JPEG2000 vs JPEG va PNG: farq nima?

JPEG2000 va JPEG va PNG

Agar siz yaxshi siqish nisbati bilan rasm formati standartlari ro'yxatini qidirsangiz, oddiy Google qidiruvi juda ko'p natijalar beradi. JPEG va shunga o'xshash ovoz chiqaradigan JPEG2000, PNG bilan bir qatorda, bugungi kunda tasvirni siqish uchun eng yaxshi formatlar qatoriga kiradi.

Shuni aytib o'tish kerakki, ushbu formatlarning har biri o'ziga xos kuchli va zaif tomonlarga ega. Bir-birimizni ajrata olishimiz uchun biz har biriga alohida qarashimiz kerak. Rasm formatining har birini tavsiflab bo'lgach, ularni bir-biri bilan taqqoslaymiz, shunda ularning qanday farq qilayotganini aniq bilib olasiz va bu sizga mos keladi.

Boshqa taniqli rastrli rasm formatlari mavjud, ular bizning taqqoslashimizga kiritilmagan. Hozirgi kunda GIF animatsiyalar uchun faol foydalanilmoqda, ammo u 256 rang palitrasi bilan cheklangan. TIFF kengaytirilgan aniqlik (har bir kanal uchun 16 bit) qo'llab-quvvatlanadigan klassik yo'qotishsiz format, ammo u zaif siqishni xususiyatiga ega va ko'pgina veb-brauzerlar tomonidan qo'llab-quvvatlanmaydi. Bundan tashqari, JPEG XR, WebP va HEIF kabi bir qator yangi formatlar mavjud, ular veb-brauzerlarda va tasvirni qayta ishlash dasturlarida juda cheklanganligi sababli juda mashhur emas.

JPEG nima?

JPEG qisqartmasi qo'shma fotosuratlar ekspert guruhini anglatadi (nomi uni yaratgan kompaniyadan olingan). U ilk marotaba 1986 yilda sahnada paydo bo'lgan, ammo hanuzgacha eng mashhur tasvir formatidir.

JPEGni JPEG2000 bilan aralashtirib yubormaslik kerak. Bu nomlar bir-biriga o'xshash, chunki ikkala standart ham bitta kompaniya tomonidan taklif qilingan, ammo ular butunlay boshqacha algoritm va formatlardir; JPEG2000 eng yangi va yanada murakkabroq.

JPEG dastlab yo'qolgan format bo'lib, kodlash har doim sifatni yo'qotishiga olib keladi. Siqish nisbati ko'proq yo'qotishlarni hisobga olgan holda sezilarli darajada oshirilishi mumkin. Bu fotografik tasvirlarni siqish uchun mashhurlikka erishgan asosiy xususiyatdir. Odatda, ular JPEG-ga yaxshi siqishni nisbati bilan munosib sifatni uyg'unlashtirishga imkon beradigan ravshanlik va ranglarning silliq turlariga ega. Biroq, JPEG algoritmining tabiati blokirovka qilinadigan artefaktlarning paydo bo'lishiga olib keladi (ayniqsa yuqori kontrastli o'tkir qirralarning yaqinida seziladi), bu yuqori siqish nisbatlarida chalg'itishi mumkin.

JPEG xususiyatlari

JPEG-ni siqish algoritmi bir qancha muhim xususiyatlarga ega bo'lib, bu ta'sirchan mashhurlikka erishishga imkon berdi:

  • Rang maydonini o'zgartirish yorqinlik (Y) va xrominans (Cb, Cr) tarkibiy qismlarini ajratish imkonini beradi. Cb va Cr-ning pasayishi, faylning hajmini deyarli sezib bo'lmaydigan yo'qotishlarni kamaytirishga imkon beradi.
  • Diskret kosinani aylantirishdan keyin kvantlash aniq (yuqori chastotali) detallar uchun yaxlitlash koeffitsientlari yordamida tasvir hajmini kamaytirishni boshqarish imkonini beradi.
  • Ixtiyoriy progressiv kodlash butun bayt oqimini qisman dekodlashdan keyin butun tasvirni past sifatli oldindan ko'rish imkoniyatini beradi.
  • DCT-ga o'zgartirilgan va kvantlangan tasvir ma'lumotlari uchun behuda entropiyani kodlash.

