JPEG編碼原理

1、JPEGJPEG編碼原理編碼原理數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理JPEGJPEG編碼原編碼原理理JPEGJPEG（Joint Photographic Experts GroupJoint Photographic Experts Group）是一個(gè)由）是一個(gè)由ISOISO和和IECIEC兩個(gè)組織機(jī)構(gòu)聯(lián)合組成的一個(gè)專(zhuān)家組，負(fù)責(zé)制定靜兩個(gè)組織機(jī)構(gòu)聯(lián)合組成的一個(gè)專(zhuān)家組，負(fù)責(zé)制定靜態(tài)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)專(zhuān)家組開(kāi)發(fā)的算法稱(chēng)態(tài)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)專(zhuān)家組開(kāi)發(fā)的算法稱(chēng)為為JPEGJPEG算法。算法。JPEGJPEG專(zhuān)家組開(kāi)發(fā)了兩種基本的壓縮算法，一種是采用以離專(zhuān)家組開(kāi)發(fā)了兩種基本的壓縮算法，

2、一種是采用以離散余弦變換（散余弦變換（Discrete Cosine TransformDiscrete Cosine Transform，DCTDCT）為基礎(chǔ)的）為基礎(chǔ)的有損壓縮算法，另一種是采用以預(yù)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的無(wú)損壓縮有損壓縮算法，另一種是采用以預(yù)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的無(wú)損壓縮算法。算法。JPEGJPEG壓縮是有損壓縮，它利用了人的視角系統(tǒng)的特性，壓縮是有損壓縮，它利用了人的視角系統(tǒng)的特性，使用量化和無(wú)損壓縮編碼相結(jié)合來(lái)去掉視角的冗余信息和數(shù)使用量化和無(wú)損壓縮編碼相結(jié)合來(lái)去掉視角的冗余信息和數(shù)據(jù)本身的冗余信息。據(jù)本身的冗余信息。JPEGJPEG編碼的主要步驟是先經(jīng)過(guò)正向離散余弦變換（編碼的主要步

3、驟是先經(jīng)過(guò)正向離散余弦變換（FDCTFDCT）。）。接著使用加權(quán)函數(shù)進(jìn)行量化（接著使用加權(quán)函數(shù)進(jìn)行量化（QuantizationQuantization）。）。 然后進(jìn)行然后進(jìn)行Z Z字形編碼（字形編碼（Zigzag ScanZigzag Scan）。再使用差分脈沖編碼調(diào)制）。再使用差分脈沖編碼調(diào)制（Differential Pulse Code ModulationDifferential Pulse Code Modulation，DPCM)DPCM)對(duì)直流對(duì)直流系數(shù)系數(shù)(DC)(DC)進(jìn)行編碼。再使用行程長(zhǎng)度編碼（進(jìn)行編碼。再使用行程長(zhǎng)度編碼（Run-Length Run-Length

4、EncodingEncoding，RLERLE）對(duì)交流系數(shù)（）對(duì)交流系數(shù)（ACAC）進(jìn)行編碼。最后進(jìn)行）進(jìn)行編碼。最后進(jìn)行熵編碼（熵編碼（Entropy EodingEntropy Eoding），組成位數(shù)據(jù)流。），組成位數(shù)據(jù)流。每個(gè)每個(gè)8 88 8二維原圖像采樣數(shù)據(jù)塊，實(shí)際上是二維原圖像采樣數(shù)據(jù)塊，實(shí)際上是6464點(diǎn)陣的離散點(diǎn)陣的離散信號(hào)，該信號(hào)是空間二維參數(shù)信號(hào)，該信號(hào)是空間二維參數(shù)x x和和y y的函數(shù)的函數(shù)F(x,y)F(x,y)。FDCTFDCT把把這些信號(hào)作為輸入，然后把這些信號(hào)作為輸入，然后把它分解成64個(gè)正交基信號(hào)，每個(gè)正交基信號(hào)對(duì)應(yīng)于64個(gè)二維（2d）空間頻率中的一個(gè)，這些空

