分析几种新的图像文件格式(一)

JPEG 2000
  JPEG格式是以Joint Photographic Experts Groap(联合摄影专家小组)命名的,该小组制定了JPEG格式,此种格式存在有10多年了。JPEG把数字图像压缩成较小的文件尺寸,从而使文件更有效地显示于Web 上或通过Internet快速地传输。它还是多数数码相机生成的文件格式的通用标准。

  JPEG文件格式采用的是有损压缩技术,意思是在按JPEG格式转换和存储图像时,会造成原始图像中某些数据的丢失。

  多数专家认为,当采用JPEG压缩格式压缩比为10:1或低于这个比例时,用肉眼是无法察觉到图像中数据的丢失的。这意味着从实际应用来说,当用户在监视器上观察JPEG图像或将它打印出来时,是不会觉察出图像质量的下降的。当压缩比大于10:1时,生成的JPEG文件虽然越来越小,但质量也呈下降趋势。

  联合摄影专家小组连同ISO(国际标准化组织)一道在近3年的时间中一直从事着开发JPEG格式新功能的工作,并在今年将新的格式命名为JPEG 2000。新文件格式的核心是基于小波(Wavelet)的压缩技术,取代了早期用在JPEG格式中的不连续余弦变换法(DCT)。

  DCT采用8×8像素的模块,在对图像进行高比例压缩时会引进一些人为的模块边界。而Wavelet 采用连续的数据流对图像进行编码,压缩后的图像比较柔和没有模块边界的痕迹。

  此外,JPEG 2000比目前的JPEG格式压缩效率提高20%。JPEG 2000的另一个特点是拥有一个可选的无损压缩方式。无损压缩意味着压缩后的图像没有丢失数据,与原始图像完全一样,只是比原始图像小了一点点。而有损压缩的JPEG 2000文件只是原稿尺寸的一半。

  JPEG2000还支持从Internet上下载套色图像。这种多重分辨率的结构允许用户不需要下载整个图像,而只用较低的分辨率来预览图像,大大加快了图像的传输速度。例如,如果用户要在浏览器上观察JPEG2000图像,在只下载了10%图像的时候,就可以看到淡淡整个图像的版式。下载过程继续进行直到最终完成,细微的层次逐渐变得浓厚。因此观察者如对该图像不满意,即可在下载的任何过程取消此次操作。

  此外,JPEG2000支持分辨率的逐步过渡,允许用户首先下载低分辨率版本的图像,如果有必要,则可根据需要继续下载分辨率逐级变高的图像。鉴于此,JPEG2000应该成为网络图像的实际上的标准。

  原来的JPEG文件格式只压缩RGB文件,而JPEG2000则可以压缩有256个颜色通道的RGB、LAB和CMYK文件。JPEG2000还包含有完整的ICC描述文件。JPEG2000格式还将拥有者的信息嵌入到文件中以示标志,以便保护自己的图像。

  另一种叫做“牌照”的方法会在图像中附加一个数码,用来跟踪图像。图像中还包含有不可见的水印,即使将这个图像拷贝或粘帖到其他文件或图像中仍然存在。

Luca Wave
  现在测试一下Lura Tech公司的 LuraWave JPEG2000技术,也是基于小波(Wavelet)的压缩技术,这种压缩技术正在成为新兴的标准。

  Luca Wave Smavt Compress Lite 是第三方开发的Adobe Photoshop 插件。还可作为其他图像编辑应用软件(如Macionedia Director, Netscape Explorer及 Microsoft Internet Explorer)的插件。

  Luca Wave格式(.LWF)允许对图象进行无损和有损压缩,以及上面所提及的多重分辨率下载。压缩比例高达200:1,并支持高位文件的压缩(如每个通道高达16位的图像)。

测试的软件为Photoshop5.5,使用的机器为300MHz G3 Macintosh。
  为了测试Photoshop的Luca Wave插件,打开一幅32兆的图像,将图像“另存为” Luca Wave文件格式。Luca Wave格式在文件格式下拉菜单中,单击Luca Wave格式,激活Luca Wave界面。有三个选项可供选择,Quality(质量),Maximum File Size(最大文件尺寸)或 Ratio(压缩比)。

  Quatity选项有些像 Photoshop中标准的JPEG Save对话框,以1(最高压缩)至100(最低压缩)的尺度来选择压缩后的图像质量。

  Maximum File Size 允许用户选择所要达到的LWF文件的尺寸(以千字节计)。

  Ratio允许用户挑选压缩比,范围为1:1~100:1。

  测试的结果为:使用无损压缩的模式保存30兆字节文件用了37秒钟,生成的文件大小为 15.5兆字节。用带有LZW压缩的TIFF文件格式保存原始图像用了12秒钟,生成的文件大小为19.7兆字节。

  对原始图像做了一点有损压缩(LZW压缩,压缩比为10:1)后,存盘用了23秒钟,生成3兆字节的文件。以Photoshop中的JPEG格式保存原始文件(质量因数为10)只用5秒钟,且生成的文件用肉眼几乎察觉不到质量的下降。

  然而,JPEG和LZW并不一样。用Photoshop中的“计算”命令,将两个文件相减。在生成的直方图上,可以看到压缩的区域并不完全相同。在各种方法怎样压缩文件方面无疑有着区别,但根据这些结果,至少根据肉眼的观察,并不能说哪一个提供的质量更好。

  接下来的测试,分别用Luca Wave和JPEG技术压缩文件,压缩比大约为30:1。生成的文件是Lura Wave为964K,JPEG为969K。压缩和解码的时间与前边10:1的压缩方法相差无几。两种压缩方法之间的差别在屏幕上一目了然,Lura Wave文件比较光滑,没有模块的界限;但JPEG文件中的细微层次比Luca Wave文件中多,在Luca Wave文件中丢失了大量的细微层次。

  实验表明,当压缩比例超过50:1后,JPEG2000的压缩效果要比传统的JPEG压缩效果好。

  此外,这种新技术正朝着Inetrnet方向发展(与印刷输出相反),在这方面用户可以使用多重分辨率的特点。但对于一些图像来说,如果是将压缩后的图像最终输出到印刷介质上,那么从质量的观点看,目前正使用的老JPEG算法则是一个比较好的选择。

  为了节省可拆卸存储介质上的每兆字节的存储空间,数码相机制造商对使用JPEG2000的无损压缩技术更感兴趣。

 至于现在,如果用户感兴趣的是将压缩图像文件输出到介质而不是Internet上,那么老式的标准JPEG似乎更可取。欲知 Luca Tech产品详情,请访问 www.luratech.com。

  (待续)

[时间:2000-11-20  作者:必胜网  来源:必胜网]

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