Файл прогрессивной графики - Progressive Graphics File

PGF
LibPGF.PNG
Расширение имени файла
.pgf
Магическое число504746ч (ASCII PGF)
Разработанxeraina GmbH
изначальный выпуск2000; 20 лет спустя (2000)
Последний релиз
7.19.3
(2019; 1 год назад (2019))
Тип форматавейвлет -основан растровый формат изображения
Расширен сJPEG, PNG
Открытый формат ?LGPLv2[1]

PGF (Файл прогрессивной графики) это вейвлет -основан растровый формат изображения что нанимает без потерь и сжатие данных с потерями. PGF был создан, чтобы улучшить и заменить JPEG формат. Он был разработан одновременно с JPEG 2000 но с упором на скорость больше коэффициент сжатия.[нужна цитата ]

PGF может работать с более высокими степенями сжатия, не тратя больше времени на кодирование / декодирование и без создания характеристики «блочность и размытость». артефакты оригинала DCT на основе стандарта JPEG.[2] Это также позволяет более сложные прогрессивные загрузки.[нужна цитата ]

Цветовые модели

PGF поддерживает широкий спектр цветовых моделей:«Информационный бюллетень PGF» (PDF).

  • Оттенки серого с 1, 8, 16 или 31 битом на пиксель
  • Индексированный цвет с размером палитры 256
  • RGB цветное изображение с 12, 16 (красный: 5 бит, зеленый: 6 бит, синий: 5 бит), 24 или 48 бит на пиксель
  • ARGB цветное изображение с 32 бит на пиксель
  • Л * а * б цветное изображение с 24 или 48 битами на пиксель
  • CMYK цветное изображение с 32 или 64 битами на пиксель

Техническое обсуждение

PGF утверждает, что обеспечивает улучшенное качество сжатия по сравнению с JPEG, добавляя или улучшая такие функции, как масштабируемость. Его эффективность сжатия аналогична исходному стандарту JPEG. Очень низкая и очень высокая степень сжатия (включая сжатие без потерь ) также поддерживаются в PGF. Способность конструкции обрабатывать очень большой диапазон эффективных скоростей передачи данных - одна из сильных сторон PGF. Например, чтобы уменьшить количество бит для изображения ниже определенного количества, рекомендуется сделать с первым стандартом JPEG уменьшить разрешение входного изображения перед его кодированием - что обычно не требуется для этой цели, когда используя PGF из-за его свойств масштабируемости вейвлетов.

Цепочка процесса PGF состоит из следующих четырех шагов:

  1. Цветовое пространство преобразовать (в случае цветных изображений)
  2. Дискретное вейвлет-преобразование
  3. Квантование (в случае сжатия данных с потерями)
  4. Иерархический битплан кодирование длин серий

Преобразование цветовых компонентов

Изначально изображения должны быть преобразованы из RGB цветовое пространство в другое цветовое пространство, что приводит к трем составные части которые обрабатываются отдельно. PGF использует полностью обратимо модифицированный YUV преобразование цвета. Матрицы преобразования:

В цветность Компоненты могут быть, но не обязательно, уменьшены в разрешении.

Вейвлет-преобразование

Затем компоненты цвета преобразованный вейвлет на произвольную глубину. В отличие от JPEG 1992, который использует размер блока 8x8 дискретное косинусное преобразование, PGF использует одно обратимое вейвлет-преобразование: округленную версию биортогонального CDF 5/3 вейвлет преобразовать. Этот банк вейвлет-фильтров точно такой же, как обратимый вейвлет, используемый в JPEG 2000. Он использует только целочисленные коэффициенты, поэтому выходной сигнал не требует округления (квантования) и, следовательно, не вносит шума квантования.

Квантование

После вейвлет-преобразования коэффициенты скалярно-квантованный чтобы уменьшить количество битов для их представления за счет потери качества. Результатом является набор целых чисел, которые необходимо закодировать побитно. Параметр, который можно изменить для установки окончательного качества, - это шаг квантования: чем больше шаг, тем больше сжатие и потеря качества. Если шаг квантования равен 1, квантование не выполняется (используется при сжатии без потерь). В отличие от JPEG 2000, PGF использует только степень двойки, поэтому значение параметра я представляет собой шаг квантования 2я. Простое использование степени двойки не требует операций целочисленного умножения и деления.

Кодирование

Результатом предыдущего процесса является набор поддиапазоны которые представляют несколько шкал аппроксимации. Поддиапазон - это набор коэффициенты — целые числа которые представляют аспекты изображения, связанные с определенным частотным диапазоном, а также пространственной областью изображения.

