தமிழ்

JPEG நெறிமுறைக்கான ஒரு முழுமையான வழிகாட்டி. அதன் கொள்கைகள், பயன்பாடுகள், நன்மைகள், மற்றும் வரம்புகளை ஆராய்தல். JPEG சுருக்கம் எவ்வாறு செயல்படுகிறது மற்றும் டிஜிட்டல் படத்தொகுப்பில் அதன் தாக்கம் பற்றி அறிக.

பட சுருக்கம்: JPEG நெறிமுறையை விளக்குதல்

இன்றைய டிஜிட்டல் உலகில், படங்கள் எங்கும் நிறைந்துள்ளன. சமூக ஊடகங்கள் முதல் வலைத்தளங்கள் மற்றும் மொபைல் பயன்பாடுகள் வரை, காட்சி உள்ளடக்கம் தகவல் தொடர்பு மற்றும் தகவல் பகிர்வில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. இருப்பினும், உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட படங்கள் கணிசமான சேமிப்பு இடம் மற்றும் அலைவரிசையை எடுத்துக்கொள்ளக்கூடும், இது மெதுவான ஏற்றுதல் நேரங்கள் மற்றும் அதிகரித்த சேமிப்பு செலவுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது. இங்குதான் பட சுருக்க நுட்பங்கள் உதவுகின்றன. கிடைக்கக்கூடிய பல்வேறு பட சுருக்க முறைகளில், JPEG நெறிமுறை மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் மற்றும் அங்கீகரிக்கப்பட்ட தரங்களில் ஒன்றாக விளங்குகிறது. இந்தக் கட்டுரை JPEG நெறிமுறை, அதன் அடிப்படைக் கொள்கைகள், பயன்பாடுகள், நன்மைகள் மற்றும் வரம்புகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கான ஒரு விரிவான வழிகாட்டியை வழங்குகிறது.

பட சுருக்கம் என்றால் என்ன?

பட சுருக்கம் என்பது ஒரு படக் கோப்பின் காட்சித் தரத்தை கணிசமாகப் பாதிக்காமல் அதன் அளவைக் குறைக்கும் செயல்முறையாகும். இதன் நோக்கம், ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய அளவிலான படத்தின் நம்பகத்தன்மையைப் பேணுகையில், சேமிப்பு இடம் மற்றும் அலைவரிசைத் தேவைகளைக் குறைப்பதாகும். பட சுருக்க நுட்பங்களை இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்:

JPEG நெறிமுறை அறிமுகம்

JPEG (Joint Photographic Experts Group) என்பது டிஜிட்டல் படங்களுக்கான பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் இழப்புடன் கூடிய சுருக்க நெறிமுறையாகும். இது 1992 இல் தரப்படுத்தப்பட்டது, அன்றிலிருந்து புகைப்படப் படங்களை சேமிப்பதற்கும் பகிர்வதற்கும் இது ஒரு முதன்மையான வடிவமாக மாறியுள்ளது. JPEG நெறிமுறை, மனித பார்வையின் பண்புகளைப் பயன்படுத்தி, ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய படத்தின் தரத்தை பராமரிக்கும் அதே வேளையில் அதிக சுருக்க விகிதங்களை அடைகிறது. இது மனித கண்ணுக்கு குறைவாகத் தெரியக்கூடிய தகவல்களான உயர்-அதிர்வெண் விவரங்கள் மற்றும் நுட்பமான வண்ண வேறுபாடுகளை நீக்குவதன் மூலம் செயல்படுகிறது.

JPEG நெறிமுறை என்பது ஒரு ஒற்றை நெறிமுறை அல்ல, மாறாக அது நுட்பங்கள் மற்றும் விருப்பங்களின் தொகுப்பாகும். இதன் மிகவும் பொதுவான செயல்பாட்டு முறை பேஸ்லைன் JPEG ஆகும், இது டிஸ்க்ரீட் கோசைன் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் (DCT) ஐ அதன் முக்கிய மாற்றமாகப் பயன்படுத்துகிறது. இந்த வழிகாட்டியில் நாம் பேஸ்லைன் JPEG இல் கவனம் செலுத்துவோம்.

