JPEG - JPEG Nedir - JPEG Hakkında JPEG, J oint P hotographic E xperts G roup ( Birleşik Fotoğraf Uzmanları Grubu ) tarafınca standa...
JPEG - JPEG Nedir - JPEG Hakkında
JPEG, Joint Photographic Experts Group (Birleşik Fotoğraf Uzmanları Grubu) tarafınca standartlaştırılmış bir sayısal görüntü kodlama biçimidir. Bu şekil, 1994 senesinde ISO 10918-1 adıyla standartlaşmıştır.
Dosya şekli
JPEG standardında görüntü saklayan dosya şekli de ekseriyet tarafınca JPEG olarak adlandırılır. Bu dosyalar çoğu zaman .jpg, .jpe ya da .jfif uzantılıdır, fakat genellikle .jpg uzantısı kullanılır. Fakat, JPEG standardı yalnız görüntünün nasıl kodlanacağını tanımlar, görüntünün herhangi bir gizleme ortamında depolanma biçimini belirtmez. JPEG olarak farkında olduğumuz dosya şekli, Independent JPEG Group adlı başka bir grubun JFIF (JPEG File Interchange Format - JPEG Dosya Alışveriş Şekli) adlı standardı tarafınca tanımlanmıştır.
Bu dosya şekli, WWW üstünden görüntü iletmek ve fotografik görüntü saklamak için en popüler dosya şekli olmuştur. JPEG / JFIF formatı, web için hakikaten de başarı göstermiş bir depolama ve veri geçirme yapısına haizdir. Çünkü bu işi icra eden GIF formatı yalnız 256 rengi desteklediğinden fotografik imajlarda yetersiz kalmaktadır. PNG'ye gelince… Görüntü kalitesi daha iyi olsa da web için kafi boyut optimizasyonunu yapamadığı için büyük boyutlu resimler ortaya çıkmaktadır. Bu da fotografik resimlerin web için kullanılacağı durumlarda da JPEG'i kullanışlı ve tercih edilir bir format haline getirmektir.
Genel dilde JPEG kısaltması, JPEG standardından çok JFIF dosya şekline karşılık gelir. Fakat TIFF şeklinde başka dosya şekilleri de JPEG standardında görüntü saklayabilmektedir.
Görüntü kodlama yöntemi
JPEG, ayarlanabilir kayıplı sıkıştırma kullanır, bu nedenle JPEG verisinden okunan görüntü ile veriyi yaratmak için kullanılan görüntü aynı değildir. Fakat, kayıplar insan görme sisteminin daha az ehemmiyet verdiği detaylarda gerçekleştiği için büyük bölümü süre farkedilmez.
Renk uzayı dönüşümü ve alt örnekleme
JPEG kodlamada ilk adım, görüntünün RGB uzayından değişik bir uzay olan YCbCr uzayına dönüştürülmesidir. Böylelikle görüntü pikselleri birer parlaklık ve ikişer renk bileşeni ile gösterebilirler. YCbCr, renkli TV yayınlarında da kullanılan YUV uzayına benzer bir uzaydır.
İnsan retinası, yapısı sebebiyle bir görüntüdeki renk verisini parlaklık verisine gore daha az çözünürlükte görür. Bu sebeple renk verisinin parlaklığa gore daha az bir çözünürlükte örneklenmesi, genellikle hissedilir bir değişikliğe niçin olmaz. JPEG, yatayda ve/ya da düşeyde renk verisinin parlaklığın yarısı çözünürlükte örneklenmesine olanak verir.
Ayrık kosinüs dönüşümü ve nicemleme
Her renk bileşeni, 8x8 bloklar halinde ayrık kosinüs dönüşümü ile dönüştürülür, böylece resmin enerjisi az sayıda (dönüşüm uzayındaki) pikselde yoğunlaştırılır. Dönüştürülen blokların nicemlenmesi sonrasında da sıfırdan değişik az sayıda kıymet ile bloğu ifade etmek mümkün olur. Dönüşüm uzayındaki yüksek frekans pikselleri, resmin görsel kalitesinde görece az rol oynarlar, bu nedenle yüksek frekans pikselleri daha az sayıda değere nicemlenir.