5、間頻率是由輸入信號(hào)的頻譜組成。在一幅圖像中像素之間的灰度或色差信號(hào)變化緩慢，在88子塊中像素之間的相關(guān)性很強(qiáng)，所以通過(guò)離散余弦正變換處理后，在空間頻率低頻范圍內(nèi)集中了數(shù)值大的系數(shù)，這就為數(shù)據(jù)壓縮提供了可能。一、JPEG算法概要JPEG（Joint Photographic Experts Group）是一 個(gè)由ISO和IEC兩個(gè)組織機(jī)構(gòu)聯(lián)合組成的一個(gè)專(zhuān)家組，負(fù)責(zé)制定靜態(tài)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)專(zhuān)家組開(kāi)發(fā)的算法稱(chēng)為JPEG算法，并且成為國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)，因此又稱(chēng)為JPEG標(biāo)準(zhǔn)。JPEG是一個(gè)適用范圍很廣的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，既可用于灰度圖像又可用于彩色圖像。JPEG專(zhuān)家組開(kāi)發(fā)了兩種基本

6、的壓縮算法，一種是采用以離散余弦變換（Discrete Cosine Transform，DCT）為基礎(chǔ)的有損壓縮算法，另一種是采用以預(yù)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的無(wú)損壓縮算法。使用有損壓縮算法時(shí)，在壓縮比為25:1的情況下，壓縮后還原得到的圖像與原始圖像相比較，非圖像專(zhuān)家難于找出它們之間的區(qū)別，因此得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在VCD和DVD-Video電視圖像壓縮技術(shù)中，就使用JPEG的有損壓縮算法來(lái)取消空間方向上的冗余數(shù)據(jù)。為了在保證圖像質(zhì)量的前提下進(jìn)一步提高壓縮比，近年來(lái)JPEG專(zhuān)家組正在制定JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中將采用小波變 換（Wavelet）算法。JPEGJPEG壓縮是有損壓縮，它利用了

7、人的視角系統(tǒng)的特性，壓縮是有損壓縮，它利用了人的視角系統(tǒng)的特性，使用量化和無(wú)損壓縮編碼相結(jié)合來(lái)去掉視角的冗余信息和使用量化和無(wú)損壓縮編碼相結(jié)合來(lái)去掉視角的冗余信息和數(shù)據(jù)本身的冗余信息。數(shù)據(jù)本身的冗余信息。JPEGJPEG算法框圖如圖：算法框圖如圖：壓縮編碼大致分成三個(gè)步驟：壓縮編碼大致分成三個(gè)步驟： 使用正向離散余弦變換（使用正向離散余弦變換（Forward Discrete Cosine Forward Discrete Cosine TransformTransform，F(xiàn)DCTFDCT）把空間域表示的圖變換成頻率域表示）把空間域表示的圖變換成頻率域表示的圖。的圖。 使用加權(quán)函數(shù)對(duì)使用加權(quán)

8、函數(shù)對(duì)DCTDCT系數(shù)進(jìn)行量化，這個(gè)加權(quán)函數(shù)對(duì)于人系數(shù)進(jìn)行量化，這個(gè)加權(quán)函數(shù)對(duì)于人的視覺(jué)系統(tǒng)是最佳的。的視覺(jué)系統(tǒng)是最佳的。 使用霍夫曼可變字長(zhǎng)編碼器對(duì)量化系數(shù)進(jìn)行編碼。使用霍夫曼可變字長(zhǎng)編碼器對(duì)量化系數(shù)進(jìn)行編碼。 譯碼或者叫做解壓縮的過(guò)程與壓縮編碼過(guò)程正好相反。譯碼或者叫做解壓縮的過(guò)程與壓縮編碼過(guò)程正好相反。JPEGJPEG算法與彩色空間無(wú)關(guān)，因此算法與彩色空間無(wú)關(guān)，因此“RGB“RGB到到Y(jié)UVYUV變換變換”和和“YUV“YUV到到RGBRGB變換變換”不包含在不包含在JPEGJPEG算法中。算法中。JPEGJPEG算法處理的算法處理的彩色圖像是單獨(dú)的彩色分量圖像，因此它可以壓縮來(lái)自不彩色

