Lo Standard JPEG per la Compressione di Immagini Fisse - InfoCom

52 CAPITOLO 3. LO STANDARD JPEG PER LA COMPRESSIONE DI IMMAGINI FISSE
3.2.2 Quantizzatore
All’ingresso del quantizzatore si presentano dunque i 64 coefficienti estratti mediante DCT. Occorre ricordare che
fino all’ingresso del quantizzatore non vi è stata ancora alcuna perdita di informazione.
L’operazione di quantizzazione è definita nel modo seguente, per k1,k2 =0, ··· , 7:
˙X (DCT) µ
(DCT) X [k1,k2]
[k1,k2] =round
(3.2.1)
Q[k1,k2]
dove Q[k1,k2] sono i valori dei passi di quantizzazione associati a ciascun coefficiente DCT. La strategia adottata è
infatti quella di quantizzare ciascun coefficiente con uno specifico passo di quantizzazione, dipendente dall’importanza
psicovisiva che tale coefficiente possiede.
Le immagini naturali hanno un contenuto frequenziale rilevante che si situa nella massima parte alle basse
frequenze; conseguentemente, tra i 64 coefficienti DCT assumono valore significativamente diverso da zero solo
quelli concentrati intorno alle basse frequenze spaziali.
Poichè il sistema visivo umano è molto meno sensibile alle alte frequenze (che contengono l’informazione relativa
ai dettagli fini, alla tessitura, etc.) che alle basse; fra queste ultime, il coefficiente della componente continua (DC)
X (DCT) [0, 0], che rappresenta in sostanza il livello medio di grigio presente nel blocchetto 8x8, è quello che riveste
la maggiore importanza visuale. Per tali motivi, la quantizzazione è studiata per cercare di preservare (quantizzando
meno) il coefficiente DC, e in generale tutti quelli pertinenti alle basse frequenze, e invece quantizzare più duramente i
coefficienti corrispondenti alle alte frequenze. In pratica, i coefficienti corrispondenti alle alte frequenze spaziali, che
assumono valori relativamente piccoli, sono divisi per un valore di quantizzazione relativamente grande, tipicamente
compreso fra 80 e 100, e poi arrotondati all’intero più vicino, risultando così in un valore nullo. L’operazione di
quantizzazione, operazione irreversibile, provoca la perdita di informazione.
Le tabelle che contengono gli 8x8 valori dei passi di quantizzazione sono specificate dallo standard e sono state
ottenute in base ai risultati di numerosissime prove soggettive effettuate negli anni, ma viene in ogni caso lasciata la
possibilità al progettista del codificatore di specificarne di proprie, in quanto lo standard stesso prevede che le tabelle
debbano in ogni caso essere inserite nei dati codificati per essere comunicate al decodificatore.
Luminanza (Y )
16 11 10 16 24 40 51 61
12 12 14 19 26 58 60 55
14 13 16 24 40 57 69 56
14 17 22 29 51 87 80 62
18 22 37 56 68 109 103 77
24 35 55 64 81 104 113 92
49 64 78 87 103 121 120 101
72 92 95 98 112 100 103 99
Crominanza (CRCB)
17 18 24 47 66 99 99 99
18 21 26 66 99 99 99 99
24 26 56 99 99 99 99 99
47 66 99 99 99 99 99 99
66 99 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
Tabella 3.1: Tabelle dei passi di quantizzazione Q[k1,k2] suggerite nello standard JPEG.
Una ultima considerazione riguarda i parametri resi disponibili all’utente per adattare il livello di compressione, e
quindi di qualità, alla particolare applicazione. In sostanza tale adattamento viene effettuato mediante la scalatura
tramite un coefficiente moltiplicativo dell’intera tabella di quantizzazione.
Prima di pervenire al codificatore entropico, i dati vengono riordinati nel seguente modo: i coefficienti DC di
ciascun blocchetto, essendo i livelli medi di grigio di ciascun blocchetto abbastanza correlati fra loro per immagini
naturali, saranno codificati come differenza fra il coefficiente DC del blocchetto corrente e quello del blocchetto
def
precedente, i.e. sarà codificata la differenza ∆DCi = DCi − DCi−1, inizializzata con DC0 =0.