Nicemleme, sıkıştırma miktarının ayarlanabilmesini de sağlar. Daha çok nicemleme ile aslından uzak ama daha çok sıkıştırılmış görüntüler elde edilebilir. Nicemlemenin bu yan tesiri görüntüden görüntüye değişim gösteren bir nicemleme miktarına kadar büyük oranda görsel bozulmalara niçin olmaz.
Nicemleme sonrasında görüntü blokları nicemleme öncesine gore daha az tür sayı(sembol) ile anlatılır hale gelir. Sık rastlanan semboller daha az, seyrek semboller daha çok bitle kodlanarak bilginin daha yoğun ifade edilmesi sağlanabilir. Nicemlenmiş görüntü blokları, standart ya da görüntüye özgü kod tabloları kullanılarak kodlanır ve dosyada depolanırlar.
Nicemlenmiş blokların aritmetik kodlama ile kodlanması da mümkündür, fakat aritmetik kodlamanın üstündeki patentler sebebiyle bu yöntem popüler değildir.
Sıkıştırma lı görüntü bozulmaları
Sıkıştırma oranı arttıkça görsel detayda azalma görülür. Oranın artmasıyla keskin hatların çevresinde dalgalanmalar ve detay kaybı, yüksek sıkıştırma ortanlarında da bloklanma belirgin hale gelir. JPEG görüntülerin türlü dönüşümler geçirmesi (ör. ölçeklenme) sıkıştırma yan etkilerini daha belirgin hale getirebilir.
JPEG kodlanmış görüntüde yüksek frekans bileşenleri görüntü detay bilgisinin mühim bir kısmını ihtiva eder. Sıkıştırma oranı yükseldikçe yüksek frekans bileşenlerinin daha fazlası kaybedilir. En yüksek sıkıştırma oranlarında ise yalnız en az frekans bileşeni sıfırdan farklıdır, bu yüzden görüntü bloklar halinde görünür.
JPEG'in kullanım alanları
JPEG, bilhassa tabiat görüntüleri şeklinde yüksek frekanslı bileşenleri görece önemsiz görüntüleri çok az görsel kayıpla, kayıpsız sıkıştırma sistemlerinden-,metotlarından daha yüksek verimle sıkıştırabilir. Fakat, çizimler ya da keskin hatlı cisimler içeren görüntülerde sıkıştırma miktarı arttıkça keskin hatların çevresinde dalgalanma görülür.
Dosya şekli
JPEG standardında görüntü saklayan dosya şekli de ekseriyet tarafınca JPEG olarak adlandırılır. Bu dosyalar çoğu zaman .jpg, .jpe ya da .jfif uzantılıdır, fakat genellikle .jpg uzantısı kullanılır. Fakat, JPEG standardı yalnız görüntünün nasıl kodlanacağını tanımlar, görüntünün herhangi bir gizleme ortamında depolanma biçimini belirtmez. JPEG olarak farkında olduğumuz dosya şekli, Independent JPEG Group adlı başka bir grubun JFIF (JPEG File Interchange Format - JPEG Dosya Alışveriş Şekli) adlı standardı tarafınca tanımlanmıştır.
Bu dosya şekli, WWW üstünden görüntü iletmek ve fotografik görüntü saklamak için en popüler dosya şekli olmuştur. JPEG / JFIF formatı, web için hakikaten de başarı göstermiş bir depolama ve veri geçirme yapısına haizdir. Çünkü bu işi icra eden GIF formatı yalnız 256 rengi desteklediğinden fotografik imajlarda yetersiz kalmaktadır. PNG'ye gelince… Görüntü kalitesi daha iyi olsa da web için kafi boyut optimizasyonunu yapamadığı için büyük boyutlu resimler ortaya çıkmaktadır. Bu da fotografik resimlerin web için kullanılacağı durumlarda da JPEG'i kullanışlı ve tercih edilir bir format haline getirmektir.
Genel dilde JPEG kısaltması, JPEG standardından çok JFIF dosya şekline karşılık gelir. Fakat TIFF şeklinde başka dosya şekilleri de JPEG standardında görüntü saklayabilmektedir.
Görüntü kodlama yöntemi
JPEG, ayarlanabilir kayıplı sıkıştırma kullanır, bu nedenle JPEG verisinden okunan görüntü ile veriyi yaratmak için kullanılan görüntü aynı değildir. Fakat, kayıplar insan görme sisteminin daha az ehemmiyet verdiği detaylarda gerçekleştiği için büyük bölümü süre farkedilmez.