9、圖像是單獨(dú)的彩色分量圖像，因此它可以壓縮來(lái)自不同彩色空間的數(shù)據(jù)，如同彩色空間的數(shù)據(jù)，如RGB, YCbCrRGB, YCbCr和和CMYKCMYK。 JPEGJPEG算法的主要計(jì)算步驟算法的主要計(jì)算步驟JPEGJPEG壓縮編碼算法的主要計(jì)算步壓縮編碼算法的主要計(jì)算步 驟如下：驟如下：正向離散余弦變換（正向離散余弦變換（FDCTFDCT）。）。 量化（量化（QuantizationQuantization）。）。 Z Z字形編碼（字形編碼（Zigzag ScanZigzag Scan）。）。 使用差分脈沖編碼調(diào)制（使用差分脈沖編碼調(diào)制（Differential Pulse Code Differ

10、ential Pulse Code ModulationModulation，DPCM)DPCM)對(duì)直流系數(shù)對(duì)直流系數(shù)(DC)(DC)進(jìn)行編碼。進(jìn)行編碼。使用行程長(zhǎng)度編碼（使用行程長(zhǎng)度編碼（Run-Length EncodingRun-Length Encoding，RLERLE）對(duì)）對(duì)交流系數(shù)（交流系數(shù)（ACAC）進(jìn)行編碼。）進(jìn)行編碼。熵編碼（熵編碼（Entropy EodingEntropy Eoding）。）。1 1、正向離散余弦變換、正向離散余弦變換下面對(duì)正向離散余弦變換下面對(duì)正向離散余弦變換(FDCT)(FDCT)變換作幾點(diǎn)說(shuō)明。（變換作幾點(diǎn)說(shuō)明。（1 1）對(duì)每個(gè)單獨(dú)的彩色圖像分量，

11、把整個(gè)分量圖像分成若干個(gè)對(duì)每個(gè)單獨(dú)的彩色圖像分量，把整個(gè)分量圖像分成若干個(gè)8 88 8的圖像塊，如圖所示，并作為兩維離散余弦變換的圖像塊，如圖所示，并作為兩維離散余弦變換DCTDCT的輸入。通過(guò)的輸入。通過(guò)DCTDCT變換，把能量集中在少數(shù)幾個(gè)系數(shù)上。變換，把能量集中在少數(shù)幾個(gè)系數(shù)上。 （2 2）DCTDCT變換使用下式計(jì)算：它的逆變換使用下式計(jì)算：變換使用下式計(jì)算：它的逆變換使用下式計(jì)算：上面兩式中，上面兩式中，C(u)C(u)，C(v) = (2)-1/2C(v) = (2)-1/2，當(dāng)，當(dāng)u, v = 0u, v = 0；C(u)C(u)，C(v) = 1C(v) = 1，其他。，其他。

12、f(i, j)f(i, j)經(jīng)經(jīng)DCTDCT變換之后，變換之后，F(xiàn)(0F(0，0)0)是直是直流系數(shù)，其他為交流系數(shù)。流系數(shù)，其他為交流系數(shù)。 在計(jì)算兩維的在計(jì)算兩維的DCTDCT變換時(shí)，可使用下面的計(jì)算式把兩變換時(shí)，可使用下面的計(jì)算式把兩 維的維的DCTDCT變換變成一維的變換變成一維的DCTDCT變換：變換：2 2、量化量化是對(duì)經(jīng)過(guò)、量化量化是對(duì)經(jīng)過(guò)FDCTFDCT變換后的頻率系數(shù)進(jìn)行量化。量化的目的是減小非變換后的頻率系數(shù)進(jìn)行量化。量化的目的是減小非“0”“0”系數(shù)的幅度以及增加系數(shù)的幅度以及增加“0”“0”值系數(shù)的數(shù)目。量化是圖值系數(shù)的數(shù)目。量化是圖像質(zhì)量下降的最主要原因。對(duì)于有損壓縮

