فشرده سازی تصویر قسمت ۲

فناوری فشرده سازی تصویر چگونه عمل می کند؟

فشرده سازی تصویر یکی از تکنولوژی هایی است که در فضای رسانه و رایانه بسیار مفید و با اهمیت است و با استفاده از آن می توان حجم تصاویر را تا حد خوبی کاهش داد. اهمیت از این تکنولوژی زمانی مشخص می شود که حجم عکس برای شما مهم باشد و کاهش چند درصد از حجم آن نیز برای شما غنیمت باشد. در این صورت است که به فناوری و تکنولوژی فشرده سازی تصاویر اهمیت خواهید داد.

اگر از شبکه های اجتماعی و اینترنت برای ارسال یا دریافت فایل و تصویر استفاده کرده باشید حتما متوجه شده اید که فایل های حجیم با چه سختی ارسال یا دریافت می شوند. حال تصور کنید روشی وجود داشته باشد که حجم این فایل ها (مخصوصا تصاویر) را کاهش می دهد بدون این که از کیفیت آنها کاسته شود. در این صورت حتما تمایل دارید از این روشها استفاده نمایید.

چرا باید تصاویر را فشرده سازی کرد؟

در ابتدا شاید این سوال بوجود آید که چرا باید تصاویر و یا فایل ها را فشرده سازی کرد؟ در پاسخ به این سوال باید گفت که اصلی ترین دلیل فشرده سازی فایل ها و تصاویر کاهش حجم آن می باشد. این موضوع در ارسال و دریافت فایل ها بسیار تاثیرگذار است و زمان لازم برای آن را کاهش می دهد. همچنین باعث می شود زمان بارگذاری وب سایت ها نیز کاهش یابد و باعث می شود مجموع حجم مصرف شده از حافظه رایانه شما کمتر شود. در بعضی حتی امکان ارسال فایل های حجم بالا وجود ندارد و به ناچار باید حجم فایل را کاهش داد که در این صورت فشرده سازی تصویر روش مناسبی می باشد. خب همین چند دلیل برای فشرده سازی تصاویر کافیست و باعث می شود افراد از این فناوری استفاده نمایند.

فشرده سازی تصویر چیست؟

تکنولوژی فشرده سازی تصویر در حقیقت فشرده سازی اطلاعات داخل تصویر می باشد. در این روش افزونگی محتویات داخل تصویر کاهش می یابد و باعث بهینه سازی شدن تصویر می شود که نتیجه آن فشرده یا کم حجم شدن تصویر می باشد. به این صورت که بخش های اضافی و زاید (افزونگی) موجود در اطلاعات تصویر حذف می شوند و همین باعث بهینه شدن و کم حجم شدن تصویر می شود.

برای فشرده سازی تصاویر روشهای مختلف با الگوریتم های مختلفی وجود دارد که هر یک از این روشها در نهایت منجر به کاهش حجم تصویر می شود. اما در نوع انجام با یکدیگر متفاوت هستند و بسته به روش مورد استفاده مقدار حجم کاهش یافته نیز متغیر خواهد بود.

روشهای فشرده سازی تصویر

برای فشرده سازی یا بهینه سازی تصویر دو روش از نظر نتیجه وجود دارد. یکی فشرده سازی بدون اتلاف (Lossless) که در آن کیفیت تصویر کاهش نمی یابد اما ضریب فشرده سازی کمتری دارد و مقدار کمتری از حجم عکس کاهش می یابد. دیگر روش بااتلاف (Lossy) است که نسبت به نوع اول فشرده سازی و کاهش حجم بیشتری به دنبال دارد. اما کاهش کیفیت نیز به همراه خواهد داشت. بسته به نیازی که از تصویر یا فشرده سازی دارید باید نوع فشرده سازی را انتخاب نمایید. به عنوان مثال برای فشرده سازی نقشه ها، تصاویر پزشکی، تصاویر اسکن و تصاویری که کیفیت آنها اهمیت بالایی دارد باید از روش بدون اتلاف استفاده کرد تا ضمن کاهش نسبی حجم فایل کیفیت آن آسیب نبیند. همچنین برای فشرده سازی تصاویر شبکه های اجتماعی، وب سایت ها، عکس های طبیعت و مناظر و … می توان از روش بااتلاف استفاده کرد. زیرا در این نوع تصاویر کیفیت اهمیت بالایی ندارد و استفاده از این روش می تواند باعث کاهش حجم بیشتری از تصویر باشد.

