Bilddatenformate BMP GIF JPG. Digitale Bildverarbeitung Liedtke 7.1. Bezeichnung: Microsoft Windows Bitmap, BMP, DIB

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Mathias Schulze
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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

(s/w bis 256 Farben) Kompression: LZW Maximale Bildgröße: 65536 x 65536 Pixel Besonderheit: Mehrere Bilder in einer Datei möglich JPG Bezeichnung: JPEG File

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

Farben) Keine oder RLE Maximale Bildgröße: 65536 x 65536 Pixel TGA Bezeichnung: Format: Farben: Targa Image File, TGA,

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

Farben) Kompression: Keine, RLE, LZW, CCITT Group 3 u.

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

.. Lauflängenkodierung (run length encoding) besonderes Zeichen + Anzahl + Zeichen 17 23 12 3

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

hierarchischer Bildaufbau Vertretbare Komplexität, Darstellung aller Arten unbewegter Bilder, d.h. auch Unabhängigkeit von der Bildgröße und Unabhängigkeit von der Farbtiefe.

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

Auswahlwert 1 2 3 4 5 6 7 Prädiktion keine Prädiktion X A X B X

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

s s i o n Bilddaten YC b C r RGB Umwandlung Inverse DCT Dequanti sierung

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

Koeffizienten: niederfrequente Anteile 1 275 9 6 275 18 4 DC

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

Qualität q Y uv, q C r uv, qc v uv zur visuellen Gewichtung von

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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