Nén hình ảnh là gì và nó hoạt động như thế nào? Một cái nhìn tổng quan

Nén hình ảnh là một quá trình giảm kích thước tập tin hình ảnh. Nén hình ảnh không làm thay đổi kích thước của hình ảnh mà thay vào đó nén dữ liệu của nó.

Về bản chất, việc nén và loại tệp của nó được áp dụng ngay lập tức khi hình ảnh được tạo. Kiểu nén thường phụ thuộc vào thiết bị được sử dụng để tạo ra hình ảnh. Ngoài ra, phần mềm được sử dụng để lưu và lưu trữ hình ảnh.

Mục tiêu chính của nén hình ảnh là giảm lượng dữ liệu cần thiết để thể hiện hình ảnh, giúp việc lưu trữ, truyền tải và xử lý hình ảnh hiệu quả hơn. Nén đặc biệt quan trọng trong các tình huống cần quản lý lượng lớn dữ liệu hình ảnh, chẳng hạn như trong chụp ảnh kỹ thuật số, truyền phát video và ứng dụng web.

Có hai loại nén ảnh chính: nén không mất dữ liệu và nén mất dữ liệu .

1. Nén không mất dữ liệu:

   • Trong nén không mất dữ liệu, hình ảnh gốc có thể được xây dựng lại hoàn hảo từ phiên bản nén. Không có thông tin nào bị mất trong quá trình nén.
   • Các định dạng nén hình ảnh không mất dữ liệu phổ biến bao gồm PNG (Đồ họa mạng di động), GIF (Định dạng trao đổi đồ họa), RAW & BMP.
   • Nén không mất dữ liệu thường được ưu tiên khi việc bảo toàn mọi chi tiết của hình ảnh là rất quan trọng nhưng nó có thể không đạt được mức nén nhiều như các phương pháp mất dữ liệu.

2. Nén tổn thất:

   • Nén tổn thất đạt được tỷ lệ nén cao hơn bằng cách loại bỏ một số thông tin mà mắt người ít có khả năng nhận thấy. Điều này làm giảm chất lượng hình ảnh nhưng mục đích là giảm thiểu sự khác biệt về cảm nhận.
   • Các định dạng nén ảnh bị mất phổ biến bao gồm JPEG (Nhóm chuyên gia chụp ảnh chung) và WebP.
   • Nén tổn thất phù hợp với các tình huống trong đó mức độ giảm chất lượng nhất định có thể chấp nhận được, chẳng hạn như trong các ứng dụng đa phương tiện và hình ảnh trên web.

Nén hình ảnh hoạt động như thế nào?

1. Mã hóa biến đổi: Nhiều thuật toán nén hình ảnh sử dụng mã hóa biến đổi, trong đó hình ảnh được chuyển đổi từ miền không gian (giá trị pixel) sang miền tần số bằng cách sử dụng các phép biến đổi toán học như Biến đổi Cosine rời rạc (DCT). Mã hóa biến đổi giúp tập trung phần lớn năng lượng hình ảnh vào ít hệ số hơn, giúp loại bỏ thông tin ít quan trọng hơn dễ dàng hơn.

2. Lượng tử hóa: Sau khi biến đổi hình ảnh, lượng tử hóa được áp dụng để làm giảm độ chính xác của các hệ số được biến đổi. Bước này liên quan đến việc làm tròn hoặc cắt bớt các giá trị, dẫn đến mất thông tin. Trong nén có tổn hao, lượng tử hóa mạnh mẽ hơn để đạt được tỷ lệ nén cao hơn.

3. Mã hóa Entropy: Các hệ số lượng tử hóa sau đó được mã hóa bằng các kỹ thuật mã hóa entropy, chẳng hạn như mã hóa Huffman hoặc mã hóa số học. Những kỹ thuật này gán mã ngắn hơn cho các giá trị xuất hiện thường xuyên hơn, làm giảm hơn nữa tốc độ bit tổng thể.

4. Mã hóa độ dài thời gian chạy: Ngoài các bước trên, một số phương pháp nén sử dụng mã hóa độ dài thời gian chạy để thể hiện các chuỗi có giá trị giống hệt hoặc tương tự một cách hiệu quả hơn.

5. Mã hóa dự đoán: Trong một số trường hợp, mã hóa dự đoán được sử dụng, trong đó giá trị của pixel được dự đoán dựa trên các pixel lân cận và sự khác biệt (dư lượng) được mã hóa.

Tại sao nén hình ảnh là cần thiết?

Nén hình ảnh là cần thiết vì nhiều lý do. Lý do chính có thể là để tiết kiệm băng thông khi phục vụ hình ảnh trực tuyến.

Tốc độ tải trang web dựa trên hai yếu tố: tốc độ kết nối internet và lượng dữ liệu được lưu trữ trong trang web. Trong khi chúng ta không thể kiểm soát được cái trước; chúng ta có thể kiểm soát cái sau. Bằng cách giảm kích thước hình ảnh sẽ được đặt trên trang web của chúng tôi, chúng tôi cũng giảm tổng lượng dữ liệu cần tải mỗi khi người xem truy cập vào đó. Nén hình ảnh là điều cần thiết để một trang web có tốc độ nhanh và thu hút sự chú ý của người dùng.

Dưới đây là những lý do chính cho "Tại sao cần nén hình ảnh?

1. Tiết kiệm dung lượng : Hình ảnh nén yêu cầu ít dung lượng lưu trữ hơn, điều này có lợi cho việc lưu trữ bộ sưu tập hình ảnh lớn và tối ưu hóa dung lượng ổ đĩa.
2. Dễ truyền tải : Các tệp hình ảnh nhỏ hơn sẽ được tải lên và tải xuống nhanh hơn, giúp việc chia sẻ hình ảnh và thời gian tải trang web nhanh hơn.
3. Tiết kiệm băng thông : Giảm kích thước tệp là rất quan trọng để truyền dữ liệu hiệu quả, điều này cần thiết cho các ứng dụng như truyền phát video và hội nghị video.
4. Giảm thời gian tải : Hình ảnh nén rất cần thiết cho các ứng dụng và trang web dành cho thiết bị di động, trong đó thời gian tải nhanh và sử dụng dữ liệu di động hiệu quả là rất quan trọng.
5. Hình ảnh y tế : Trong hình ảnh y tế, hình ảnh nén giúp giảm yêu cầu lưu trữ và truyền mạng trong khi vẫn duy trì chất lượng chẩn đoán.

Bản án cuối cùng:

Nén hình ảnh thực sự bao gồm các kỹ thuật để giảm kích thước tệp của hình ảnh trong khi vẫn duy trì mức chất lượng hình ảnh có thể chấp nhận được. Việc loại bỏ dữ liệu dư thừa hoặc không cần thiết là khía cạnh quan trọng của quá trình này, giúp lưu trữ và truyền tải hình ảnh hiệu quả hơn. Bằng cách triển khai các phương pháp nén, nhu cầu về dung lượng lưu trữ và băng thông có thể giảm đáng kể, khiến nó trở nên thiết thực cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm chụp ảnh kỹ thuật số, nội dung web và truyền thông đa phương tiện.