Dlaczego pliki JPEG rozmazują się na czerwono bardziej niż inne kolory?

14

Próbuję dowiedzieć się, dlaczego kompresja JPEG powoduje szum w widmie czerwonym, które jest większe i bardziej niewyraźne w odniesieniu, powiedzmy, do widma niebieskiego. Widziałem to pytanie i nie szukam obejścia; Chcę tylko wiedzieć, dlaczego czerwony jest bardziej podatny na zniekształcenia podczas kompresji.

To zachowanie jest bardzo widoczne na obrazach „kampanii politycznej” (gdzie obraz jest renderowany na czerwono, niebiesko i z odcieniem jasnobrązowym), ale jest również widoczny gdzie indziej. Oto przykład:
Obraz Spocka w kolorze czerwonym, jasnoniebieskim i jasnobrązowym. Zwróć uwagę na granicę wzdłuż czerwonej strony?

osoba27
źródło
W tym przykładzie nie wydaje mi się, że jest to „czerwony” problem. Raczej chodzi o obszary o wysokim kontraście: „niebieski niebieski spotkanie” a „niebieski czerwony spotkanie”.
DA01
Myślałem, że ktoś może tak powiedzieć :). Jeśli powiększysz obszar jego prawego ucha (z naszej perspektywy, jego lewego) i spojrzysz wzdłuż granicy, nadal będzie miał mniej hałasu niż ucho przeciwne.
person27
Jeśli zobaczysz obraz (powiedzmy, kliknij prawym przyciskiem myszy, obejrzyj obraz lub skopiuj lokalizację obrazu, a następnie wklej go w nowej karcie) i powiększ (powiedz, przytrzymaj CTRL podczas używania kółka przewijania), zobaczysz, że na niebieskie boki ogrodzenia - zwłaszcza we włosach w pobliżu czerwieni jest naprawdę źle, ale widać to nawet na jasnoniebieskim tle na ciemnoniebieskim. Podejrzewam, że nasze oczy są bardziej dostrojone do efektu na kolor czerwony - być może rozmyte części mają większy kontrast, gdy są rozmyte na kolor czerwony, powiedzmy, niebieski, lub może to być właściwość naszych oczu - nie jestem pewien (ale możesz zmierzyć dźwięki do przetestowania).
youcantryreachingme

Odpowiedzi:

12

Wszystko, co powiedział @Scott, jest prawdą, ale dla lepszego zrozumienia DLACZEGO, dlaczego nawet RED wydaje się wyglądać gorzej, kieruję cię do tej informacji (podkreślenie moje i edytowane dla przepływu)

JPEG ... jest przeznaczony do kompresji pełnokolorowych lub w skali szarości obrazów naturalnych, rzeczywistych scen [i] jest algorytmem kompresji stratnej ...

Pliki JPEG najlepiej nadają się do obrazów o ciągłym odcieniu, takich jak zdjęcia lub naturalne dzieła sztuki; nie tak dobrze w sztuce o ostrych krawędziach lub płaskich kolorach, takich jak litery, proste kreskówki lub rysunki liniowe . Pliki JPEG obsługują 24-bitową głębię kolorów lub 16,7 miliona kolorów.

JPEG jest właściwie tylko algorytmem kompresji, a nie formatem pliku. JPEG został zaprojektowany w celu wykorzystania pewnych właściwości naszych oczu, a mianowicie tego, że jesteśmy bardziej wrażliwi na powolne zmiany jasności i koloru niż na szybkie zmiany na niewielką odległość .

Chociaż pliki JPEG są zwykle najlepszym wyborem do zdjęć, na monitorach 8-bitowych są one wymuszone do 8-bitowej palety. Kompresja JPEG jest traktowana jako dane 24-bitowe (8-bitowe dla szarości), niezależnie od kolorów w oryginalnym obrazie. Dlatego jeśli zmniejszysz obraz z 24-bitowego na 8-bitowy przed kompresją JPEG, współczynnik kompresji faktycznie się pogorszy, podobnie jak ogólna jakość .