Квантованные поддиапазоны далее разделяются на блоки, прямоугольные области в вейвлет-области. Обычно они выбираются таким образом, чтобы коэффициенты внутри них по поддиапазонам формировали приблизительно пространственные блоки в (реконструированной) области изображения и собирались в фиксированном размере. макроблок.

Кодер должен кодировать биты всех квантованных коэффициентов макроблока, начиная с наиболее значимых битов и переходя к менее значимым битам. В этом процессе кодирования каждый битплан макроблока кодируется двумя так называемыми кодирование проходит, сначала кодируются биты значимых коэффициентов, затем биты уточнения значимых коэффициентов. Очевидно, что в режиме без потерь все битовые плоскости должны быть закодированы, и никакие битовые плоскости не могут быть отброшены.

Только значимые коэффициенты сжимаются адаптивным длина тиража / Рис (RLR), потому что они содержат длинные серии нулей. Кодер RLR с параметром k (логарифмическая длина серии нулей) также известна как элементарная Код Голомба порядка 2k.

Сравнение с другими форматами файлов

  • JPEG 2000 немного более компактный при обработке естественных изображений. В PSNR для той же степени сжатия в среднем на 3% лучше, чем PSNR PGF. Он имеет небольшое преимущество в степени сжатия, но более длительное время кодирования и декодирования.[2]
  • PNG (Переносимая сетевая графика) более компактна при обработке изображений с большим количеством пикселей одного цвета.

Есть несколько самопровозглашенных преимуществ PGF перед обычным стандартом JPEG:[2]

  • Превосходная производительность сжатия: Качество изображения (измеряется в PSNR ) для той же степени сжатия в среднем на 3% лучше, чем PSNR JPEG. При более низких скоростях передачи данных (например, менее 0,25 бит / пиксель для изображений в градациях серого) PGF имеет гораздо более значительное преимущество по сравнению с определенными режимами JPEG: артефакты менее заметны и практически отсутствует блокировка. Улучшение сжатия по сравнению с JPEG связано с использованием DWT.
  • Представление с несколькими разрешениями: PGF обеспечивает бесшовное сжатие нескольких компонентов изображения, при этом каждый компонент содержит от 1 до 31 бит на выборку компонента. Благодаря этой функции нет необходимости в отдельно сохраненных изображениях предварительного просмотра (эскизы ).
  • Прогрессивная передача по точности разрешения, обычно называемое прогрессивным декодированием: PGF обеспечивает эффективную организацию кодовых потоков, которые являются прогрессивными по разрешению. Таким образом, после того, как будет получена меньшая часть всего файла, можно увидеть более низкое качество окончательного изображения, качество может быть улучшено, монотонно получая больше данных из источника.
  • Сжатие без потерь и с потерями: PGF обеспечивает сжатие без потерь и с потерями в единой архитектуре сжатия. Как с потерями, так и без потерь обеспечивается использование обратимого (целочисленного) вейвлет-преобразования.
  • Пространственная информация бокового канала: Полностью поддерживаются прозрачность и альфа-плоскости.
  • ROI извлечение: Начиная с версии 5, PGF поддерживает извлечение областей интереса (ROI ) без декодирования всего изображения.

Доступное программное обеспечение

Автор опубликовал libPGF через SourceForge, под Стандартная общественная лицензия ограниченного применения GNU версия 2.0.[1] Xeraina предлагает бесплатный Фотошоп .8bi плагин формата файла, Консоль Win32 кодировщик и декодер, а также программы просмотра PGF на основе WIC для 32-битных и 64-битных платформ Windows. Другие приложения WIC, включая Фотогалерея могут отображать изображения PGF после установки этой программы просмотра.[3]

Digikam это популярное программное обеспечение для редактирования и каталогизации изображений с открытым исходным кодом, которое использует libPGF для его эскизов. Он использует функцию прогрессивного декодирования изображений PGF для хранения одной версии каждой миниатюры, которая затем может быть декодирована с различными разрешениями без потерь, что позволяет пользователям динамически изменять размер миниатюр без необходимости их повторного вычисления.[нужна цитата ]

Смотрите также

Расширение файла

Расширение файла .pgf и TLA PGF также используются для не связанных целей:

Рекомендации

  1. ^ а б Кристоф Штамм (2015). "PGF libPGF.org". SourceForge проект libpgf. Получено 14 сентября 2015. Внешняя ссылка в | работа = (помощь)
  2. ^ а б c Кристоф Штамм. «PGF - новый прогрессивный формат файлов для сжатия изображений с потерями и без потерь» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 7 марта 2007 г.. Получено 13 марта 2014.
  3. ^ "PGF скачать". xeraina. 2013. Получено 14 марта 2014.