Артефакты сжатия

Артефакты сжатия — заметные искажения изображения, звука, видео, вызываемые сжатием с потерями.

Если компрессор в случае сжатия с потерями не может корректно воспроизвести информацию из сжатой версии, появляются искажения.

Так, например, артефакты сжатия JPEG и MPEG при большом коэффициенте сжатия представляют собой прямоугольные поля одного цвета, которые могут принимать довольно крупный размер в одноцветных областях изображения. Также они снижают чёткость изображения.

Для звука в формате MP3 искажения тем больше, чем меньше частота дискретизации и битрейт.

Минимизация воспринимаемых артефактов является ключевой задачей при реализации алгоритма сжатия с потерями. Однако артефакты иногда намеренно создаются для художественных целей, например как в глитч-арте.

С технической точки зрения, артефакт сжатия — это особый класс ошибок данных, который обычно является следствием квантования сжатия данных с потерями. Где используется кодирование преобразования, они обычно принимают форму одной из базисных функций пространства преобразования кодера.

Изображения

• 
  Оригинальное изображение с хорошим переходом цветов
• 
  Потеря чёткости на границах цвета, общая нерезкость, шумовые ореолы вокруг резких границ при использовании JPEG с большими коэффициентами сжатия
• 
  Артефакты сжатия JPEG-изображения европейской кошки. Степень сжатия увеличивается справа налево
• 
  Артефакты сжатия текста в формате JPEG

При выполнении блочного кодирования для квантования, как в JPEG-сжатых изображениях, могут появляться несколько типов артефактов:

• блочные искажения
• волны
• кольца
• шумы вокруг краёв, размытие

Видео

Пример изображения с артефактами из-за ошибки передачи

Когда используется предсказание движения, как в MPEG-1, MPEG-2 или MPEG-4, артефакты сжатия, как правило, остаются в нескольких поколениях распакованных кадров и перемещаются с оптическим потоком изображения, что приводит к своеобразному эффекту, нечто среднее между эффектом рисования и грязью, который перемещается вместе с объектами.

Ошибки данных в сжатом битовом потоке, возможно из-за ошибок передачи, могут приводить к ошибкам, подобным большим ошибкам квантования, или могут полностью нарушать анализ потока данных в течение короткого времени, что приводит к «распаду» изображения. Когда в битовом потоке происходят грубые ошибки, декодеры продолжают применять обновления к повреждённому изображению на короткий промежуток времени, создавая эффект «призрак», до получения следующего независимо сжатого фрейма.

См. также

• Сжатие без потерь
• Сжатие данных с потерями
• Сжатие изображений
• Стандартное тестовое изображение
• Цифровое изображение
• Обработка изображений
• Цифровой шум изображения
• Масштабирование изображения

Литература

• Kai-Chieh Yang. Perceptual Quality Assessment for Compressed Video, 2007. Chapter 2.2.1 «Compression Artifacts» страницы 26-31
• Дж. Миано. Форматы и алгоритмы сжатия изображений в действии. — М.: Издательство Триумф, 2003. — 336 с. ISBN 5-89392-078-3
• Д. Сэломон. Сжатие данных, изображений и звука. — М.: Техносфера, 2004. — 368 с. ISBN 5-94836-027-X
• Д. С. Ватолин. Алгоритмы сжатия изображений. Методическое пособие. — Издательский отдел факультета Вычислительной Математики и Кибернетики МГУ имени М. В. Ломоносова, 1999. — 76 с. ISBN 5-89407-041-4
• Ватолин Д., Ракушняк А., Смирнов М., Юкин В. Методы сжатия данных. Устройство архиваторов, сжатие изображений и видео. — М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003. — 384 с. ISBN 5-86404-170-X

Ссылки

• Glossary: Artifacts: Digital Photography Review (англ.)
• Blocking artifacts Definition from PC Magazine Encyclopedia (англ.)
• Video compression artifacts and MPEG noise reduction (англ.)