JPEG நெறிமுறையின் முக்கிய படிகள்

The JPEG நெறிமுறை பல முக்கிய படிகளை உள்ளடக்கியது, அவை கீழே கோடிட்டுக் காட்டப்பட்டுள்ளன:

1. வண்ண வெளி மாற்றம் (Color Space Conversion)

JPEG நெறிமுறையின் முதல் படி, படத்தை அதன் அசல் வண்ண வெளியிலிருந்து (எ.கா., RGB) YCbCr எனப்படும் வேறுபட்ட வண்ண வெளிக்கு மாற்றுவதாகும். இந்த வண்ண வெளி படத்தை மூன்று கூறுகளாகப் பிரிக்கிறது:

இந்த மாற்றத்திற்கான காரணம் என்னவென்றால், மனிதக் கண் குரோமினன்ஸ் (வண்ணம்) மாற்றங்களை விட லுமினன்ஸ் (பிரகாசம்) மாற்றங்களுக்கு அதிக உணர்திறன் கொண்டது. இந்த கூறுகளைப் பிரிப்பதன் மூலம், JPEG நெறிமுறை, உணரப்பட்ட படத்தின் தரத்திற்கு முக்கியமான லுமினன்ஸ் தகவல்களைப் பாதுகாப்பதற்கு முன்னுரிமை அளிக்க முடியும்.

எடுத்துக்காட்டு: ஒரு ஸ்மார்ட்போன் மூலம் எடுக்கப்பட்ட டிஜிட்டல் புகைப்படம் பொதுவாக RGB வண்ண வெளியில் சேமிக்கப்படுகிறது. JPEG நெறிமுறை முதலில் இந்தப் படத்தை மேலும் சுருக்கப் படிகளுக்குச் செல்வதற்கு முன் YCbCr ஆக மாற்றுகிறது.

2. குரோமா துணை மாதிரி எடுத்தல் (Chroma Subsampling)

YCbCr வண்ண வெளிக்கு மாற்றிய பிறகு, JPEG நெறிமுறை பொதுவாக குரோமா துணை மாதிரி எடுத்தலை (chroma subsampling) செய்கிறது. இந்த நுட்பம் குரோமினன்ஸ் கூறுகளின் (Cb மற்றும் Cr) தரவைக் குறைக்கிறது, சில வண்ணத் தகவல்களை சராசரி செய்வதன் மூலமோ அல்லது நிராகரிப்பதன் மூலமோ இதைச் செய்கிறது. மனிதக் கண் வண்ண வேறுபாடுகளுக்கு குறைவாக உணர்திறன் கொண்டிருப்பதால், இந்த செயல்முறை உணரப்பட்ட படத்தின் தரத்தை குறிப்பிடத்தக்க வகையில் பாதிக்காமல் கோப்பு அளவைக் கணிசமாகக் குறைக்கும்.

பொதுவான குரோமா துணை மாதிரி விகிதங்கள் 4:4:4 (துணை மாதிரி இல்லை), 4:2:2 (கிடைமட்ட துணை மாதிரி), மற்றும் 4:2:0 (கிடைமட்ட மற்றும் செங்குத்து துணை மாதிரி) ஆகும். 4:2:0 என்ற விகிதம் என்பது ஒவ்வொரு நான்கு லுமினன்ஸ் மாதிரிகளுக்கும், இரண்டு Cb மாதிரிகள் மற்றும் இரண்டு Cr மாதிரிகள் உள்ளன என்பதாகும். இது குரோமினன்ஸ் தரவின் அளவில் 50% குறைப்புக்கு வழிவகுக்கிறது.

எடுத்துக்காட்டு: ஒரு உயர்-தெளிவுத்திறன் கொண்ட படம் அதிகபட்ச வண்ண நம்பகத்தன்மையைத் தக்கவைக்க 4:4:4 குரோமா துணை மாதிரியைப் பயன்படுத்தலாம். இருப்பினும், வலைப் படங்களுக்கு, படத்தின் தரம் மற்றும் கோப்பு அளவிற்கு இடையே ஒரு சிறந்த சமநிலையை அடைய 4:2:0 துணை மாதிரி பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

3. தொகுதிப் பிரித்தல் (Block Splitting)

JPEG நெறிமுறை படத்தை 8x8 பிக்சல்கள் கொண்ட தொகுதிகளாகப் பிரிக்கிறது. ஒவ்வொரு தொகுதியும் பின்னர் தனித்தனியாக செயலாக்கப்படுகிறது. இந்த தொகுதி அடிப்படையிலான அணுகுமுறை இணையான செயலாக்கத்தை அனுமதிக்கிறது மற்றும் அடுத்த படியான டிஸ்க்ரீட் கோசைன் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் (DCT) கணக்கீட்டை எளிதாக்குகிறது.

