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1 Bilddatenformate BMP Bezeichnung: Microsoft Windows Bitmap, BMP, DIB Format: Raster Farben: 1 Bit (s/w), 4 Bit (16 Farben), 8 Bit (256 Farben), 24 Bit (16,7 Mio. Farben) Kompression: Keine (meist) oder RLE Maximale Bildgröße: x Pixel GIF Bezeichnung: Graphics Interchange Format, GIF Format: Raster Farben: 1 bis 8 Bit (s/w bis 256 Farben) Kompression: LZW Maximale Bildgröße: x Pixel Besonderheit: Mehrere Bilder in einer Datei möglich JPG Bezeichnung: JPEG File Interchanche Format, JPG, JPEG,JFIF,JFI Format: Raster Farben: 24 Bit (bis 16,7 Mio. Farben) Kompression: JPEG Maximale Bildgröße: x Pixel Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.1

2 Bilddatenformate PCX Bezeichnung: Format: Farben: Kompression: PC Paintbrush File Format, DCX,PCC Raster 1,2,4,8,24 Bit (s/w bis 16,7 Mio. Farben) Keine oder RLE Maximale Bildgröße: x Pixel TGA Bezeichnung: Format: Farben: Targa Image File, TGA, VST, VDA, ICB, TPIC Raster 8 Bit (256 Farben), 16 Bit (65536 Farben), 24 Bit (16,7 Mio. Farben), 32 Bit (16,7 Mio. Farben+Alpha Kanal) Kompression: Keine oder RLE Maximale Bildgröße: unbegrenzt Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.2

3 Bilddatenformate TIFF Bezeichnung: Tag Image File Format, TIF Format: Raster Farben: 1 bis 24 Bit (s/w bis 16,7 Mio. Farben) Kompression: Keine, RLE, LZW, CCITT Group 3 u. 4, JPEG Maximale Bildgröße: ca.4 Milliarden Bildzeilen Besonderheit: Mehrere Bilder in einer Datei möglich Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.3

4 Beispiele verlustfreier Kompression Nullunterdrückung besonderes Zeichen + Null Anzahl Lauflängenkodierung (run length encoding) besonderes Zeichen + Anzahl + Zeichen Huffman Codierung, LZW Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.4

5 Huffmann Codierung u P(u) Code Codebaum a 1 a 2 a 3 a 4,5,25,125, ,5 1,25,125 1, u = Symbol P(u) = Auftretenswahrscheinlichkeit Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.5

6 Beispiel verlustbehafteter Codierung Bilddaten x i Quantisierung y i Quantisierung y i y 7 Entropiecodierung x 1 x 2 x 8 x 7 Codiertes Bild x i y 1 Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.6

7 Anforderungen an JPEG Kompression ohne Datenverlust, Kompression mit Datenverlust, mit einstellbarer Kompressionsrate Unterstützung verschiedener Bildaufbaumodi, sequentieller, progressiver und hierarchischer Bildaufbau Vertretbare Komplexität, Darstellung aller Arten unbewegter Bilder, d.h. auch Unabhängigkeit von der Bildgröße und Unabhängigkeit von der Farbtiefe. Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.7

8 Modi des JPEG Verfahrens Verlustfreier Mode Sequentieller Mode Progressiver Mode Hierarchischer Mode Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.8

9 Verlustfreier Modus Bilddaten Prädiktor + Entropie Coder codiertes Bild Nachbarschaftsbeziehung für Prädiktion C A B X Auswahlwert Prädiktion keine Prädiktion X A X B X C X ABC X A(BC)2 X B(AC)2 X (AB)2 Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.9

10 Verlustbehaftete Modi Verarbeitungsschritte Bilddaten RGBYC b C r Umwandlung Forward DCT Quanti sierung Codierung codiertes Bild K o m p r e s s i o n Bilddaten YC b C r RGB Umwandlung Inverse DCT Dequanti sierung Decodierung codiertes Bild D e k o m p r e s s i o n Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.1

11 Farbtransformation und Unterabtastung R G B Farbtransformation Y, 299 C b, 1687 C r, 5, 587, 3313, 4187, 114R, 5 G, 813B Y C b C r Unterabtastung und Blockbildung Blöcke 8x8 Pixel Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.11

12 DCT Transformation C u C v 7 7 x y S yx cos (2x1)u 16 cos (2y1)v 16 C uv Ergebnis ist eine 8x8 Matrix der uv Koeffizienten: niederfrequente Anteile DC Koeffizient 9 6 höherfrequente Anteile Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.12

13 Quantisierung der DCT Koeffizienten 8x8 Block C uv C Q uv 1 2 C uv Q q uv 8x8 Block C Q uv Quantisierungsmatrizen Q = gewünschte Qualität q Y uv, q C r uv, qc v uv zur visuellen Gewichtung von Luminanz Y und Chrominanz C r, C v Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.13

14 Codierung der DCT transformierten Koeffizienten DC AC 1 AC 7 DC i1 DC i Block i1 Block i DC i DC i DC i1 AC 7 AC 77 DPCM Codierung der DC Werte Entropie Codierung der sortierten AC Werte Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.14

15 Kompressionsergebnisse Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.15

16 Kompressionsergebnisse, Detailansicht Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.16

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