13、算法，像質(zhì)量下降的最主要原因。對(duì)于有損壓縮算法，JPEGJPEG算法算法使用如下圖所示的均勻量化器進(jìn)行量化，量化步距是按照使用如下圖所示的均勻量化器進(jìn)行量化，量化步距是按照系數(shù)所在的位置和每種顏色分量的色調(diào)值來(lái)確定。因?yàn)槿讼禂?shù)所在的位置和每種顏色分量的色調(diào)值來(lái)確定。因?yàn)槿搜蹖?duì)亮度信號(hào)比對(duì)色差信號(hào)更敏感，因此使用了兩種量化眼對(duì)亮度信號(hào)比對(duì)色差信號(hào)更敏感，因此使用了兩種量化表：亮度量化值和色差量化值。此外，由于人眼對(duì)低頻分表：亮度量化值和色差量化值。此外，由于人眼對(duì)低頻分量的圖像比對(duì)高頻分量的圖像更敏感，因此圖中的左上角量的圖像比對(duì)高頻分量的圖像更敏感，因此圖中的左上角的量化步距要比右下角的量化步

14、距小。下面的量化步距要比右下角的量化步距小。下面2 2個(gè)表中的數(shù)個(gè)表中的數(shù)值對(duì)值對(duì)CCIR 601CCIR 601標(biāo)準(zhǔn)電視圖像已經(jīng)是最佳的。如果不使用這標(biāo)準(zhǔn)電視圖像已經(jīng)是最佳的。如果不使用這兩種表，你也可以把自己的量化表替換它們。亮度量化值兩種表，你也可以把自己的量化表替換它們。亮度量化值表和色度量化值表表和色度量化值表3 3、Z Z字形編排量化后的系數(shù)要重新編排，字形編排量化后的系數(shù)要重新編排，目的是為了增加連續(xù)的目的是為了增加連續(xù)的“0”“0”系數(shù)的個(gè)數(shù)，就是系數(shù)的個(gè)數(shù)，就是“0”“0”的游的游程長(zhǎng)度，方法是按照程長(zhǎng)度，方法是按照Z(yǔ) Z字形的式樣編排，如下圖所示。這字形的式樣編排，如下圖所

15、示。這樣就把一個(gè)樣就把一個(gè)8 88 8的矩陣變成一個(gè)的矩陣變成一個(gè)1 16464的矢量，頻率較低的矢量，頻率較低的系數(shù)放在矢量的頂部。量化的系數(shù)放在矢量的頂部。量化DCTDCT系數(shù)序號(hào)系數(shù)序號(hào) 0 01 15 56 61414151527272525 2 24 47 713131616262629294242 3 38 8121217172525303041414343 9 91111181824243131404044445353 10101919232332323939454552525454 20202222333338384646515155556060 212134343737474

16、75050565659596161 35353636484849495757585862626363 4 4、直流系數(shù)的編碼、直流系數(shù)的編碼8 88 8圖像塊經(jīng)過(guò)圖像塊經(jīng)過(guò)DCTDCT變換之后得到的變換之后得到的DCDC直流系數(shù)有兩直流系數(shù)有兩個(gè)特點(diǎn)，一是系數(shù)的數(shù)值比較大，二是相鄰個(gè)特點(diǎn)，一是系數(shù)的數(shù)值比較大，二是相鄰8 88 8圖像塊的圖像塊的DCDC系數(shù)值變化不大。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，系數(shù)值變化不大。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，JPEGJPEG算法使用了差分算法使用了差分脈沖調(diào)制編碼（脈沖調(diào)制編碼（DPCMDPCM）技術(shù)，對(duì)相鄰圖像塊之間量化）技術(shù)，對(duì)相鄰圖像塊之間量化DCDC系系數(shù)的差值（數(shù)的差值（Delt