فشرده سازی بدون اتلاف

این روش را روش فشرده سازی بازگشت پذیر نیز می گویند. زیرا با استفاده از این روش امکان بازگردانی تصویر فشرده شده به تصویر اصلی وجود دارد. این روش ضریب فشرده سازی کمتری دارد و کیفیت تصویر را کاهش نمی دهد. برای فشرده سازی عکس ها با این روش الگوریتم های مختلفی وجود دارند که نتیجه بالا را به دست می دهند. رایج ترین الگوریتم حذف محتواهای تکراری با روشی خاص است. به این صورت سیستم از عبارات و متون تکراری فاکتور می گیرد و محتواهای اضافی را حذف می کند. برای درک بهتر موضوع به این مثال توجه کنید. تصر کنید محتوای ما «whatisimage whatisimage2 whatisimage3» باشد. اگر بخواهیم این متن را با روش فوق فشرده سازی کنیم لازم است از عبارت تکراری «whatisimage» فاکتور بگیریم و بقیه آنها را حذف نماییم. نتیجه به صورت «w (w)2 (w)3» در می آید. در این روش عبارت «(w)» به جای «whatisimage» قرار گرفته است و همین باعث شده طول متن مورد نظر تا حد زیادی کاهش یابد.

البته روش کمی پیچیده تر از این است و توسط رایانه انجام می شود. اما کلیت آن به این صورت می باشد. در تصاویر نیز به همین صورت است. فایل تصویر در رایانه حاوی مقدار زیادی کد به زبان رایانه است که پس از اجرا توسط کامپیوتر نتیجه آن که یک تصویر است نمایش داده می شود. بنابراین با این روش فشرده سازی می توان کدهای تصویر را بهینه کرد و از بخش های تکراری آن فاکتورگیری نمود که نتیجه آن کاهش حجم تصویر و فشرده شدن آن می باشد.

فشرده سازی بااتلاف

روش دیگر فشرده سازی بااتلاف یا فشرده سازی بازگشت ناپذیر می باشد که در آن کیفیت تصویر کاهش می یابد و بر خلاف روش قبلی امکان بازگردانی تصویر فشرده شده به تصویر اصلی وجود نخواهد داشت. در حقیقت نقطه ضعف اصلی این روش از دست رفتن اطلاعات و داده های موجود در تصویر طی فرایند می باشد. به همین دلیل استفاده از آن برای تصاویر مهم و لازم برای آرشیو اطلاعاتی مناسب نمی باشد.

فشرده سازی با اتلاف

البته باید توجه داشت که این روش یک امتیاز مهمی دارد و آن ضریب بالای فشرده سازی می باشد. یعنی حجم کاهش یافته از تصویر طی این فرایند بیشتر است و در نتیجه تصویر فشرده شده حجم کمترین خواهد داشت.

از این روش در شبکه های اجتماعی، پیام رسان ها، نرم افزارهای ارسال فایل، وب سایت ها و … که حجم تصویر بر کیفیت آن ارجحیت دارد استفاده می شود.

ابزارهای فشرده سازی عکس

حال با توجه به مطالب مذکور اگر تمایل دارید تصاویر خود را فشرده سازی کرده و حجم آنها را کاهش دهید می توانید از نرم افزارهای مربوطه و وبسایت های سرویس دهنده در این زمینه استفاده نمایید. نرم افزار و وبسایت های مختلفی برای فشرده سازی تصویر وجود دارند که با جستجو در اینترنت به راحتی آنها را پیدا خواهید کرد. اگر از سرویس های آنلاین استفاده کنید لازم است ابتدا تصاویر خود را در بخش مربوطه وب سایت بارگذاری نموده و سپس عملیات فشرده سازی را آغاز نمایید. پس از انجام عملیات لینک دانلود تصویر فشده شده در اختیار شما قرار خواهد گرفت و می توانید آن را دانلود کنید.