JPEGning ijobiy va salbiy tomonlari

Umuman olganda, JPEG xususiyatlari uni ishonchli formatga aylantiradi. Uning ba'zi afzalliklari:

  • Ushbu format ancha vaqtdan beri ishlatib kelinmoqda
  • Deyarli barcha qurilmalar JPEG-ni qo'llab-quvvatlashi mumkin, bu JPEG2000-ga mos kelmaydi
  • Rasmni qayta ishlash uchun mo'ljallangan ko'plab dasturlarga mos keladi
  • JPEG rasmlarini dastlabki hajmidan 5% gacha siqish mumkin. Tasvirlarni Internet orqali uzatish haqida gap ketganda, bu JPEG formatini yanada mosroq qiladi
  • JPEG kodeki protsessorda va ayniqsa GPUda juda tez bo'lishi mumkin

JPEGning kamchiliklari quyidagilarni o'z ichiga oladi:

  • Kodlash va import / eksportning har bir iteratsiyasidan so'ng sifatni yo'qotish muqarrar
  • Artefaktlarning jiringlashi va to'sib qo'yilishi tufayli tasvirlarni aniq qirralar bilan buzadi, ularni tanib olish qiyinlashadi
  • Faqat 8/12 bitli chuqurlikdagi 1 yoki 3 rangli kanallar qo'llab-quvvatlanadi
  • Rasmlar uchun shaffoflikni saqlash taklif etilmaydi (alohida alfa-kanal mavjud emas)

JPEG2000 nima?

Faqat ismga asoslanib, JPEG2000 (yoki J2K) tabiatan JPEG ga o'xshashligini taxmin qilish oson. Haqiqat shundaki, ularning ikkalasi ham umumiy narsadir. J2K algoritmi JPEG sahnaga chiqqandan 8 yil o'tgach ishlab chiqilgan va o'sha paytda JPEG vorisi sifatida ko'rilgan edi. JPEG2000 ishlab chiqilishining asosiy g'oyasi yanada yaxshi siqish nisbati bilan yanada moslashuvchan va funktsional siqishni algoritmini yaratish edi.

JPEG2000 kodlash tizimi to'lqinlarga asoslangan texnologiya bilan jihozlangan, bu yagona arxitekturada (va hatto bitta kodestremda) matematik yo'qotishsiz va yo'qotishli siqishni tanlash imkonini beradi. Diskret Wavelet Transform (DWT) tasvirni to'liq qayta ishlaydi, bu esa JPEG bilan taqqoslaganda artefaktlarni blokirovka qilishni oldini oladi.

DWT va ikkilik arifmetik koderdan foydalanish, ayniqsa past bitli bitlarda, JPEG-ga nisbatan yuqori siqish koeffitsientiga erishishga imkon berdi. Siqish ko'rsatkichlari ishlab chiqaruvchilar faoliyatining asosiy drayveri sifatida qayd etilgan bo'lsa-da, oxir-oqibat unga boshqa afzalliklari murojaatlarni jalb qildi.

Siqilishdan keyin olingan kodestrema EBCOT sxemasidan (Optimal Truncation yordamida o'rnatilgan blokirovkalash) foydalanilganligi sababli juda keng miqyosga ega. J2K o'lchamlari, sifati, rang komponentlari va pozitsiyalarining rivojlanish tartibini tanlashga imkon beradi, bu asl tasvirning bir nechta hosilalarini ta'minlaydi. Turli xil usullarda kodestremga buyurtma berib, ilovalar rasmlarning ketma-ketligini uzatish paytida ishlashning sezilarli darajada o'sishiga yoki moslashuvchan tarmoqning kengligiga moslashishi mumkin. Masalan, gigapikselli J2K-rasmni biroz kechikish bilan ko'rish mumkin, chunki faqat displey o'lchamidagi versiyani butun fayldan o'qish va dekodlash mumkin. Boshqa bir misol, vaqtni va o'tkazish qobiliyatini tejashga imkon beradigan, siqilgan usta tasviridan vizual-ko'rinmaydigan tasvirni olish qobiliyati.