Kompresja JPEG wprowadza zakłócenia do obszarów o jednolitym kolorze, które mogą zniekształcać, a nawet rozmazać grafiki o płaskich kolorach. Właśnie dlatego pliki JPEG nie nadają się dobrze do grafiki lub tekstu o ostrych krawędziach . JPEG może zmniejszyć obraz 24-bitowy 900K do 45K (wysoka jakość) lub 30K (średnia jakość), współczynnik od 20: 1 do 30: 1. Jednak w przypadku plików JPEG im bardziej kompresujesz, tym więcej tracisz definicji krawędzi i ostrości . Pliki JPEG również nie obsługują przezroczystości.

Należy zauważyć, że zapisanie grafiki do formatu JPEG z kompresją powinno być ostatnim krokiem. KompresjaEfekty kumulują się. Oznacza to, że za każdym razem, gdy zapisujesz plik JPEG, kompresujesz go dalej, a tym samym odrzucasz dane (szczegóły fotograficzne), których nie możesz odzyskać .

Teraz szczegóły super techniczne, które wyjaśniają występowanie CZERWONEGO (co w rzeczywistości jest podstępem dla oka), które warto przeczytać te informacje (ponownie nacisk jest mój)

Punktem wyjścia kompresji JPEG są piksele w podstawowych kolorach czerwonym, zielonym i niebieskim , które w przypadku stratnej kompresji nie są optymalnie dostosowane. Przed faktyczną kompresją wystarczy przekonwertować kolory RGB, na przykład w modelu YCrCb, w którym pierwszy kanał przechowuje informacje o czystej jasności (Y), czyli średnią jasność kanału czerwonego, niebieskiego i zielonego. Sklepy w drugim kanale to odchylenie czerwonego kanału o średniej jasności , aw trzecim kanale odchylenie kanału niebieskiego. Wartość zielonego kanału można na tej podstawie obliczyć i nie trzeba go specjalnie rejestrować. Po oddzieleniu jako składników luminancji (jasności) i chrominancji (koloru), można zmniejszyć rozdzielczość dwóch kanałów chrominancji do połowy lub jednej czwartej, tak jak dla ostrość nie ma znaczenia. Kora wzrokowa ludzi zawiera niezależne systemy postrzegania kolorów i kształtów, a ślepy na kolory i tak zignorowałby granice kolorów poprzedniej dokładnej rozdzielczości , system wykrywania kolorów działa ponownie z trzy do czterech razy niższą rozdzielczością niż forma uznanie.

Mam nadzieję, że pomoże Ci to lepiej zrozumieć wszystko, co się dzieje.

GµårÐïåñ
źródło
Angielski w drugim cytacie jest ... um ... ezoteryczny.
Andrew Leach,
3
@AndrewLeach, masz absolutną rację, został napisany jako bardzo techniczny i koncentruje się na GUTS nauki, więc może być trochę „suchy”, jeśli chcesz lub „techniczny”, ale czułem, że zasługuje na wzmiankę, ponieważ rzuca światło na ważne elementy.
GµårÐïåñ
Myślę, że miał na myśli „niegramatyczny”. W każdym razie wyjaśnienie z natury jest trochę poza bazą IMO: czerwień na przykładowym obrazie jest bardzo „czysta”, a zatem bardzo jasna w kanale R. Kanały G i B w tym obszarze są bardzo ciemne. Z tego powodu efekty kwantyzacji są bardziej wyraźne: nie ma innych kolorów maskujących artefakty. Jeśli przyjrzysz się przykładowemu obrazowi dla poszczególnych kanałów, zobaczysz wyraźniejsze artefakty tam, gdzie jeden z danych kanału różni się znacznie od pozostałych dwóch.
horatio
4

JPG jest metodą kompresji stratnej . Oznacza to, że za każdym razem, gdy zapisujesz obraz jpg, dane są wyrzucane w celu zapisania rozmiaru pliku (kb). Ważne jest, aby zdawać sobie sprawę, że ta utrata danych zdarza się za każdym razem , gdy zapisujesz plik JPG. Więc jeśli otworzysz plik jpg, zapisz go jako plik jpg, w którym wyrzuciłeś więcej danych obrazu. To w obszarach, w których nastąpiła utrata danych, zaczynają pojawiać się artefakty (szumowiny lub rozmycie).