எடுத்துக்காட்டு: 640x480 பிக்சல்கள் கொண்ட ஒரு படம் 4800 தொகுதிகளாக (8x8 பிக்சல்கள்) பிரிக்கப்படும் (640/8 * 480/8 = 80 * 60 = 4800).

4. டிஸ்க்ரீட் கோசைன் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் (DCT)

டிஸ்க்ரீட் கோசைன் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் (DCT) என்பது ஒரு கணித மாற்றமாகும், இது ஒவ்வொரு 8x8 பிக்சல் தொகுதியையும் இடஞ்சார்ந்த தளத்திலிருந்து (spatial domain) அதிர்வெண் தளத்திற்கு (frequency domain) மாற்றுகிறது. அதிர்வெண் தளத்தில், ஒவ்வொரு தொகுதியும் 64 DCT குணகங்களின் தொகுப்பால் குறிப்பிடப்படுகிறது, இது வெவ்வேறு இடஞ்சார்ந்த அதிர்வெண்களின் வீச்சைக் குறிக்கிறது.

DCT, சிக்னல் ஆற்றலின் பெரும்பகுதியை சில குறைந்த-அதிர்வெண் குணகங்களில் குவிக்கும் பண்பைக் கொண்டுள்ளது. இதற்குக் காரணம், இயற்கையான படங்கள் மென்மையான வேறுபாடுகள் மற்றும் வண்ணம் மற்றும் செறிவில் படிப்படியான மாற்றங்களைக் கொண்டிருப்பதே ஆகும். கூர்மையான விளிம்புகள் மற்றும் நுண்ணிய விவரங்களைக் குறிக்கும் உயர்-அதிர்வெண் குணகங்கள் பொதுவாக சிறிய வீச்சுகளைக் கொண்டிருக்கும்.

எடுத்துக்காட்டு: மென்மையான சரிவைக் கொண்ட ஒரு 8x8 தொகுதியைக் கருத்தில் கொள்ளுங்கள். DCT ஐப் பயன்படுத்திய பிறகு, DC கூறுக்கு (சராசரி மதிப்பு) தொடர்புடைய குணகம் பெரியதாக இருக்கும், அதே நேரத்தில் உயர் அதிர்வெண்களுக்கு தொடர்புடைய குணகங்கள் பூஜ்ஜியத்திற்கு அருகில் இருக்கும்.

5. அளவாக்கம் (Quantization)

அளவாக்கம் என்பது JPEG நெறிமுறையில் அதிக சுருக்க விகிதங்களை அடைவதற்கான மிக முக்கியமான படியாகும். இது ஒவ்வொரு DCT குணகத்தையும் ஒரு அளவாக்க மதிப்பால் வகுத்து, முடிவை அருகிலுள்ள முழு எண்ணுக்கு округление செய்வதை உள்ளடக்கியது. அளவாக்க மதிப்புகள் ஒரு அளவாக்க அட்டவணையில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளன, இது JPEG நெறிமுறையில் ஒரு முக்கியமான அளவுருவாகும். வெவ்வேறு அளவிலான சுருக்கம் மற்றும் படத்தின் தரத்தை அடைய வெவ்வேறு அளவாக்க அட்டவணைகளைப் பயன்படுத்தலாம்.