Ushbu format juda katta hajmdagi rasmlarni (har bir o'lchov bo'yicha 232-1-1 gacha), bir nechta komponentlarni (ko'p spektral ma'lumotlar uchun 16384 tagacha komponentlar), yuqori dinamik diapazoni (har bir komponent uchun 1-38 bit), bunda har bir komponent turli o'lchamlarga ega bo'lishi mumkin. va bit chuqurligi.

Aslida, JPEG2000 bu 12 qismdan iborat standartlarning butun oilasi. Uning birinchi qismida "Asosiy kodlash tizimi" asosiy xususiyatlar to'plamini (kodlash va dekodlash jarayonlari, kodektraksiya sintaksisi, fayl formati) ko'rsatilgan va to'lovsiz va litsenziya to'lovisiz foydalanish uchun bepul. Qo'shimcha qismlar orasida ko'proq moslashuvchanlikni beradigan kengaytmalar (JPX kengaytirilgan fayl formati, 2 qism), Motion JPEG 2000 (MJ2 fayl formati, 3 qism), ko'p qatlamli aralash rasmlar (JPM fayl formati, 6 qism), xavfsizlik doirasi (8 qism). , JPIP aloqa protokoli (9 qism), uch o'lchovli kengaytma (JP3D, 10 qism) va boshqalar.

Uning barcha afzalliklariga qaramay, JPEG2000 formati har xil sabablarga ko'ra ishlab chiquvchilarning fikricha, hamma joyda mavjud emas edi. Agar biz JPEG2000 va JPEG-ni taqqoslasak, J2K yanada murakkab va hisoblash talabchan, shuning uchun yaqin vaqtgacha (protsessorlar va parallel algoritmlarning etarlicha rivojlantirilishidan oldin) bu ko'p amaliy holatlarda juda sekin edi. Yana bir muammo shundaki, na ishlab chiqaruvchilar, na doimiy mijozlar 2000-yillarning boshlarida uni qabul qilishga tayyor emas edilar.

Bugungi kunda JPEG2000 tok formati hisoblanadi va asosan skanerlardan, tibbiy tasvirlash moslamalaridan, kameralardan, sun'iy yo'ldoshlardan olingan tasvirlarni, raqamli kinoteatrlarni va yuqori darajadagi texnik tasvirlash uskunalarini olishda namoyon bo'ladi. Biroq, endi JPEG2000 etuklikka erishdi, ko'plab dasturiy ta'minotni qo'llab-quvvatladi va yuzaga kelishi mumkin bo'lgan muammolarning aksariyati uchun echimlar mavjud. Shunday qilib, u qabul qilish va mashhurlikning o'sishi uchun hali ham imkoniyatlarga ega.

JPEG2000 xususiyatlari

JPEG va JPEG2000 o'rtasidagi farqni tushunishning eng samarali usuli bu ularning har bir xususiyatiga qarashdir. Buni bilish bizga tafovutlarni yanada ko'proq ta'kidlash uchun o'zaro munosabatlarni shakllantirishga yordam beradi. Quyida JPEG2000 ning eng muhim xususiyatlari mavjud:

  • Yo'qotadigan va yo'qotadigan siqishni uchun yagona arxitektura (hatto bitta rasmli fayl ichida)
  • Yuqori darajada o'lchanadigan kodestrem - bitta fayldan tasvirning turli o'lchamlari yoki sifatiga ega versiyalarni etkazib berish qobiliyati
  • Juda katta o'lchamdagi, ko'p qismli, juda yuqori dinamik diapazonni qo'llab-quvvatlash (har bir komponent uchun 38 bitgacha)
  • Yuqori siqish (ayniqsa, past bitlarda)
  • Xatolarning chidamliligi (aloqa yoki saqlash moslamalari ishonchsiz bo'lganda, biroz xatolarga chidamlilik)
  • Turli o'lchamlari, tarkibiy qismlari, pozitsiyalari va sifatli qatlamlariga tezkor tasodifiy kirish
  • Kodlash va undan foydalanish bo'yicha qiziqish darajasi (ROI)
  • JP2 fayl formatida domenga tegishli metadata ma'lumotlarini qo'llab-quvvatlash
  • Bir necha dekodlash / kodlash sikllarida juda past sifat yo'qotilishi
  • Belgilangan o'lcham yoki sifat bilan siqishni tasvirini yaratish

