Blog (23)
Komentarze (1.2k)
Recenzje (0)

Jak wygląda JPEG po 100 000 rekompresji?

@masterJak wygląda JPEG po 100 000 rekompresji?11.01.2012 13:58

Z cyklu "moje szalone eksperymenty", czyli co się dzieje z obrazem zapisanym w formacie JPEG, jeśli będziemy go ciągle otwierać i zapisywać?

Do tego doświadczenia posłużyłem się napisanym specjalnym programem który kolejno, aż do znudzenia, otwierał i zapisywał do JPG’a ten sam obraz. I tak 100 000 razy. Nie wchodziłem zbytnio w optymalizację na ten jeden raz, stąd też nieco to trwało.

Pewnie myślicie że po kilkunastu takich operacjach z pierwotnego zdjęcia została sieczka? Prawdę mówiąc też tak myślałem. Jakież było moje zdziwienia gdy się okazało że praktycznie nic się nie zmienia! Ale gdyby to był końcowy wniosek, wpis ten był by nudny, poszedłem zatem o krok dalej :).

Dalszy krok

Początkowo po prostu prowadziłem rekompresje obrazu zapisując go za każdym razem w tej samej jakości. I tak jak wyżej wspomniałem, jakość zdjęcia nie pogarszała się wraz z kolejnymi iteracjami – cały czas pozostawała na określonym poziomie wynikającym z obranego stopnia kompresji.

Dlaczego tak się dzieje? Wynika to wprost z algorytmu JPEG. W dużym uproszczeniu, polega on na zmianie obrazu w drobne gradienty które najlepiej oddają dany fragment rysunku – w zależności od stopnia kompresji są one mniej lub bardziej widoczne. Więcej na ten temat można przeczytać na stronach Wikipedii.

Poziom jakości 1%, widoczne artefakty
Poziom jakości 1%, widoczne artefakty

I tak, po pierwszym zapisaniu z formatu źródłowego algorytm JPEG stosuje stratną kompresję zamieniając nasze zdjęcie w owe gradienty. Jeśli powtórzymy tą operację na skompresowanym już JPG’u, to sytuacja powtarza się, z tą tylko różnicą że nie ma już co zmieniać gdyż obraz poddawany kompresji wpasowuje się idealnie w to co zrobił by algorytm JPEG (a co uczynił przy poprzednim zapisie).

Dlatego właśnie, wraz z kolejnymi zapisaniami nie tracimy nic na jakości. Oczywiście pod warunkiem że nic nie zmieniamy na obrazku, oraz za każdym razem stosujemy ten sam stopień kompresji! Jednakże jest to sztuka dla sztuki, po co zapisywać jak nic się nie zmienia?

Nie do końca tak jest. Jeśli wykonamy operację które nie naruszają w sposób stratny zawartości rysunku (np.: zamalowanie twarzy) to możliwe jest ponowne zapisanie bez straty jakości. Do operacji takich zaliczyć możemy obrót o 90 stopni, bądź odbicie w pionie/poziomie. Stąd też właśnie, wbudowana w system Windows przeglądarka obrazów potrafi dokonywać rotacji bez uszczerbku na jakości zdjęcia.

Pamiętaj chemiku młody...

Tak jak mówiłem, powyższy wniosek jest nudny :). Idąc krok dalej, postanowiłem przeprowadzić cały eksperyment jeszcze raz ale tym razem zmieniając poziom jakości kompresji losowo między 95% a 100% – zmieniając tym samym warunki pracy algorytmu JPEG.

I w tym momencie zaczyna robić się ciekawie. Tutaj faktycznie zaobserwujemy już destrukcję obrazu, zobaczcie sami (polecam otwierać obrazki w nowym oknie, gdyż dobroprogramowa galeria dodaje po kilka iteracji ;)).

[1/2] Obraz źródłowy
[2/2] Po 50 iteracjach
[1/2] Po 100 iteracjach
[2/2] Po 200 iteracjach
[1/2] Po 300 iteracjach
[2/2] Po 400 iteracjach
[1/2] Po 500 iteracjach
[2/2] Po 750 iteracjach
[1/2] Po 1 000 iteracji
[2/2] Po 1 500 iteracjach
[1/2] Po 5 000 iteracji
[2/2] Po 10 000 iteracji
[1/2] Po 25 000 iteracji
[2/2] Po 50 000 iteracji

Jak widać, początkowo proces przebiega bardzo szybko. Im dalej, tym więcej powtórzeń potrzeba aby dostrzec jakie zachodzą zmiany w obrazie.

