Language
Country/Area
No result found
Магическая сила дискретного косинусного преобразования (ДКП): как произвести революцию в цифровых медиа?
С тех пор, как в 1972 году была предложена соответствующая теория, дискретное косинусное преобразование (ДКП) стало одной из основных технологий кодирования и сжатия цифровых медиа. От обычного формата цифровых изображений JPEG до AAC для расширенного кодирования звука, DCT повсеместно используется в различных приложениях современных цифровых медиа.
Дискретное косинусное преобразование — это метод, который преобразует последовательность конечных точек данных в сумму ряда косинус-функций разных частот.
Изобретатель DCT Насир Ахмед и его коллеги впервые предложили эту концепцию в 1972 году, и изначально она была разработана для сжатия изображений. Однако по мере развития технологий сфера применения этого метода постепенно расширилась и теперь охватывает большинство цифровых медиаформатов. Характеристики DCT не ограничиваются высокопроизводительным сжатием данных, но также позволяют значительно снизить требования к хранению и передаче данных, сохраняя при этом высокое качество изображения.
DCT оказывает замечательный эффект при сжатии данных и часто может поддерживать качество изображения, близкое к исходному, при степени сжатия от 8:1 до 14:1. Это делает DCT одной из основных технологий в области цифрового изображения и звука. Наиболее распространенный вариант DCT — это вторая из четырех категорий (DCT-II) и стандартная форма среди всех вариантов DCT.
Благодаря DCT цифровые медиа могут эффективно использовать пространство хранения, снизить потребление полосы пропускания во время передачи по сети и улучшить качество просмотра для пользователей.
Историческая справка
Истоки DCT можно проследить до 1970-х годов, когда Ахмед и несколько других ученых сосредоточили свои исследования на кодировании сигналов. В 1974 году они опубликовали статью «Дискретное косинусное преобразование», в которой впервые подробно описаны характеристики ДКП и его обратного преобразования.
С постепенным углублением исследований использование DCT в обработке изображений и видео становится все более очевидным. В частности, в 1977 году Вэнь-Сюн Чен опубликовал быстрый алгоритм, основанный на DCT, который еще больше улучшил работоспособность и эффективность DCT в практических приложениях.
К 1992 году Объединенная группа экспертов по фотографии (JPEG) разработала стандарт сжатия изображений с потерями на основе результатов исследований DCT, который оказал глубокое влияние на цифровые медиа.
Область применения
Приложения DCT охватывают широкий спектр областей, включая цифровое изображение, кодирование видео и цифровой звук. Что касается сжатия изображений, эта технология используется в таких форматах изображений, как JPEG и HEIF. Что касается видео, стандарты серий MPEG и H.26x используют DCT для повышения эффективности кодирования видеоконтента.
Помимо кодирования мультимедиа, DCT также широко используется в цифровой обработке сигналов, особенно играя важную роль в сжатии данных. Мощные свойства сжатия энергии DCT означают, что он способен концентрировать большую часть информации сигнала в нескольких низкочастотных компонентах, тем самым уменьшая объем требуемых данных.
Цифровые носители первыми внедрили технологию DCT, которая позволяет сжимать и хранить большие объемы данных без ущерба для качества изображения.
Ошибки сжатия
Хотя DCT превосходит эффективность кодирования, чрезмерное сжатие может привести к таким дефектам, как «эффект блокировки», влияющим на визуальные эффекты. При сжатии изображения изображение будет разделено на небольшие области для независимой обработки. Это приведет к появлению очевидных границ при высоких коэффициентах сжатия, что повлияет на качество просмотра.
Однако эти недостатки также стимулировали художественные инновации, такие как создание Glitch Art, где многие художники используют характеристики сжатия DCT для преобразования в уникальные визуальные языки. Например, немецкий фотограф Томас Рафф использовал недостатки, вызванные сжатием JPEG, чтобы не только добиться эстетических эффектов в своих творениях, но и вызвать у аудитории размышления о цифровой эрозии.
Потенциал и сфера применения DCT постоянно расширяются. Какие инновации продемонстрирует развитие цифровых медиа в будущем?