JPEG2000 afzalliklari va kamchiliklari

JPEG2000 ba'zi ajoyib xususiyatlarga ega va ushbu format formatini boshqalarnikidan ustunlik qilish ham juda ta'sirli. JPEG2000-dan foydalanishni xohlashingizning ba'zi sabablari:

  • Ikkala yo'qotishsiz va yo'qotishsiz kompresslar uchun yagona siqishni arxitekturasi mavjud
  • Bitta asosiy rasm bir nechta hosilalarni almashtiradi (har xil qarorlar va sifat)
  • Video ishlab chiqarish va jonli televizion kontent bilan ishlash uchun juda mos keladi
  • Tabiiy fotosuratlar bilan bir qatorda sintetik vizual tarkib bilan ham yaxshi ishlaydi
  • Bit-xatolarga chidamlilik.

JPEG2000 ham quyidagi kamchiliklarga ega:

  • Uni veb-brauzerlar qo'llab-quvvatlamaydi (Safari-dan tashqari)
  • JPEG2000 JPEG bilan mos emas. JPEG2000-ni tizimga yoki mahsulotga, agar u allaqachon JPEG algoritmidan foydalansa ham qo'shilishi uchun qo'shimcha vaqt va kuch sarflaydi.
  • Standart ochiq manbali JPEG2000 kodeklari faol foydalanish uchun juda sekin

PNG nima?

PNG (yoki Portable Network Graphics) - bu tasvirni bejiz siqish uchun yaratilgan boshqa format. Bugungi kunda PNG veb-saytlardagi eng ommabop tasvir formatidir va u hozirda animatsiyalar uchun faol foydalaniladigan GIF formatining o'rnini bosishi kutilmoqda. Aslida, GIF-ni almashtirish PNG formatini yaratishda asosiy turtki bo'ldi, chunki patentlangan GIF litsenziyani talab qiladi va taniqli 256 rang palitrasiga ega.

PNG LZ77 va Huffman kodlashning kombinatsiyasi bo'lgan patentlanmagan yo'qotishsiz Deflate siqish algoritmidan foydalanadi. PNG-ning progressivlik xususiyati ixtiyoriy 2 o'lchovli 7-pass interlacing sxemasiga asoslanadi, ammo bu ishlatilganda siqishni nisbatlarini kamaytiradi.

PNG-fayl hajmi rang chuqurligiga (bir pikselga 64 bitgacha), prekompressiya bosqichidagi bashoratli filtrga, Deflate-ni siqishni bajarishga, ixtiyoriy bir-biriga ulanish, ixtiyoriy metadata bog'liq. Ushbu format uchun yo'qotilgan siqishni uchun bir nechta variant ishlab chiqilgan: posterizatsiya (noyob ranglarning sonini kamaytirish), palitrani tanlashning ilg'or uslublari (32 bitli ranglarni 8 bitli palitraga kamaytirish), o'rtacha yo'qotish filtri.

Garchi GIF animatsiyani qo'llab-quvvatlasa-da, PNG bitta rasmli format bo'lishi kerakligi haqida qaror qabul qilindi. Shu bilan birga, 2008 yilda PNG-ni APNG (animatsion PNG) deb nomlangan kengaytmasi taklif qilindi va hozirda Microsoft IE / Edge-dan tashqari barcha yirik veb-brauzerlar tomonidan qo'llab-quvvatlanmoqda. Bundan tashqari, yaqinda Edge ham qo'llab-quvvatlanadi, chunki 2018 yil dekabr oyida Microsoft Edge brauzerida Chrome Blink dvigatelidan foydalanishni e'lon qildi va o'zining shaxsiy EdgeHTML brauzer dvigatelini ishlab chiqishni to'xtatdi.

PNG ranglarni to'g'rilash ma'lumotlarini (gamma, oq rang balansi, rang profillari) qo'llab-quvvatlaydi. Tuzatish kerak, chunki bir xil raqamli rang qiymatlari turli xil kompyuter sozlamalarida, hatto bir xil monitorlarda ham turli xil ranglarni yaratishi mumkin. Biroq, ushbu funktsiyadan amaliy foydalanish muammoga aylanishi mumkin va bu ma'lumot ko'pincha PNG optimallashtirish vositalari tomonidan o'chiriladi.