17、aDelta）進(jìn)行編碼。）進(jìn)行編碼。DeltaDeltaDC(0,0)k-DC(0,0)k-DC(0,0)k-15DC(0,0)k-15、 交流系數(shù)的編碼交流系數(shù)的編碼量化量化ACAC系數(shù)的特點(diǎn)是系數(shù)的特點(diǎn)是1 16464矢量中包含有許多矢量中包含有許多“0”“0”系系數(shù)，并且許多數(shù)，并且許多“0”“0”是連續(xù)的，因此使用非常簡(jiǎn)單和直觀(guān)是連續(xù)的，因此使用非常簡(jiǎn)單和直觀(guān) 的游程長(zhǎng)度編碼的游程長(zhǎng)度編碼(RLE)(RLE)對(duì)它們進(jìn)行編碼。對(duì)它們進(jìn)行編碼。JPEGJPEG使用了使用了1 1個(gè)字個(gè)字節(jié)的高節(jié)的高4 4位來(lái)表示連續(xù)位來(lái)表示連續(xù)“0”“0”的個(gè)數(shù)，而使用它的低的個(gè)數(shù)，而使用它的低4 4位來(lái)位

18、來(lái)表示編碼下一個(gè)非表示編碼下一個(gè)非“0”“0”系數(shù)所需要的位數(shù)，跟在它后面系數(shù)所需要的位數(shù)，跟在它后面的是量化的是量化ACAC系數(shù)的數(shù)值。系數(shù)的數(shù)值。6 6、熵編碼、熵編碼使用熵編碼還可以對(duì)使用熵編碼還可以對(duì)DPCMDPCM編碼后的直流編碼后的直流DCDC系數(shù)和系數(shù)和RLERLE編碼后的交流編碼后的交流ACAC系數(shù)作進(jìn)一步的壓縮。在系數(shù)作進(jìn)一步的壓縮。在JPEGJPEG有損壓縮算有損壓縮算法中，使用霍夫曼編碼器來(lái)減少熵。使用霍夫曼編碼器的法中，使用霍夫曼編碼器來(lái)減少熵。使用霍夫曼編碼器的理由是可以使用很簡(jiǎn)單的查表（理由是可以使用很簡(jiǎn)單的查表（Lookup TableLookup Table）方

19、法進(jìn)行）方法進(jìn)行編碼。壓縮數(shù)據(jù)符號(hào)時(shí)，霍夫曼編碼器對(duì)出現(xiàn)頻度比較高編碼。壓縮數(shù)據(jù)符號(hào)時(shí)，霍夫曼編碼器對(duì)出現(xiàn)頻度比較高的符號(hào)分配比較短的代碼，而對(duì)出現(xiàn)頻度較低的符號(hào)分配的符號(hào)分配比較短的代碼，而對(duì)出現(xiàn)頻度較低的符號(hào)分配比較長(zhǎng)的代碼。這種可變長(zhǎng)度的霍夫曼碼表可以事先進(jìn)行比較長(zhǎng)的代碼。這種可變長(zhǎng)度的霍夫曼碼表可以事先進(jìn)行定義。定義。7 7、組成位數(shù)據(jù)流、組成位數(shù)據(jù)流JPEGJPEG編碼的最后一個(gè)步驟是把各種標(biāo)記代碼和編碼后編碼的最后一個(gè)步驟是把各種標(biāo)記代碼和編碼后的圖像數(shù)據(jù)組成一幀一幀的數(shù)據(jù)，這樣做的目的是為了便的圖像數(shù)據(jù)組成一幀一幀的數(shù)據(jù)，這樣做的目的是為了便于傳輸、存儲(chǔ)和譯碼器進(jìn)行譯碼，這樣的組

20、織的數(shù)據(jù)通常于傳輸、存儲(chǔ)和譯碼器進(jìn)行譯碼，這樣的組織的數(shù)據(jù)通常稱(chēng)為稱(chēng)為JPEGJPEG位數(shù)據(jù)流（位數(shù)據(jù)流（JPEG bitstreamJPEG bitstream）。）。JPEGJPEG編碼原理詳解編碼原理詳解 JPEGJPEG編碼原理的簡(jiǎn)化框圖如下圖所示編碼原理的簡(jiǎn)化框圖如下圖所示: : 把圖像分成把圖像分成8 88 8的塊，的塊， DCT DCT正變換，正變換， 量化器，量化器， 熵編碼器，等四部分。熵編碼器，等四部分。 詳述詳述JPEGJPEG靜態(tài)圖像壓縮編碼原理及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)靜態(tài)圖像壓縮編碼原理及其實(shí)現(xiàn)技術(shù) JPEGJPEG編編/ /解碼的工作原理如下圖所示。解碼的工作原理如下圖所示。首