Renk uzayı dönüşümü ve alt örnekleme
JPEG kodlamada ilk adım, görüntünün RGB uzayından değişik bir uzay olan YCbCr uzayına dönüştürülmesidir. Böylelikle görüntü pikselleri birer parlaklık ve ikişer renk bileşeni ile gösterebilirler. YCbCr, renkli TV yayınlarında da kullanılan YUV uzayına benzer bir uzaydır.
İnsan retinası, yapısı sebebiyle bir görüntüdeki renk verisini parlaklık verisine gore daha az çözünürlükte görür. Bu sebeple renk verisinin parlaklığa gore daha az bir çözünürlükte örneklenmesi, genellikle hissedilir bir değişikliğe niçin olmaz. JPEG, yatayda ve/ya da düşeyde renk verisinin parlaklığın yarısı çözünürlükte örneklenmesine olanak verir.
Ayrık kosinüs dönüşümü ve nicemleme
Her renk bileşeni, 8x8 bloklar halinde ayrık kosinüs dönüşümü ile dönüştürülür, böylece resmin enerjisi az sayıda (dönüşüm uzayındaki) pikselde yoğunlaştırılır. Dönüştürülen blokların nicemlenmesi sonrasında da sıfırdan değişik az sayıda kıymet ile bloğu ifade etmek mümkün olur. Dönüşüm uzayındaki yüksek frekans pikselleri, resmin görsel kalitesinde görece az rol oynarlar, bu nedenle yüksek frekans pikselleri daha az sayıda değere nicemlenir.
Nicemleme, sıkıştırma miktarının ayarlanabilmesini de sağlar. Daha çok nicemleme ile aslından uzak ama daha çok sıkıştırılmış görüntüler elde edilebilir. Nicemlemenin bu yan tesiri görüntüden görüntüye değişim gösteren bir nicemleme miktarına kadar büyük oranda görsel bozulmalara niçin olmaz.
Nicemleme sonrasında görüntü blokları nicemleme öncesine gore daha az tür sayı(sembol) ile anlatılır hale gelir. Sık rastlanan semboller daha az, seyrek semboller daha çok bitle kodlanarak bilginin daha yoğun ifade edilmesi sağlanabilir. Nicemlenmiş görüntü blokları, standart ya da görüntüye özgü kod tabloları kullanılarak kodlanır ve dosyada depolanırlar.
Nicemlenmiş blokların aritmetik kodlama ile kodlanması da mümkündür, fakat aritmetik kodlamanın üstündeki patentler sebebiyle bu yöntem popüler değildir.
Sıkıştırma lı görüntü bozulmaları
Soldan sağa gittikçe daha kayıplı sıkıştırılmış bir çiçek görüntüsü
Sıkıştırma oranı arttıkça görsel detayda azalma görülür. Oranın artmasıyla keskin hatların çevresinde dalgalanmalar ve detay kaybı, yüksek sıkıştırma ortanlarında da bloklanma belirgin hale gelir. JPEG görüntülerin türlü dönüşümler geçirmesi (ör. ölçeklenme) sıkıştırma yan etkilerini daha belirgin hale getirebilir.
JPEG kodlanmış görüntüde yüksek frekans bileşenleri görüntü detay bilgisinin mühim bir kısmını ihtiva eder. Sıkıştırma oranı yükseldikçe yüksek frekans bileşenlerinin daha fazlası kaybedilir. En yüksek sıkıştırma oranlarında ise yalnız en az frekans bileşeni sıfırdan farklıdır, bu yüzden görüntü bloklar halinde görünür.
JPEG'in kullanım alanları
JPEG, bilhassa tabiat görüntüleri şeklinde yüksek frekanslı bileşenleri görece önemsiz görüntüleri çok az görsel kayıpla, kayıpsız sıkıştırma sistemlerinden-,metotlarından daha yüksek verimle sıkıştırabilir. Fakat, çizimler ya da keskin hatlı cisimler içeren görüntülerde sıkıştırma miktarı arttıkça keskin hatların çevresinde dalgalanma görülür.
YORUMLAR