，我们就没法用 WinRAR 为 Email 中的附件瘦身；如果没有数据压缩技术，市场上的数码录音笔就只能记录不到 20 分钟的语音；如果没有数据压缩技术，从 Internet 上下载一部电影也许要花半年的时间…… This chapter 多媒体数据压缩技术 1 静止图像压缩标准 ---JPEG标准简介 contents 多媒体数据压缩标准 本节内容 JPEG标准简介 JPEG2000标准简介 JFIF标准简介 JPEG 是Joint Photographic Experts Group（联合图像专家小组）的缩写，是第一个国际图像压缩标准，采用的算法称为JPEG算法，它是一个适用范围很广的静态图像数据压缩标准，既可用于灰度图像，也可以用于彩色图像。 JPEG 这个标准是国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）、国际标准化组织（International Organization for Standard-ization，ISO）和国际电工委员会（International Electrotechnical Commisson，IEC）合作努力的成果。 JPEG（发音为/jay-peg/）是一种针对相片影像而广泛使用的一种失真压缩标准方法。使用这种压缩的档案格式一般也被称为JPEG；虽然在所有平台上.jpg是最普遍的，但是针对这种格式一般的扩展名是.jpeg、.jfif、.jpg、.JPG或是.JPE。 JPEG图像压缩算法能够在提供良好的压缩性能的同时，具有比较好的重建质量。人们日常碰到的“.jpeg”、“.jpg ”等指代的是图像数据经压缩编码后在媒体上的封存形式，不能与JPEG压缩标准混为一谈。 这个标准目的在于支持用于大多数连续色调静态图像压缩的 各种各样的应用，这些图像可以是任何一个色彩空间，用户可以 调整压缩比，并能达到或者接近技术领域中领先的压缩性能，且 具有良好的重建质量。这个标准的另一个目标是对普遍实际的应 用提供易处理的计算复杂度。 在 Photoshop软件中以JPEG格式储存时，提供11级压缩级别， 以0—10级表示。其中0级压缩比最高，图像品质最差。即使采用 细节几乎无损的10 级质量保存时，压缩比也可达 5：1。以BMP格 式保存时得到4．28MB图像文件，在采用JPG格式保存时，其文件 仅为178KB，压缩比达到24:1。经过多次比较，采用第8级压缩为 存储空间与图像质量兼得的最佳比例。 然而，JPEG静止图像压缩标准，中端和高端比特速率上的良好的速率畸变特性，但在低比特率范围内，将会出现很明显的方块效应，其质量变得不可接受。JPEG不能在单一码流中提供有损和无损压缩，并且不能支持大于64×64 K的图像压缩。同时，尽管当前的JPEG标准具有重新启动间隔的规定，但当碰到比特差错时图像质量将受到严重的损坏。 针对这些问题，自1997年3月起，JPEG图像压缩标准委员开始着手制定新一代的图像压缩标准以解决上述问题。2000年3月的东京会议，确定了彩色静态图像的新一代编码方式JPEG2000图像压缩标准的编码算法。 JPEG2000作为JPEG的升级版，其压缩率比JPEG高约30%左右，同时支持有损和无损压缩。JPEG2000格式有一个极其重要的特征在于它能实现渐进传输，即先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，不断提高图像质量，让图像由朦胧到清晰显示。 JPEG2000 此外，JPEG2000还支持所谓的“感兴趣区域”特性，可以任意指定影像上感兴趣区域的压缩质量，还可以选择指定的部分先解压缩。在有些情况下，图像中只有一小块区域对用户是有用的，对这些区域，采用低压缩比，而感兴趣区 域之外采用高压缩比，在保证不丢失重要信息的同时，又能有效地压缩数据量，这就是基于感兴趣区域的编码方案所采取的压缩策略。 其优点在于它结合了接收方对压缩的主观需求，实现了交互 式压缩。而接收方随着观察，常常会有新的要求，可能对新的区 域感兴趣，也可能希望某一区域更清晰些。 JPEG2000和JPEG相比优势明显，从无损压缩到有损压缩可以兼容，而JPEG不行，JPEG的有损压缩和无损压缩是完全不同的两种方法。JPEG2000即可应用于传统的JPEG市场，如扫描仪、数码相机等，又可应用于新兴领域，如网路传输、无线通讯等等。 注意： JPEG标准不指定任何固有的文件格式。它只定义压缩比特流的 语法。这就