அளவாக்க செயல்முறை DCT குணகங்களில் உள்ள சில தகவல்களை நிராகரிப்பதன் மூலம் இழப்பை அறிமுகப்படுத்துகிறது. மனிதக் கண்ணுக்கு குறைவாகத் தெரியக்கூடிய உயர்-அதிர்வெண் குணகங்கள், பொதுவாக குறைந்த-அதிர்வெண் குணகங்களை விட ஆக்ரோஷமாக அளவீடு செய்யப்படுகின்றன (அதாவது, பெரிய மதிப்புகளால் வகுக்கப்படுகின்றன). இதன் விளைவாக உயர்-அதிர்வெண் குணகங்களில் அதிகமானவை பூஜ்ஜியமாகின்றன, இது சுருக்கத்திற்கு பங்களிக்கிறது.

எடுத்துக்காட்டு: 10 மதிப்புள்ள ஒரு குணகம் 5 என்ற அளவாக்க மதிப்பால் அளவிடப்படலாம், இதன் விளைவாக அளவிடப்பட்ட மதிப்பு 2 (10/5 = 2) ஆகும். 2 மதிப்புள்ள ஒரு குணகம் 10 என்ற அளவாக்க மதிப்பால் அளவிடப்படலாம், இதன் விளைவாக அளவிடப்பட்ட மதிப்பு 0 (2/10 = 0.2, 0 ஆக округление செய்யப்பட்டது). இது சிறிய மதிப்புகள் பூஜ்ஜியமாக அமைக்கப்படுவதற்கு அதிக வாய்ப்புள்ளது என்பதைக் காட்டுகிறது, இது சுருக்கத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.

6. எண்ட்ரோபி குறியாக்கம் (Entropy Encoding)

அளவாக்கத்திற்குப் பிறகு, அளவிடப்பட்ட DCT குணகங்கள் எண்ட்ரோபி குறியாக்க நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி மேலும் சுருக்கப்படுகின்றன. எண்ட்ரோபி குறியாக்கம் என்பது ஒரு இழப்பற்ற சுருக்க முறையாகும், இது தரவின் புள்ளிவிவரப் பண்புகளைப் பயன்படுத்தி அதை மிகவும் திறமையாகக் குறிக்கிறது. JPEG நெறிமுறை பொதுவாக இரண்டு எண்ட்ரோபி குறியாக்க நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துகிறது:

எடுத்துக்காட்டு: அளவிடப்பட்ட DCT குணகங்களின் ஒரு வரிசையைக் கருத்தில் கொள்ளுங்கள்: [10, 5, 0, 0, 0, 0, 0, -2, 0, 0, ...]. RLE இந்த வரிசையை [10, 5, (0, 5), -2, (0, 2), ...] என குறியாக்கலாம், இங்கு (0, 5) என்பது 5 பூஜ்ஜியங்களின் தொடர்ச்சியைக் குறிக்கிறது.

JPEG டிகோடிங் செயல்முறை

JPEG டிகோடிங் செயல்முறை என்பது குறியாக்க செயல்முறையின் தலைகீழ் ஆகும். இது பின்வரும் படிகளை உள்ளடக்கியது:

  1. எண்ட்ரோபி டிகோடிங்: எண்ட்ரோபி-குறியாக்கம் செய்யப்பட்ட தரவு, ஹஃப்மேன் டிகோடிங் மற்றும் ரன்-லென்த் டிகோடிங் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்ட DCT குணகங்களை மீண்டும் உருவாக்க டிகோட் செய்யப்படுகிறது.
  2. டீகுவாண்டைசேஷன்: அளவிடப்பட்ட DCT குணகங்கள், அசல் DCT குணகங்களை தோராயமாகப் பெற, அளவாக்க அட்டவணையில் உள்ள தொடர்புடைய அளவாக்க மதிப்புகளால் பெருக்கப்படுகின்றன.
  3. தலைகீழ் டிஸ்க்ரீட் கோசைன் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் (IDCT): IDCT ஆனது ஒவ்வொரு 8x8 தொகுதி DCT குணகங்களுக்கும் பயன்படுத்தப்பட்டு, அவற்றை மீண்டும் இடஞ்சார்ந்த தளத்திற்கு மாற்றுகிறது, இதன் விளைவாக புனரமைக்கப்பட்ட பிக்சல் மதிப்புகள் கிடைக்கின்றன.
  4. குரோமா மேம்படுத்துதல் (Chroma Upsampling): குறியாக்கத்தின் போது குரோமா துணை மாதிரி பயன்படுத்தப்பட்டிருந்தால், குரோமினன்ஸ் கூறுகள் அவற்றின் அசல் தெளிவுத்திறனுக்கு மேம்படுத்தப்படுகின்றன.
  5. வண்ண வெளி மாற்றம்: படம் YCbCr வண்ண வெளியிலிருந்து அசல் வண்ண வெளிக்கு (எ.கா., RGB) மீண்டும் மாற்றப்படுகிறது.