Wszystko wskazuje na to jakoby sytuacji stabilizowała się, jednak w okolicach 50 000 iteracji obserwujemy coś co można nazwać załamaniem się trendu.

[1/2] 50 500 iteracji
[2/2] 51 000 iteracji
[1/2] 55 000 iteracji
[2/2] 100 000 iteracji

Pomiędzy 60 000 iteracją a dalszymi, aż do 100 000 obserwowane są oscylacje obrazu, tzn. nie zmienia się on w sposób jak na początku, tylko zachowuje się jak szum, coś się przemieszcza delikatnie ale nic już się nie zmienia. Mówiąc w programistycznym slangu, wygląda to jakby obraz wpadł w nieskończoną pętlę.

Na koniec jeszcze raz to samo, ale zaprezentowane na filmie, który bardzo dobrze oddaje tempo zachodzenia zmian.

Podsumowanie

I to w zasadzie już wszystko. Może nie jest to zbyt wiele wnoszący do życia eksperyment, jednak na pewno ciekawy :). Od strony praktycznej, jeśli bałeś się korzystać z systemowej funkcji rotacji zdjęć w trosce o jakoś obrazu, teraz możesz robić to bez najmniejszych oporów.

Szanowna Użytkowniczko! Szanowny Użytkowniku!
×
Aby dalej móc dostarczać coraz lepsze materiały redakcyjne i udostępniać coraz lepsze usługi, potrzebujemy zgody na dopasowanie treści marketingowych do Twojego zachowania. Twoje dane są u nas bezpieczne, a zgodę możesz wycofać w każdej chwili na podstronie polityka prywatności.

Kliknij "PRZECHODZĘ DO SERWISU" lub na symbol "X" w górnym rogu tej planszy, jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie przez Wirtualną Polskę i naszych Zaufanych Partnerów Twoich danych osobowych, zbieranych w ramach korzystania przez Ciebie z usług, portali i serwisów internetowych Wirtualnej Polski (w tym danych zapisywanych w plikach cookies) w celach marketingowych realizowanych na zlecenie naszych Zaufanych Partnerów. Jeśli nie zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych skorzystaj z ustawień w polityce prywatności. Zgoda jest dobrowolna i możesz ją w dowolnym momencie wycofać zmieniając ustawienia w polityce prywatności (w której znajdziesz odpowiedzi na wszystkie pytania związane z przetwarzaniem Twoich danych osobowych).

Od 25 maja 2018 roku obowiązuje Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 (określane jako "RODO"). W związku z tym chcielibyśmy poinformować o przetwarzaniu Twoich danych oraz zasadach, na jakich odbywa się to po dniu 25 maja 2018 roku.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będzie Wirtualna Polska Media Spółka Akcyjna z siedzibą w Warszawie, oraz pozostałe spółki z grupy Wirtualna Polska, jak również nasi Zaufani Partnerzy, z którymi stale współpracujemy. Szczegółowe informacje dotyczące administratorów znajdują się w polityce prywatności.

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług, portali i serwisów internetowych udostępnianych przez Wirtualną Polskę, w tym zapisywanych w plikach cookies, które są instalowane na naszych stronach przez Wirtualną Polskę oraz naszych Zaufanych Partnerów.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy je dostarczać coraz lepsze materiały redakcyjne, dopasować ich tematykę do Twoich zainteresowań, tworzyć portale i serwisy internetowe, z których będziesz korzystać z przyjemnością, zapewniać większe bezpieczeństwo usług, udoskonalać nasze usługi i maksymalnie dopasować je do Twoich zainteresowań, pokazywać reklamy dopasowane do Twoich potrzeb. Szczegółowe informacje dotyczące celów przetwarzania Twoich danych znajdują się w polityce prywatności.

Komu możemy przekazać dane?

Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa – oczywiście tylko, gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz prawo żądania dostępu, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania danych. Możesz wycofać zgodę na przetwarzanie, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw wymienionych szczegółowo w polityce prywatności.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy). Podstawą prawną przetwarzania danych w celu pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych realizowanych przez Wirtualną Polskę na zlecenie Zaufanych Partnerów i bezpośrednio przez Zaufanych Partnerów będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.