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  您也許對(duì)JPEG和JPG看起來(lái)如此相似感到疑惑，它們究竟是同一種圖片格式嗎？JPEG與JPG之間究竟有什么關(guān)系？要回答這個(gè)問(wèn)題，我們必須先理解JPEG的來(lái)源。

  JPEG，全名為"JohnPhotographicExpertsyup"，譯成中文，是1986年成立的“圖像聯(lián)合專家組”，1992年，它發(fā)布了“JPEG標(biāo)準(zhǔn)”，這是一項(xiàng)專門(mén)對(duì)圖像進(jìn)行壓縮的標(biāo)準(zhǔn)。

  在JPG、JPEG、JFIFI和JIF等文件格式中，使用JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮的圖片文件，被稱為"JPEG文件",JIG文件的擴(kuò)展名最常見(jiàn)。

JPEG是指JPG的后綴名，JPEG與JPG的關(guān)系，就是JPEG標(biāo)準(zhǔn)中JPEG壓縮圖像的兩種不同格式。

  為了壓縮圖片，首先要知道圖片中包含的內(nèi)容是什么，在分解圖片內(nèi)容時(shí)，首先要做的是顏色空間轉(zhuǎn)換。色彩空間是指描述圖像顏色的一組數(shù)，比較常用的色彩空間有RGB、CMYK。

  也就是說(shuō)，RGB用三組數(shù)值，分別代表紅、綠、藍(lán)，而紅、綠、藍(lán)三種顏色在不同程度上被配比后，就會(huì)呈現(xiàn)出不同的顏色。一般RGB顏色模式用于顯示顯示器。

  CMYK表示為四組數(shù)，分別表示色、品紅色、色、艷，而青、品紅色、色、艷四種顏色經(jīng)過(guò)不同程度的配比，就會(huì)出現(xiàn)不同的顏色。CMYK色彩模型通常用于印刷。

  如何才能在JPEG壓縮圖像的過(guò)程中，用數(shù)字表達(dá)圖像內(nèi)容？實(shí)際上，JPEG定量分析圖像顏色時(shí)，不使用RGB模式，也不使用CMYK模式，而是使用YCbCr模式，其中，Y是一種顏色度(藍(lán)色),Cb是一種顏色度(紅色)。所以問(wèn)題來(lái)了，為什么JPEG不采用RGB和CMYK的顏色模型，而采用YCbCr這樣一種看似奇葩的顏色模式？這里也要談到人類眼睛的工作機(jī)制。

  人的眼睛能夠感知圖像，是因?yàn)槿说难劬Π艘曞F細(xì)胞和視桿細(xì)胞，其中視錐細(xì)胞具有感知顏色的能力，視桿細(xì)胞則具有知性的能力，通常，人的眼睛中視桿細(xì)胞的數(shù)目較多，因此人的眼睛比顏色更敏感。比如當(dāng)你熄燈的時(shí)候，你可以在黑暗的光線下逐漸看到周圍的事物，而對(duì)于周圍事物的顏色，你可能就不那么敏感了。而JPEG正是利用了人眼的這個(gè)特點(diǎn)，在壓縮圖像時(shí)，分別處理色彩和顏色。

  因?yàn)槿搜蹖?duì)亮度非常敏感，所以JPEG不會(huì)對(duì)亮度做太多的改變，而人類眼睛對(duì)顏色比較不敏感(科學(xué)研究表明，人眼可能能分辨1000萬(wàn)種不同的顏色，與電腦相比，這種感知能力要差得多)，因此JPEG在人眼發(fā)現(xiàn)顏色錯(cuò)誤之前，會(huì)對(duì)顏色進(jìn)行壓縮，這樣即使圖像丟失了一些細(xì)節(jié)，人眼也不容易捕捉到。

 JPEG圖像壓縮過(guò)程中顏色空間的轉(zhuǎn)換，指的是RGB到Y(jié)CbCr的轉(zhuǎn)換。

  對(duì)于YCbCr模型，Cb通道和Cr通道中的信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Y通道中的信息量，同時(shí)，人眼對(duì)顏色的敏感度也很有限，因此JPEG的壓縮算法會(huì)將Cb通道和Cr通道中的數(shù)據(jù)縮減至4:4:4(無(wú)縮減采樣),4:2:2(橫向2倍),4:0(縱向2倍)，而4:0(橫向2倍)最常見(jiàn)。

離散余弦變換(DCT )

  一般認(rèn)為，8*8像素的格子里的像素往往非常相似，所以，當(dāng)我們走到這一步時(shí)，JPEG就會(huì)把圖像分成8*8像素的兩部分。

  每個(gè)象元都使用離散的余弦變換來(lái)編碼，法國(guó)數(shù)學(xué)家傅里葉告訴我們，幾乎所有的周期函數(shù)，都可以表示為一系列的"弦波"，即，通過(guò)將一系列帶有權(quán)重的不同余弦的值相加，可以重構(gòu)出原始圖。最終，每一個(gè)8*8的象素塊通過(guò)一個(gè)特定的功能，產(chǎn)生一個(gè)8*8的新的數(shù)字矩陣。

  在此之前，通過(guò)離散余弦變換得到的數(shù)字可以直接進(jìn)行壓縮，而且它們還需要再處理一次，這就是量化。這一過(guò)程，實(shí)際上是DTC系數(shù)-優(yōu)化過(guò)程，在8*8像素的一個(gè)8像素區(qū)域，每個(gè)像素點(diǎn)之間的差值很大，它的弦波頻率很高，我們稱之為高頻區(qū)，相反，在一個(gè)8*8像素的區(qū)域，每個(gè)像素點(diǎn)之間的差值很小，這就是它的弦波頻率，我們稱之為低頻區(qū)，DCT算法已將哪里頻率高，哪里頻率低稱為低頻區(qū)。

人的眼睛對(duì)高頻區(qū)(小范圍、復(fù)雜度)的識(shí)別能力較差，而對(duì)低頻區(qū)(大范圍、低復(fù)雜度)的識(shí)別能力較好，因此JPEG根據(jù)人的這一特點(diǎn)對(duì)高頻區(qū)進(jìn)行了大量的簡(jiǎn)化和壓縮，實(shí)際上就是將頻率域中的每一組元素，除以一組特定的常數(shù)，然后將計(jì)算結(jié)果四舍五入，取一個(gè)整數(shù)，JPEG將高頻區(qū)中的所有元素都算到零，然后四舍五入，取該頻域的數(shù)值為0。

你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)矩陣中有許多連續(xù)的0，這對(duì)于壓縮來(lái)說(shuō)是非常有用的。