بدی این روش این است که شما باید ابتدا فایل اصلی خود را که احتمالا حجم بالایی نیز دارد ارسال کنید تا وب سایت سرویس دهنده عملیات فشرده سازی را انجام دهد. برای تصاویر حجم بالا و یا تصاویر خصوصی و شخصی این روش اصلا مناسب نیست و عملا امکان ارسال فایل وجود ندارد. به جای آن بهتر است از نرم افزارهای فشرده سازی تصویر استفاده کنید. Advanced JPEG Compressor و PicShrink دو برنامه فشرده سازی مخصوص دسکتاپ هستند که با استفاده از آنها می توانید تصاویر حجم بالا را نیز فشرده نمایید. مزیت استفاده از نرم افزار این است که دیگر نیازی به ارسال تصاویر و فایل ها به وب سایت سرویس دهنده وجود ندارد و می توان عملیات را در رایانه شخصی انجام داد.

انواع روشهای فشرده سازی تصویر

فشرده سازی تصویر یکی از روشهای کاهش حجم آن می باشد و برای ذخیره‌سازی عکس ها از این روش استفاده می شود تا حجم اطلاعات و حافظه مصرفی تا جای ممکن کاهش پیدا کند. برای انجام این کار دو روش بااتلاف و بدون اتلاف کیفیت تصویر وجود دارد که به وسیله الگوریتم های مختلف رایانه ای انجام می شود. در ادامه برخی از روشهای فشرده سازی تصاویر را ذکر خواهیم کرد.

در روشهای فشرده اگر بخواهیم درصد فشرده سازی بیشتر باشد باید قبول کنیم که بخش‌هایی از اطلاعات و داده‌های موجود در تصویر کنار گذاشته شود و به عبارت دیگر حذف شود. در این صورت مشاهده می شود که تصویر فشرده شده تا حدودی کیفیت خود را از دست داده است. اما در روشهای بدون اتلاف چنین نیست و کیفیت تصویر تغییری نمی کند اما در عوض مقدار فشرده سازی و کاهش حجم فایل در این روشها پایین تر می باشد.

در روش فشرده سازی تصویر میزان کنار گذاشتن یا حذف بخشهای از تصویر به وسیله ضریب یا نسبت فشرده‌سازی معین می شود. هرچه این ضریب بیشتر باشد مقدار فشرده سازی و مقدار حذف اطلاعات بیشتر خواهد بود و در نهایت کیفیت تصویر نیز بیشتر کاهش می یابد. اما باید گفت که در این روش ذخیره‌سازی و انتقال داده ها بسیار راحت تر بوده و عملیات فشرده سازی تصویر سریع تر انجام می شود.

امروزه برای فشرده‌سازی عکس روشهای مختلفی وجود دارد که بسیار پیشرفته هستند. فشرده‌سازی تصویر از اصلی مهم پیروی می کند و آن این است که چشم انسان فاصله بین دو نقطه کوچک در تصویر را تقریبا یکسان می بیند. بر همین اساس در روشهای مختلف فشرده سازی از این اصل استفاده کرده و طیف خاصی از رنگ ها که توسط چشم انسان قابل تشخیص نمی باشد را حذف می کنند.

روشهای فشرده سازی تصویر

اما پس از توضیحات ابتدایی برویم سر اصل موضوع یعنی روشهای فشرده سازی تصویر. به طور کلی ۵ روش فشرده سازی تصویر (JPEG، MPEG، MP3، MPEG2، MPEG) مد نظر ما می باشد که یک یک آنها را ذکر کرده و توضیح می دهیم.

روش JPEG 
این فرمت مخفف عبارت JOINT PHOTOGRAPHIC EXPERT GROUP و به معنی «گروه مشترک کارشناسان گرافیک» است. از این نام برای نوعی فشرده سازی تصویر نیز استفاده شده است. روش JPEG اولین و البته ساده ترین روش فشرده سازی تصویر می باشد که جهت فشرده‌سازی تصاویر گرافیکی استفاده ایجاد شده است.