PNG xususiyatlari

PNG bir nechta asosiy xususiyatlarga ega, bu uni rastrli sintetik tasvirlar uchun eng mashhur yo'qotishsiz formatga aylantirish imkonini berdi. Keling, ularning har birini qisqacha ko'rib chiqaylik:

  • Yo'qotilgan siqish
  • Alfa-kanallarning shaffofligini qo'llab-quvvatlash (veb-rasm formatlarida eng mashhurlaridan biri)
  • 7-o'tish progressivligi
  • PNG siqish algoritmi 1-bitdan 16-bitgacha haqiqiy rang, kul rang va palitraga asoslangan rasmlarni qayta ishlashga qodir (faqat birinchi ikkitasini qo'llab-quvvatlaydigan JPEG-dan farqli o'laroq, faqat 8 yoki 12 bitgacha).
  • Siqish nisbati va tezligi o'rtasida bir nechta tanlov

PNG ning ijobiy va salbiy tomonlari

PNG-ni siqish amaliy va uni sintetik va kompyuterda yaratilgan grafik tasvirlarni saqlash va uzatish uchun haqiqatan ham mashhur vositaga aylantiradi. Ushbu formatning qo'shimcha afzalliklari:

  • Veb-brauzerlar va boshqa dasturlarning keng ko'lamli yordami
  • Patent bilan bog'liq muammolar yo'q
  • Piksellarning sozlanishi shaffofligi uchun shaffof kanal (shaffoflik)
  • Yuqori dinamik diapazon (har bir kanal uchun 16 bitgacha)

PNG mukammal emas va o'zining kamchiliklariga ham ega:

  • Yo'qolgan siqishni tabiiy yordami yo'q
  • Eskirgan siqishni algoritmi tufayli past siqilish nisbati
  • Animatsiyaning tug'ma qo'llab-quvvatlanishi yo'q (faqat APNG kabi kengaytmalarda)

Yaxshisi: JPEG va JPEG2000 va PNG

JPEG2000

Afzalliklari

  • Ham yo'qotishsiz, ham yo'qotishsiz siqish
  • Moslashuvchan progressiv dekodlash
  • Tasvirni siqish nisbati juda yaxshi
  • Xato barqarorligi

Kamchiliklari

  • Brauzerlar hamma tomonidan qo'llab-quvvatlanmaydi
  • Juda yuqori hisoblash murakkabligi

JPEG

Afzalliklari

  • Barcha veb-brauzerlarda mos keladi
  • Rasmni qayta ishlash deyarli barcha dasturlar va qurilmalar tomonidan qo'llab-quvvatlanadi
  • CPU yoki GPU-da juda tez

Kamchiliklari

  • Dastlabki standartda yo'qotishsiz rejim mavjud emas
  • Artefaktlarni blokirovka qilish
  • Shaffoflik saqlanmaydi

PNG

Afzalliklari

  • Barcha veb-brauzerlarda mos keladi
  • Ishonchsiz yo'qotishsiz siqish
  • To'liq shaffoflikni boshqarish

Kamchiliklari

  • Kuchli yo'qotishli siqish uchun mos emas
  • Siqish darajasi past

Xulosa

Ushbu uchta rasm formatlarining har biri turli xil vazifalar uchun foydali bo'lishi mumkin. JPEG ko'plab qurilmalar va dasturiy ta'minot bilan mos keladi, shuning uchun uni ba'zi cheklovlarga qaramay deyarli hamma joyda ishlatish mumkin. Boshqa tomondan, JPEG2000 tasvirlarning yuqori sifatini saqlab qolish va real vaqt rejimida televizion tarkib bilan ishlash uchun foydalidir, PNG esa sintetik tasvirlarni onlayn uzatish uchun qulayroqdir. Ularning har biri noyob xususiyatlarga ega, ular turli vaziyatlarda rasmlarni saqlash va qayta ishlash uchun qo'llanilishi mumkin.

Asl maqolani mana bu erda ko'ring: https://www.fastcompression.com/blog/jpeg-j2k-png-review.htm