21、先把一幅圖像（單色圖像的灰度值或彩色圖像的亮首先把一幅圖像（單色圖像的灰度值或彩色圖像的亮度分量或色差分量信號(hào)）分成度分量或色差分量信號(hào)）分成8 88 8的塊，按圖中的框圖進(jìn)的塊，按圖中的框圖進(jìn)行離散余弦正變換（行離散余弦正變換（FDCTFDCT）。）。注意：在編碼器輸入端，原始圖像被分成一系列注意：在編碼器輸入端，原始圖像被分成一系列8 88 8的塊，作為離散余弦正變換（的塊，作為離散余弦正變換（FDCTFDCT）的輸入。在解碼器的）的輸入。在解碼器的輸出端，離散余弦逆變換（輸出端，離散余弦逆變換（IDCTIDCT）輸出許多）輸出許多8 88 8的數(shù)據(jù)塊，的數(shù)據(jù)塊，用以重構(gòu)圖像。用以重構(gòu)圖像

22、。8 88 8的的FDCTFDCT和和8 88 8的的IDCTIDCT的數(shù)學(xué)定義表示式如下：的數(shù)學(xué)定義表示式如下： FDCTFDCT： IDCTIDCT： 兩式中，兩式中，f (x, y)f (x, y)是圖像的亮度信號(hào)，是圖像的亮度信號(hào)，x, yx, y是像素域空間是像素域空間坐標(biāo)；坐標(biāo)；F(u, v)F(u, v)是變換域內(nèi)的像素函數(shù)，是變換域內(nèi)的像素函數(shù)，u, vu, v是變換域坐是變換域坐標(biāo)；當(dāng)標(biāo)；當(dāng)u=v=0u=v=0時(shí)，時(shí)，C(u)=C(v)=1/C(u)=C(v)=1/，其它情況，其它情況，C(u)=C(v)=1C(u)=C(v)=1。每個(gè)每個(gè)8 88 8二維原圖像采樣數(shù)據(jù)塊，實(shí)

23、際上是二維原圖像采樣數(shù)據(jù)塊，實(shí)際上是6464點(diǎn)陣的點(diǎn)陣的離散信號(hào)，該信號(hào)是空間二維參數(shù)離散信號(hào)，該信號(hào)是空間二維參數(shù)x x和和y y的函數(shù)的函數(shù)F(x,y)F(x,y)。FDCTFDCT把這些信號(hào)作為輸入，然后把它分解成把這些信號(hào)作為輸入，然后把它分解成6464個(gè)正交基信個(gè)正交基信號(hào)，每個(gè)正交基信號(hào)對(duì)應(yīng)于號(hào)，每個(gè)正交基信號(hào)對(duì)應(yīng)于6464個(gè)二維（個(gè)二維（2d2d）空間頻率中的）空間頻率中的一個(gè)，這些空間頻率是由輸入信號(hào)的頻譜組成。一個(gè)，這些空間頻率是由輸入信號(hào)的頻譜組成。FDCTFDCT的輸?shù)妮敵鍪浅鍪?464個(gè)基信號(hào)的幅值（即個(gè)基信號(hào)的幅值（即DCTDCT系數(shù)），每個(gè)系數(shù)值由系數(shù)），每個(gè)系數(shù)值

24、由6464點(diǎn)陣輸入信號(hào)唯一地確定，即離散余弦變換的變換系數(shù)。點(diǎn)陣輸入信號(hào)唯一地確定，即離散余弦變換的變換系數(shù)。在頻域平面上變換系數(shù)是二維頻域變量在頻域平面上變換系數(shù)是二維頻域變量u u和和v v的函數(shù)。對(duì)應(yīng)的函數(shù)。對(duì)應(yīng)于于u=0u=0，v=0v=0的系數(shù)，稱(chēng)做直流分量（的系數(shù)，稱(chēng)做直流分量（DCDC系數(shù)），其余系數(shù)），其余6363個(gè)個(gè)系數(shù)稱(chēng)作交流分量（系數(shù)稱(chēng)作交流分量（ACAC系數(shù)）。因?yàn)樵谝环鶊D像中像素之系數(shù)）。因?yàn)樵谝环鶊D像中像素之間的灰度或色差信號(hào)變化緩慢，在間的灰度或色差信號(hào)變化緩慢，在8 88 8子塊中像素之間的子塊中像素之間的相關(guān)性很強(qiáng)，所以通過(guò)離散余弦正變換處理后，在空間頻相關(guān)性