فشرده سازی به روش jpeg

از این روش همچنین جهت فشرده‌سازی تصاویر متحرک نیز استفاده شد. برای دستیابی به این هدف تصاویر مورد نظر فریم به فریم فشرده می‌شدند. اما برای حل این مشکل روش دیگری به نام MOTION JPEG به معنی «JPEG متحرک» ابداع شد که از آن جهت ارتباط دادن تصاویر فریم شده به هم و ساخت یک عکس متحرک استفاده شد.

روش MPEG
نام فرمت MPEG مخفف عبارت MOVING PICTURE EXOERT GROUP و به معنی «گروه کارشناسان تصویر متحرک» می باشد. روش مذکور در ابتدا آن داده های تصویری را با سرعت حدود ۵ مگابیت در ثانیه انتقال می داد که در نهایت منجر به ایجاد تصاویر ویدئویی می‌شد. با این روش از فشرده سازی تصاویر امکان ذخیره سازی تصاویر متحرک برای ۷۰ دقیقه و به اندازه ۶۵۰ مگابایت فراهم بود. در روش MPEG بیت‌ (Bit) های داده به صورت سریالی ارسال می‌شوند که در کنار آنها بیت‌های کنترل و هماهنگ‌کننده نیز ارسال می شوند که مکان و نوع جاگذاری بیت‌های اطلاعاتی را برای ثبت اطلاعات صدا و تصویر تعیین می کند. البته روش کار کمی پیچیده تر از این است که توسط رایانه انجام می شود.

روش MPEG2
در این روش که MPEG2 نام دارد از ضریب فشرده‌سازی بالاتری نسبت به روشهای پیشین استفاده می شود. در این روش امکان بررسی داده ها ۱۵ مگابیت در ثانیه وجود دارد و از آن در DVD ها استفاده می شود. لازم به ذکر است که در روش MPEG2 هر فریم (Frame) تصویر شامل چندین سطر از اطلاعات دیجیتالی می باشد که با روشهای پیشرفته جایگذاری می شوند.

روش MPEG-4
از این روش در تجهیزاتی استفاده می شود که با انتقال کند یا سریع اطلاعات فعالیت می کنند. در این روش توانایی جبران خطا و ارائه کیفیت بالای تصویر وجود دارد. موضوع جبران خطا در مورد رایانه، تلفن همراه و شبکه اهمیت بالایی دارد که در این روش مدنظر گرفته شده است. به عنوان مثال در شبکه های کامپیوتری تصویر مورد نظر باید برای کاربران دارای مودم کند یا سریع به خوبی نمایش داده شود. در این صورت استفاده از روش MPEG-4 مناسب می باشد. همچنین از این روش در دوربین‌های تلویزیونی نیز استفاده می شود.

روش MPEG-4 کاربرد فراوان دارد که نمونه آن در فیلم صحنه بازی تنیس است. در این حالت می توان صحنه را به دو مولفه بازیکن و زمین بازی تقسیم کرد که در آن زمین بازی دائما ثابت می باشد و در تمام تصاویر تکرار می شود. اما بازیکن همواره در حال حرکت می باشد. در این روش پهنای باند اشغالی بسیار کاهش می یابد و با روشهای پیشرفته حجم فایل ها کاهش می یابد.

لازم به ذکر است که علاوه بر این روشها اخیرا روش جدیدی توسط شرکت گوگل ابداع شده که می تواند حجم تصاویر را تا حد زیادی کاهش دهد. گفته می شود استفاده از این روش کاربران شاهد کاهش ۳۵ درصدی حجم تصویر خواهند بود.

منبع


در ادامه مطالعه فایل های زیر می تواند کمک کننده باشد:

الگوریتم های فشرده سازی بدون اتلاف

رمز فایل: behsanandish.com

فشرده سازی بدون اتلاف

رمز فایل: behsanandish.com

فشرده سازی تصویر به روش MPEG

رمز فایل: behsanandish.com

فشرده سازی تصویر قسمت ۱
فشرده سازی تصویر قسمت ۲

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *