14 (19)

Obraz cyfrowy Teoria obrazu

W formacie UFF można zapisywać kolorystykę wszystkich najważniejszych typów obrazów, tzn.: czarno-białych (kreskowych i w skali szarości), obrazów RGB a także w innych modelach barw¹*.

6.2. Format JPEG

Istnieją również tzw. formaty stratne zapisu do pliku, którego najważniejszym przedstawicielem jest JPEG (Joint Photographic Experts Group).

Zapis stratny oznacza, że podczas tworzenia pliku tracone są bezpowrotnie niektóre barwy w obrazie, ale za to uzyskujemy bardzo mały objętościowo plik. Stopień stratności użytkownik może na ogół regulować i w efekcie strata kolorystyki może być niezauważalna. Na rysunku 6.1 przedstawiono porównanie kolorystyki tego samego obrazu zapisanego w formacie bezstratnym TIFF i stratnym JPEG.

Obraz TIFF bez strat kolorystycznych Obraz JPEG xt stratami kolorystycznymi

(objętość 13,36 MB) (objętość 0,26 MB)

Rys. 6.1 PoróY/nanie obrazu w zapisie bezstratnym (TIFF) i stratnym (JPEG) wypada ko rzystnie dla obrazu JPEG. gdyż strata barw jest niewielka, zaś kompresja bardzo duża

Jeśli chcemy troszkę bliżej poznać matematyczne funkcjonowanie tego ważnego formatu, to na początek wiedzmy, że kompresja przebiega w trzech fazach.

• W fazie pierwszej obraz jest przekształcany do przestrzeni kolorystycznej CIE Luv (tzw. przestrzeń niezależna od urządzenia). W zależności od przyjętego stopnia stratności wybierana jest komórka próbkująca o określonej wielkości, np. 8x8 pikseli. Komórka ta jest kolejno przesuwana po pikselach obrazu. Dla każdego położenia obejmującego grupę pikseli w obrazie (np. 64) przypisuje się mniejszą liczbę parametrów koloru do większej liczby poziomów jasności (np. 64 poziomom jasności przypisuje się 16 wartości koloru). W tym etapie następuje pierwsza utrata informacji o barwach.

• W fazie drugiej wykonywana jest tzw. szybka transformacja Fouriera (FFT - Fast Fourier Transform), w wyniku której barwy zostają przeniesione do tzw. przestrzeni widmowej i tam posortowane jako współczynniki. Współczynniki o wyższych częstotliwościach (odpowiadające za drobne szczegóły w obrazie) zostaja wyzerowane na szerokości zależnej od przyjętego stopnia stratności. Jest to tzw. kwantyzacja i jednocześnie drugi poziom utraty informacji.

• W fazie trzeciej następuje właściwa kompresja (bezstratna) pozostałych współczynników.

W przypadku wczytywania takiego skompresowanego obrazu następuje rozkompresowanie i wykonywana jest odwrotna FFT. ale już na zmienionych wcześniej współczynnikach. Obraz uzyskuje tę samą objętość w pamięci RAM komputera, ale zawiera zubożoną informację kolorystyczną.

Jeśli skanujemy obraz do przyszłych zastosowań profesjonalnych (drukowanie w drukarni, powiększanie, korekcja kolorystyczna), to nie powinno się stosować formatu JPEG do zapisu obrazu.

Niestety, użytkownicy aparatów cyfrowych mogą nie mieć wyboru, gdyż producent aparatu często narzuca ten format zapisu obrazu. Dotyczy to szczególnie amatorskich aparatów cyfrowych. Aparaty profesjonalne mogą zapisywać także w formacie TIFF. Nie należy jednak przywiązywać zbyt wielkiej wagi do tego problemu, gdyż przykład z rysunku 6.1 wyraźnie świadczy o niezauważalnych zmianach kolorystycznych podczas zapisu stratnego w formacie JPEG.

W formacie TIFF można ponadto zapisywać obrazy w modelach: CMYK, Lab i indeksowanych barw. Ponadto może on zapamiętywać tzw. kanały alfa we wszystkich modelach z wyjątkiem czarno białej kreski. Niektóre programy graficzne mogą zapisywać w formacie TIFF także obrazy zbudowane z warstw, np. Adobe Photoshop. ale po otwarciu ich w innych aplikacjach wszystkie warstwy ulegną spłaszczeniu do jednej. W programie Photoshop można także zapisywać wraz z obra zem w formacie TIFF komentarze, przezroczystości i wielorozdzielczościowa piramidę danych cyfrowych. Jednak wykorzystanie tych zmodyfikowanych zapisów TIFF jest możliwe jedynie w tej aplikacji.