25、很強(qiáng)，所以通過(guò)離散余弦正變換處理后，在空間頻率低頻范圍內(nèi)集中了數(shù)值大的系數(shù)，這就為數(shù)據(jù)壓縮提供率低頻范圍內(nèi)集中了數(shù)值大的系數(shù)，這就為數(shù)據(jù)壓縮提供了可能。了可能。 量化量化為了達(dá)到壓縮數(shù)據(jù)的目的，對(duì)為了達(dá)到壓縮數(shù)據(jù)的目的，對(duì)DCTDCT系數(shù)系數(shù)f (u,vf (u,v）需作）需作量化處理。量化處理是一個(gè)多到一的映射它是造成量化處理。量化處理是一個(gè)多到一的映射它是造成DCTDCT編編/ /解碼信息損失的根源。在解碼信息損失的根源。在JPEGJPEG標(biāo)準(zhǔn)中采用線(xiàn)性均勻量化器。標(biāo)準(zhǔn)中采用線(xiàn)性均勻量化器。量化定義為，對(duì)量化定義為，對(duì)6464個(gè)個(gè)DCTDCT變換系數(shù)變換系數(shù)f (u,vf (u,v）除以量

26、化步長(zhǎng)）除以量化步長(zhǎng)q(u,v)q(u,v)，然后四舍五入取整。即量化器步長(zhǎng)是量化表的元，然后四舍五入取整。即量化器步長(zhǎng)是量化表的元素，量化表元素隨素，量化表元素隨DCTDCT變換系數(shù)的位置而改變。同一像素變換系數(shù)的位置而改變。同一像素的亮度量化表和色差量化表不同值，量化表的尺寸也是的亮度量化表和色差量化表不同值，量化表的尺寸也是6464，與與6464個(gè)變換系數(shù)一一對(duì)應(yīng)。量化表中的每一個(gè)元素值為個(gè)變換系數(shù)一一對(duì)應(yīng)。量化表中的每一個(gè)元素值為1 1至至255255之間的任意整數(shù)，其值規(guī)定了對(duì)應(yīng)位置變換系數(shù)的之間的任意整數(shù)，其值規(guī)定了對(duì)應(yīng)位置變換系數(shù)的量化器步長(zhǎng)。在接收端需要進(jìn)行逆量化，逆量化的計(jì)算

27、公量化器步長(zhǎng)。在接收端需要進(jìn)行逆量化，逆量化的計(jì)算公式為：式為：不同頻率的余弦函數(shù)對(duì)視覺(jué)的影響不同，量化處理是不同頻率的余弦函數(shù)對(duì)視覺(jué)的影響不同，量化處理是在一定的主觀(guān)保真度圖像質(zhì)量的前提下，可據(jù)不同頻率的在一定的主觀(guān)保真度圖像質(zhì)量的前提下，可據(jù)不同頻率的視覺(jué)閾值來(lái)選擇量化表中元素值的大小。根據(jù)心理視覺(jué)加視覺(jué)閾值來(lái)選擇量化表中元素值的大小。根據(jù)心理視覺(jué)加權(quán)函數(shù)得到亮度量化表和色度量化表。權(quán)函數(shù)得到亮度量化表和色度量化表。DCTDCT變換系數(shù)變換系數(shù) f f (u,v) (u,v) 除以量化表中對(duì)應(yīng)位置的量化步長(zhǎng)，其幅值下降，除以量化表中對(duì)應(yīng)位置的量化步長(zhǎng)，其幅值下降，動(dòng)態(tài)范圍變窄，高頻系數(shù)的零值數(shù)目增加。動(dòng)態(tài)范圍變窄，高頻系數(shù)的零值數(shù)目增加。 行程編碼和熵編碼行程編