Quando si crea un JPEG, come posso ridurre al minimo la presenza di artefatti?

Ci sono 2 fattori principali che sembrano portare a artefatti digitali durante la creazione di immagini JPEG: Aliasing e Compression.

Esempio:

La conversione di un PNG con caratteri su di esso in un JPEG o il posizionamento di immagini vettoriali su una fotografia comporterà la pixelizzazione sui bordi. L'antialiasing in genere crea una sorta di sfocatura attorno a loro, ma se l'immagine è compressa in perdita , anche una parte dei dettagli viene persa, quindi la sfocatura e la pixelizzazione potrebbero diventare meno evidenti.

È questa la cosa giusta da fare? Ad esempio, poiché una compressione senza perdita di dati genera un'immagine altamente dettagliata, gli artefatti risultanti dall'aliasing saranno più evidenti, quindi è possibile trovare un equilibrio utilizzando la compressione corretta, pur compromettendo la qualità dell'immagine.

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Ho appena salvato questo JPEG in mspaint (3.46KB):

Ecco lo stesso JPEG con la massima compressione (qualità minima, 0,5 KB):

Ecco lo stesso JPEG con una compressione del 50% (nota la differenza di dimensioni, 1,29 KB):

La stessa compressione del 50%, ma salvata come "JPG progressivo", ha conservato i dati EXIF ​​e XMP originali e "ha tentato di salvare con la qualità JPG originale" (puoi notare che non ci sono pixel grigi intorno, 2,96 KB):

E infine lo stesso di prima con il sottocampionamento chroma disabilitato (stessa dimensione del file, 2,96 KB):

La compressione JPEG prevede tre passaggi principali:

1. Sottocampionamento Chroma . L'immagine viene convertita da RGB YCbCr in spazio di colore, in cui la luma o la luminosità (Y) sono memorizzati separatamente dai crominanza componenti o colore, Cb e Cr. Il componente Y viene mantenuto alla massima risoluzione, ma Cb e Cr sono sottocampionati, in genere a metà risoluzione su ciascun asse. Questo sfrutta il fatto che il sistema visivo umano è più sensibile ai dettagli della luminosità che al colore.

2. Quantizzazione di frequenza. Le immagini Y, Cb e Cr vengono convertite in una rappresentazione di frequenza, suddividendole in blocchi 8x8 e applicando la trasformata discreta del coseno (una variante della trasformata di Fourier) a ciascun blocco. Il risultato è una matrice di numeri che descrivono le ampiezze delle diverse frequenze spaziali nel blocco. Questi numeri possono quindi essere quantizzati (arrotondati al numero scelto di bit di precisione). Diversi livelli di quantizzazione vengono utilizzati per frequenze diverse, sfruttando la sensibilità relativamente inferiore del nostro sistema visivo alle alte frequenze. È qui che entra in gioco l'impostazione della qualità dell'encoder JPEG: le qualità inferiori utilizzano una quantizzazione più grossolana.

3. Codifica entropica . I valori DCT quantizzati vengono passati attraverso un codificatore di entropia, che comprime senza perdita di flusso di bit utilizzando un numero inferiore di bit per rappresentare i valori più comuni, una specie di file zip.

I passaggi 1 e 2 sono quelli con perdita di dati e ognuno produce il proprio tipo di artefatti (sebbene vi sia una certa sovrapposizione). Il sottocampionamento Chroma tende a sfocare i bordi nitidi tra regioni di diversi colori. Ciò è particolarmente visibile nell'arte vettoriale, in cui forme dai colori vivaci raccolgono vizi malvagi attorno ai loro bordi. La quantizzazione di frequenza sfuma i dettagli fini in generale e crea anche artefatti a forma di blocco con impostazioni di bassa qualità, poiché il DCT viene eseguito blocco per blocco. È particolarmente visibile sul testo.

Questo è il motivo per cui JPEG di solito non viene utilizzato per immagini contenenti grafica vettoriale o testo: i suoi algoritmi di compressione sono scarsamente adatti per quei casi, sebbene funzionino bene per fotografie e altre immagini con trama complessa e bordi non troppo nitidi.