1. Bildkompression
Teil V
Prof. Dr. H.L.Cycon

2. Warum Bildkompression?
Digitale Bilder
erzeugen grosse
Datenmengen!

3. Beispiele
• Ein Bild mit einer handelsüblichen digitalen
Kamera (10 MPixel) erzeugt ca
• 10 MByte = 80 MBit pro Bild (unprocessed = raw)
• 100 Bilder erzeugen damit 1GByte Daten
Kompression mit JPEG:
• 10 MByte ~ 4 MByte

4. Codec Prinzip
(z.B. JPEG)
Übertragung/
Coder Decoder
Speicherung
Bitrateneinsparung Rekonstruktion

5. Konzepte
der Bildkompression
• verlustlos, durch Entfernen von
Redundanz (= mehrfach-Information)
• verlustbehaftet, durch Entfernen von
(visuell) irrelevanter Information

6. Problem: verlustbehaftete
Kompression Bildqualität
1:64

7. zZt. bestes Verfahren:
Transformationscodierung
Idee:
• Transformationen “drehen” das Bild in eine
“günstige” Lage d.h.
• einfachere Trennung von (visuell) relevanter und
nicht-relevanter Information

8. Transformationsbasierte
Codierung
T Q EC
Eingangsbild Kompressor Bitstrom
• Transformation: „Drehung“ des Bildes in eine
andere“Darstellung“ so dass irrelevante
Teile besser abgetrennt werden können
• Quantisierung: Entfernung visuell irrelevanter
Information,
• Entropie-Coder: Kompaktere Darstellung der Daten

9. Transformationen:
DCT und DWT
• DCT Diskrete Cosinus
Transformation: JPEG, Video
codecs
• DWT Wavelettransformation:
JPEG 2000

10. Transformation: DCT DWT
JPEG 1:64 JPEG2000 1:64
Original
DCT DWT

11. Konventionelles Prinzip DCT:
Kodierung (JPEG, MPEG, H.26x)
ÜKanal
Quanti- zig-zag
Block
VLC
DCT sierung Scanning
Scanning
90, 70, 10, 20,
92 72 11 31 0 0 0 0 90 70 10 30 0 0 0 0
10, 10, 30, 10,
14 13 5 0 0 0 0 0 10 10 10 0 0 0 0 0
30, 0, 0, 0, ....
20 30 0 0 0 0 0 0
15 26 3 0 0 0 0 0
4 4 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
01, 00111, 01,
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
01, 01, 01, 010,
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
01, 000001
8 x 8 x 8 bit 8 x 8 x 8 bit = 8 x 8 x 4 bit 000001 = EOB
= 512 bit 512 bit = 256 bit -> 26 bit
Kompressions Faktor = 512/26 ≈ 20
Quelle: Schäfer HHI [W2]

12. Leistungsmerkmale
(JPEG 2000)
• bessere Kompressionsleistung
bei mittleren und niedrigen
Bitraten (im Vgl. zu JPEG)
• Skalierbarkeit (verlustlos bis
verlustbehaftet)

13. Anwendungsgebiete
(JPEG2000)
• Medizin
– verlustfrei sehr wichtig
• Archivierung
– Angepasste Extraktion für spezielle
Darstellungsmedien (Bildschirm, Drucker..)
• MJPEG 2000
– Digital Cinema, Kameras (Next
Generation)-JPEG XR (HD Photo)?