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ELEKTRONIK

Schritt 3: Quantisierung

Die Quantisierung besteht aus folgenden drei Teilen:
  1. Teilen durch die Quantisierungsmatrix
  2. Zick-Zack-Verfahren
  3. Lauflängen Kodierung

Teil 1:

Der JPEG-Standard gibt für die Luminanz und für die Chrominanz entsprechende Quantisierungsmatrizen vor. Die Koeffizienten der DCT-Matrix werden durch die entsprechenden Werte der Quantisierungsmatrizen geteilt (siehe Quantisierungs­tabelle im Anhang). Es passiert zweierlei: erstens gewichtet man die Werte um die linke obere Ecke (tiefe Frequenzen) mehr als die Werte für die höheren Frequenzen (siehe Bild rechts). Es resultiert für die meisten Bilder eine Matrix, in der sehr viele Koeffizienten nahezu 0 sind. Zweitens wird auch quantisiert (z. B. Werte nahezu 0 werden auf 0 gesetzt), so dass der ursprüngliche Informationsgehalt nicht mehr vollständig erhalten bleibt. Durch die Quantisierung führt man eine verlustbehaftete Kompression ein.

(Bild-Quelle: Referat Rober Becker, JPEG und JFIF, Informatik FU, Berlin 2002, http:// www.inf.fu-berlin.de/lehre/WS02/multimedia/JPEG.ppt)

Teil 2:
In der Praxis werden vor der Quantisierung die Werte des 8x8 DCT Pixel-Blocks durch ein Zick-Zack-Verfahren in einen Wertestrom überführt (siehe nachfolgendes Bild).

Der sequentielle Wertestrom beginnt mit dem DC-Koeffizient und wird mit den AC-Koeffizienten fortgesetzt, wodurch eine Sortierung zu höheren Ortsfrequenzen entsteht.Da gerade die hohen Frequenzanteile oft sehr klein sind (beziehungsweise Null),entsteht für die weitere Kompression der Bilddaten mit der Lauflängen Kodierung eine günstige Reihenfolge.

Teil 3:
Mit der Lauflängen-Kodierung wird eine weitere verlustlose Kompression erzielt. Es wird der Umstand ausgenutzt, dass durch die Gewichtung der Koeffizienten (Teil 1) und das Zick-Zack-Verfahren (Teil 2) sich eine Wertfolge ergibt, die nach wenigen relevanten Werten nur noch aus Nullen besteht. Die verlustlose Daten-Kompression wird erreicht, indem man statt der Nullen selbst deren Anzahl festhält. (Siehe das Beispiel auf der nächsten Seite.)

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