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图片优化的原理以及技巧

发布时间:6-14  文章来源:  打印本文
文章信息提要
常见的格式中JPG、PNG、GIF亦属于位图,所以它们的数据结构大致相同,只是每一种图片格式都有不同的压缩算法,不同的扫描方式,但是优化的方法都有一个共同点,都是围绕着每个像素颜色值来下手,具体如何进行优化呢?

 

   提到图片,我们不得不从位图开始说起,位图图像(bitmap),也称为点阵图像或绘制图像,是由称作像素(图片元素)的单个点组成的。这些点可以进行不同的排列和染色以构成一副图片。当放大位图时,可以看见赖以构成整个图像的无数单个方块。

  常见的格式中JPG、PNG、GIF亦属于位图,所以它们的数据结构大致相同,只是每一种图片格式都有不同的压缩算法,不同的扫描方式,但是优化的方法都有一个共同点,都是围绕着每个像素颜色值来下手,具体如何进行优化呢?

  下面来给大家介绍一下图片的一些基本原理和优化的方法:

  1.JPG原理与优化

  JPG是一种对彩色或灰阶之类连续色调图形作压缩和解压缩的标准.这个标准是由ISO/IEC JTC1/SC29 WG10所订定。

  压缩算法为正、反离散余弦转换,如下图:

JPG原理与优化

反离散余弦转换即把整个流程反转。

  这里的8X8像素区块是我们JPG优化方法的重点,在之后会涉及到取样、区块量化、扫描的步骤,然而取样、区块量化这两个步骤将是导致图像失真的过程,也是我们优化工作所涉及到核心部分。

  取样:

  这里所提到的可以很好的解释到下面JPG优化方法中的色彩优化;

  JPG将不同的色彩当作独立的成份,因此各个成份可以被视为一个灰阶影像来处理,如果各个颜色成份间没有关联性时.便可以将压缩的效果处理得最好,因此把红(R)、绿(G)、蓝(B)的成份转换成:亮度 (Luminance)(Y)、色度 (Chrominance)(Cb和 Cr),使得各项没有关联的成份:

  Y = 0.299R+0.587G+0.144B

  Cb = -0.169R-0.331G+0.500B

  Cr = 0.500R- 0.419G –0.081B

  由于人的视力系统对色度的敏锐度不高 ,因此以YCbCr色度的方式来表示可以再做一次作取样(Subsampling)来减低信息量:

图片优化

 

  4:4:4格式代表YCbCr原来完整的信息,可以再次取样以4:2:2或4:2:0格式来表达;4:2:2格式将原本的信息量减少为三分之二,而4:2:0格式则可以将信息三减少为一半。虽然色度的信息量减少了.但对人的视觉神经而言却仅仅感受到微小的差别而已。

  区块量化:

  为了说明执行离散余弦转换(DCT)的影响,我们将以自一张图去下的8×8区块的亮度资料转换成符合DCT运算范围内的系数表:


图片质量

  不要保存质量为100的图片。这个并不是最高质量的图片,只是一个数值上的优化底线,最终你会得到一个不合理的大文件。事实上把质量设置在95以上就已经足以防止丢失信息了。

  在质量上有个分水岭,这就是我们通常建议JPG质量最好是在60左右的原因。当在Photoshop中把质量设置低于51的时候,它就会执行另一个叫做“降色采样(原文:color down-sampling)”的优化算法,它会在8个像素周围平均采样,这样会在边缘产生杂色。

  因此,如果图片很小而且对比很大,建议在Photoshop中不要设置质量低于51。

  图例(左为质量51右为质量50):

色彩优化

  这里优化的原理在于解压缩过程,反量化与斜向扫描中着手。这里涉及到两个量化矩阵(亮度与色度)的处理。

  但是此方法用到的情况相对比较少,所以这里只做简短的介绍。

  Photoshop有一个Lab的颜色模式,L表示亮度(Luminosity),a表示从洋红色至绿色的范围,b表示从黄色至蓝色的范围。

  2.PNG原理与优化

  PNG,图像文件储存格式,其目的是试图替代GIF和TIFF的文件格式,同时增加一些GIF所不具备的特性。PNG提供5种图片类型:灰度,真彩色,索引色,带alpha通道的灰度,带alpha通道的真彩色,遗憾的是Photoshop只能导出3种图像类型:带透明的索引颜色,真彩色,带透明度的真彩色。

  对于PNG图像,可以分为索引(Index)图和RGB图两种,索引图只包含固定数量的颜色,而RGB图的颜色数量是不受限制的。

  索引图:为节约存储,把图像中使用的颜色与一个颜色表对应起来,索引色常使用16色、32色、64色、128色或256色等,但最多不得超过256色;

  RGB图:的每一个象素都保存一个RGB值,代表这个象素的颜色,因此,一张RGB图有多少个象素,文件中就保存多少个RGB值;

3.GIF原理与优化

  由于GIF现在使用率偏低,除非需要用到GIF动画,由于PNG本身是开发者为了代替GIF而衍生出的图片格式,所以透明图片建议采用PNG8。下面只简单的介绍下GIF的原理:

  GIF(Graphics Interchange Format)的原义是“图像互换格式”,是CompuServe公司在 1987年开发的图像文件格式。GIF文件的数据,是一种基于LZW算法的连续色调的无损压缩格式。其压缩率一般在50%左右,它不属于任何应用程序。GIF格式的另一个特点是其在一个GIF文件中可以存多幅彩色图像,如果把存于一个文件中的多幅图像数据逐幅读出并显示到屏幕上,就可构成一种最简单的动画。


 

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