Menu

JPEG: Malé soubory, velké fotografie

Nejpopulárnější kompresní technologie obrazu se neustále vyvíjí už více než třicet let - a není divu. Až dodnes v podstatě nemá vážnou konkurenci.

Příběh digitálního obrazu se začal psát v roce 1957. Tehdy Russell A. Kirsch, inženýr pracující v National Bureau of Standards (Národním institutu standardů) ve Washingtonu D. C. naskenoval fotografii svého syna. Černobílý obrázek měl skromné rozlišení 176 x 176 obrazových bodů, protože počítač pana Kirshe ani nemohl zpracovat větší množství dat. Co se týká datově náročné grafiky, zůstal tento problém v podstatě nevyřešen ještě po mnoho dalších let. Navíc počáteční grafické programy používaly proprietární formáty dat, takže nebylo možné si obrazové soubory měnit mezi jednotlivými aplikacemi.

V roce 1982 začala na problému velikosti i výměny souborů pracovat expertní skupina Joint Photographic Experts Group. Komprese obrázků, kterou skupina vypracovala, pracuje zjednodušeně řečeno následovně: RGB obrázek je nejprve převeden do barevného modelu YCbCr. Jednotlivé složky obrazu, tedy jasová a chrominační, jsou pak zpracovávány samostatně. Algoritmus poté odděluje důležité informace snímku (hrany, obrysy) od těch méně důležitých (vzory, nepravidelné struktury) určením takzvané prostorové frekvence. Čím vyšší je prostorová frekvence, tím méně důležitá je pro obsah snímku. Obraz je následně rozdělen do bloků o velikosti 8 x 8 obrazových bodů a pro každý blok se provede dvourozměrná diskrétní kosinová transformace s cílem získat koeficient v prostorových frekvencích. Výsledkem tohoto postupu je 64 hodnot, které obsahují informaci o jasu, barvě a významu těchto informací. Proces komprese v této fázi má v podstatě za úkol odstranit z obrázku nedůležité informace. Soubor tak může být někdy zmenšen až na desetinu původní velikosti.

Členem výboru JPEG byl i americký počítačový odborník Tom Lane. Poté, co byla tato kompresní metoda uveřejněna, založil v roce 1991 skupinu Independent JPEG Group (IJG). Jejím hlavním počinem bylo vyvinutí knihovny libjpeg pro implementaci kodeku JPEG (komprese, dekomprese) do různých programů. Knihovna je napsána v jazyce C a je volně dostupná. Tím byl v podstatě také vyřešen problém s kompatibilitou napříč různými počítači, systémy a programy, a navíc to umožnilo vývoj volně dostupných grafických programů.

Některé společnosti chtěly na popularitě formátu JPEG vydělat. Například firma Forgent Networks, sídlící v Texasu, zažalovala třicet jedna výrobců počítačů a elektroniky (mezi nimi i Microsoft, Yahoo a Google) a dožadovala se poplatků za používání kompresní technologie JPEG, protože na ni vlastní patent. Až v roce 2006 byl patent prohlášen za neplatný. Všudypřítomný formát JPEG rozhodně dělá počítačový svět jednodušším. Kdyby neexistoval, pravděpodobně bychom řešili docela velký problém: bez komprimace by se mohl internet pod tíhou dvou miliard fotografií, které jsou na sociální sítě nahrány každý den, prostě zhroutit.

Foto popis| 1974 Nasir Ahmed rozvinul diskrétní kosinovou transformaci.
Foto popis| 1991 Tom Lane propagoval formát JPEG a byl jedním z vývojářů knihovny libjpeg.
Foto popis| 2000 JPEG 2000 je prvním nástupcem formátu JPEG, který umí komprimovat obrazové soubory bezztrátově.
Foto popis| 2016 Ztrátová komprese JPEG je dobrým kompromisem mezi kvalitou obrazu a velikostí souboru.
Foto autor| Foto v. li.: The University of New Mexico; David Wheeler/Flickr/CC BY-NC-SA 2.0; Sebastian Sonntag

O autorovi| SIMON GREVE, autor@chip.cz


Příbuzná témata:  



Komerční sdělení