Digitale Bilder - Digitale Bildverarbeitung - page 18

1. Farbraumkonversion und Downsampling: Zunachst werden
durch eine Farbtransformation vom RGB- in den YC b C r -Raum
(siehe Abschn. 12.2.4) die eigentlichen Farbkomponenten C b ,C r von
der Helligkeitsinformation Y getrennt. Die Unempfindlichkeit des
menschlichen Auges gegenuber schnellen Farbanderungen erlaubt
nachfolgend eine grobere Abtastung der Farbkomponenten ohne sub-
jektiven Qualitatsverlust, aber verbunden mit einer signifikanten Da-
tenreduktion.
2. Kosinustransformation und Quantisierung im Spektral-
raum: Das Bild wird nun in regelmaßige 8 × 8-Blocke aufgeteilt und
fur jeden der Blocke wird unabhangig das Frequenzspektrum mit-
hilfe der diskreten Kosinustransformation berechnet (siehe Kap. 15).
Nun erfolgt eine Quantisierung der jeweils 64 Spektralkoe zienten
jedes Blocks anhand einer Quantisierungstabelle, die letztendlich die
Qualitat des komprimierten Bilds bestimmt. In der Regel werden vor
allem die Koe zienten der hohen Frequenzen stark quantisiert, die
zwar fur die ” Scharfe“ des Bilds wesentlich sind, deren exakte Werte
aber unkritisch sind.
3. Verlustfreie Kompression: Abschließend wird der aus den quanti-
sierten Spektralkomponenten bestehende Datenstrom nochmals mit
verlustfreien Methoden (Lauflangen- oder Huffman-Kodierung) kom-
primiert und damit gewissermaßen die letzte noch verbleibende Re-
dundanz entfernt.

2 Digitale Bilder

Das JPEG-Verfahren kombiniert also mehrere verschiedene, sich er-
ganzende Kompressionsmethoden. Die tatsachliche Umsetzung ist selbst
fur die ” Baseline“-Version keineswegs trivial und wird durch die seit 1991
existierende Referenzimplementierung der Independent JPEG Group
(IJG) 8 wesentlich erleichtert. Der Schwachpunkt der JPEG-Kompression,
der vor allem bei der Verwendung an ungeeigneten Bilddaten deutlich
wird, besteht im Verhalten bei abrupten Ubergangen und dem Hervor-
treten der 8

8-Bildblocke bei hohen Kompressionsraten. Abb. 2.9 zeigt
dazu als Beispiel den Ausschnitt eines Grauwertbilds, das mit verschiede-
nen Qualitatsfaktoren (Photoshop Q JPG =10 , 5 , 1) komprimiert wurde.

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JFIF-Fileformat

Entgegen der verbreiteten Meinung ist JPEG kein Dateiformat, sondern
definiert ” nur“ das Verfahren zur Kompression von Bilddaten 9 (Abb.
2.8). Was ublicherweise als JPEG-File bezeichnet wird, ist tatsachlich
das ” JPEG File Interchange Format“ (JFIF), das von Eric Hamilton
und der IJG entwickelt wurde. Der eigentliche JPEG-Standard spezifi-
ziert nur den JPEG-Kompressor und Dekompressor, alle ubrigen Ele-
mente sind durch JFIF definiert oder frei wahlbar. Auch die als Schritt 1
8 www.ijg.org
9 Genau genommen wird im JPEG-Standard nur die Kompression der einzel-
nen Komponenten und die Struktur des JPEG-Streams definiert.