Ta utrata danych jest najczęściej zauważalna, gdy kolory przechodzą z jednego pola jednolitego koloru do innego pola jednolitego koloru. Nie ma bezpośredniego problemu z konkretnym konkretnym kolorem. Chodzi bardziej o duże obszary o podobnych kolorach.

W przypadku obrazów zawierających tylko duże obszary płaskiego koloru formaty takie jak gif są bardziej odpowiednie niż jpg. Format gif został zaprojektowany w celu zachowania dużych obszarów o jednolitym kolorze.

Scott
źródło
4
nie odpowiada na pytanie.
Nearoo
0

JPEG równomiernie kompresuje kolor i dlatego nie powoduje rozmycia koloru czerwonego, jednak ludzkie oko może. Oko ludzkie ma około 7 milionów stożków, a około 65% z nich otrzymuje światło czerwone. Może dlatego widzimy, że czerwienie rozmazują się bardziej niż inne kolory ... ponieważ widzimy „więcej” czerwieni.

stephencosh
źródło
Tak, masz rację, bez faktycznego uprzedzenia; jednak implikowało to, że czerwony odgrywa więcej sztuczek na oko ludzkie, a następnie niebieski, a następnie zielony. Jeśli spojrzysz na przykład na telewizor, często zauważysz, że CZERWONY jest najczęściej ustawiony zbyt wysoko, NIEBIESKI jest drugi, a ZIELONY jest trzeci, chyba ludzki mózg, chyba nie wiem dlaczego.
GµårÐïåñ
Oczywiście nie uwzględnia to indywidualnej wrażliwości i / lub ślepoty barw, mówiąc jedynie w niepotwierdzonym uogólnieniu, ponieważ dotyczy większości populacji w centrum krzywej dzwonowej.
GµårÐïåñ
0

Artefakty kompresji z twardych krawędzi są proporcjonalne do kontrastu krawędzi - czerwono-niebieska krawędź jest najbardziej kontrastową rzeczą na tym obrazie.

Wszelkie nasycone taryfy podstawowe źle w schemacie reprezentacji kolorów jpg. Różnica w przykładowym obrazie to nasycona czerwień vs. matowa niebiesko-szara.

Założenie, że „podpróbkowanie barwy nie wpływa na ostrość” również zawiedzie w przypadku nasyconych kolorów podstawowych graniczących z czernią.

Roger Krueger
źródło
-1

Ponieważ nasze środowisko naturalne jest głównie zielone, nasze oczy są najbardziej wrażliwe na zieleń. Możemy wykryć więcej subtelności w zielonej części widma. Ewolucja - unikanie drapieżników, identyfikowanie zdobyczy. Ta nierówność w postrzeganiu kolorów prawdopodobnie prowadzi do czerwonych elementów na obrazach wyglądających inaczej.

Gonzo
źródło
1
Nie jestem do końca pewien, czy rozumiem związek między zwiększoną wrażliwością na kolor zielony a jego wpływem na to, jak postrzegamy kolor czerwony. Czerwony jest kolorem podstawowym; nie jest mieszany i nie zawiera zieleni.
person27
1
To nie jest nawet tak naprawdę poprawne. Ludzkie spektralne czułości są wyśrodkowane (średnio) na żółtym (600 nm), przy czym percepcja człowieka jest zasadniczo RGB. Wszystko inne (w tym żółty) jest obliczane.
horatio