JPEG நெறிமுறையின் நன்மைகள்

The JPEG நெறிமுறை பல நன்மைகளை வழங்குகிறது, இது அதன் பரவலான பயன்பாட்டிற்கு பங்களித்துள்ளது:

JPEG நெறிமுறையின் வரம்புகள்

அதன் நன்மைகள் இருந்தபோதிலும், JPEG நெறிமுறையில் சில வரம்புகளும் உள்ளன:

JPEG நெறிமுறையின் பயன்பாடுகள்

JPEG நெறிமுறை பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அவற்றுள் சில:

JPEG மாற்றுகள் மற்றும் எதிர்காலப் போக்குகள்

JPEG ஒரு ஆதிக்க வடிவமாக இருந்தாலும், சமீபத்திய ஆண்டுகளில் பல மாற்றுப் பட சுருக்க நெறிமுறைகள் வெளிவந்துள்ளன, அவை மேம்பட்ட செயல்திறன் மற்றும் அம்சங்களை வழங்குகின்றன:

பட சுருக்கத்தின் எதிர்காலம், உயர்தரப் படங்கள் மற்றும் வீடியோக்களுக்கான அதிகரித்து வரும் தேவை, அத்துடன் சேமிப்பு இடம் மற்றும் அலைவரிசை நுகர்வைக் குறைப்பதற்கான தேவையால் இயக்கப்பட வாய்ப்புள்ளது. WebP, HEIF, மற்றும் AVIF போன்ற புதிய சுருக்க நெறிமுறைகள், பழைய JPEG தரத்துடன் ஒப்பிடும்போது மேம்பட்ட செயல்திறன் மற்றும் அம்சங்களை வழங்கி, டிஜிட்டல் நிலப்பரப்பில் ஒரு முக்கிய பங்கைக் வகிக்க உள்ளன. இருப்பினும், JPEG இன் பரவலான இணக்கத்தன்மை பல ஆண்டுகளாக அதன் தொடர்ச்சியான பொருத்தத்தை உறுதி செய்யும்.

முடிவுரை

JPEG நெறிமுறை பல தசாப்தங்களாக டிஜிட்டல் படத்தொகுப்பின் ஒரு மூலக்கல்லாக இருந்து வருகிறது. ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய படத்தின் தரத்தைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில் அதிக சுருக்க விகிதங்களை அடையும் அதன் திறன், புகைப்படப் படங்களை சேமிப்பதற்கும் பகிர்வதற்கும் ஆதிக்க வடிவமாக ஆக்கியுள்ளது. JPEG நெறிமுறையின் கொள்கைகள் மற்றும் வரம்புகளைப் புரிந்துகொள்வது, புகைப்படக் கலைஞர்கள், வலை உருவாக்குநர்கள் அல்லது கிராஃபிக் வடிவமைப்பாளர்கள் என டிஜிட்டல் படங்களுடன் பணிபுரியும் எவருக்கும் அவசியம். புதிய பட சுருக்க நெறிமுறைகள் வெளிவந்தாலும், JPEG இன் பாரம்பரியம் மற்றும் பரவலான இணக்கத்தன்மை டிஜிட்டல் உலகில் அதன் தொடர்ச்சியான முக்கியத்துவத்தை உறுதி செய்கிறது.

JPEG நெறிமுறையின் நுணுக்கங்களைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், பட சுருக்கம் குறித்த தகவலறிந்த முடிவுகளை எடுக்கலாம் மற்றும் உங்கள் படங்களை பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு மேம்படுத்தலாம், படத்தின் தரம், கோப்பு அளவு மற்றும் இணக்கத்தன்மையை சமநிலைப்படுத்தி சிறந்த முடிவுகளை அடையலாம்.