압축 아티팩트

Compression artifact
"Mosquito noise"는 여기서 리다이렉트 됩니다.논란이 되고 있는 탈색 방지 기술에 대해서는 모기를 참고하세요.다른 용도는 모기(모기)를 참조하십시오.
텍스트 테두리와 색상 등급이 양호한 원본 이미지
무거운 JPEG 압축으로 가장자리의 선명도와 톤의 '퍼지함'이 상실됨

압축 아티팩트(artefact)는 손실 압축 적용에 의해 발생하는 미디어(이미지, 오디오, 비디오 포함)의 현저한 왜곡입니다.손실 데이터 압축에는 미디어의 일부 데이터를 폐기하여 원하는 디스크 공간에 저장하거나 사용 가능한 대역폭(데이터 레이트 또는 비트 레이트) 내에서 전송(스트리밍)할 수 있도록 하는 작업이 포함됩니다.컴프레서가 압축 버전에 충분한 데이터를 저장할 수 없는 경우 품질이 저하되거나 아티팩트가 발생할 수 있습니다.압축 알고리즘은 주관적인 중요성이 거의 없는 왜곡과 사용자가 불쾌하게 여기는 왜곡을 구별할 만큼 지능적이지 않을 수 있습니다.

가장 일반적인 디지털 압축 아티팩트는 DCT 블록으로, JPEG, MP3, MPEG 비디오 파일 [1][2][3]형식 등 많은 디지털 미디어 표준에서 사용되는 Discrete Cosine Transform(DCT; 이산 코사인 변환) 압축 알고리즘에 의해 발생합니다.이러한 압축 아티팩트는 무거운 압축을 적용할 [1]때 나타나며 DVD와 같은 일반적인 디지털 미디어, JPEG, MP3, MPEG 파일과 같은 일반적인 컴퓨터 파일 형식 및 Sony의 MiniDisc 형식과 같은 일부 콤팩트 디스크에서 자주 발생합니다.비압축 미디어(Laserdisk, Audio CD, WAV 파일 등) 또는 무손실 압축 미디어(FLAC, PNG 등)는 압축에 의한 영향을 받지 않습니다.

인식 가능한 아티팩트의 최소화는 손실 압축 알고리즘을 구현하는 데 있어 핵심 목표이다.그러나 아티팩트는 글리치[4] 아트 또는 데이터모싱으로 [5]알려진 스타일을 예술적 목적으로 의도적으로 제작되는 경우가 있습니다.

엄밀히 말하면 압축 아티팩트는 일반적으로 손실 데이터 압축의 양자화의 결과인 특정 데이터 오류 클래스입니다.변환 부호화가 사용되는 경우, 일반적으로 부호화 변환 공간의 기본 함수 중 하나의 형태를 취합니다.

이미지들

텍스트와 공백이 혼합된 약간 노이즈가 있는 이미지에 JPEG 압축이 미치는 영향을 보여 줍니다.텍스트는 노이즈가 추가된 Wikipedia 대화에서 캡처한 화면입니다(그림의 강도 10).NET) 애니메이션의 한 프레임이 JPEG(품질 90)로 저장되고 새로고침되었습니다.다음으로 양쪽 프레임이 4배(가장 가까운 인접 보간)만큼 확대됩니다.

JPEG 압축 영상에서처럼 양자화를 위한 블록 기반 이산 코사인 변환(DCT)[1] 코딩을 수행할 때 여러 유형의 아티팩트가 나타날 수 있습니다.

패턴 매칭을 사용하여 유사한 기호를 중복 배제하는 다른 손실 알고리즘은 인쇄된 텍스트에서 오류를 감지하기 어려운 경향이 있습니다.예를 들어 숫자 "6"과 "8"을 바꿀 수 있습니다.이 문제는 특정 [6][7]복사기 기계에서 JBIG2에서 발생하는 것으로 관찰되었습니다.

블록 경계 아티팩트

JPEG 영상에서 코드화 아티팩트를 차단합니다.플랫 블록은 거친 양자화로 인해 발생합니다.변환 블록 경계에서의 불연속성을 볼 수 있습니다.

낮은 비트 전송률에서는 손실 블록 기반 부호화 방식은 픽셀 블록 및 블록 경계에 가시적인 아티팩트를 도입합니다.이러한 경계는 블럭 경계, 예측 블럭 경계 또는 둘 다 변환할 수 있으며 매크로 블럭 경계와 일치할 수 있습니다.매크로 차단이라는 용어는 아티팩트의 원인에 관계없이 일반적으로 사용됩니다.다른 이름으로는 [8]타일링, 모자이크, 픽셀링, 퀼팅, 체커보딩 등이 있습니다.

블록 아티팩트는 블록 변환 부호화 원리의 결과입니다.변환(예: 이산 코사인 변환)은 픽셀 블록에 적용되며 손실 압축을 달성하기 위해 각 블록의 변환 계수가 양자화됩니다.비트 레이트가 낮을수록 계수가 거칠게 표현되고 계수가 0으로 양자화됩니다.통계적으로 이미지에는 고주파수 콘텐츠보다 저주파수가 많기 때문에 양자화 후에도 남아 있는 것은 저주파수 콘텐츠이며, 이로 인해 흐릿한 저해상도 블록이 발생합니다.극단적인 경우 블록의 평균색을 나타내는 계수인 직류계수만 유지되며 변환블록은 재구성 후 단색이다.

이 양자화 프로세스는 각 블록에 개별적으로 적용되기 때문에 인접 블록은 계수를 서로 다르게 양자화합니다.이로 인해 블록 경계에서 불연속성이 발생합니다.이것들은 영향을 가리기 위한 디테일이 거의 없는 평평한 영역에서 가장 잘 보입니다.

이미지 아티팩트 감소

주요 기사:필터 잠금 해제

이미지 압축 효과를 줄이기 위해 다양한 접근법이 제안되고 있지만 표준화된 압축/압축 해제 기술을 사용하여 압축의 이점(전송 및 스토리지 비용 절감 등)을 유지하기 위해 이러한 방법 중 대부분은 "후 처리" 즉, 수신 또는 표시 시 이미지 처리에 중점을 두고 있습니다.모든 경우에 있어서 화질을 향상시키는 후처리 기술은 아직 발견되지 않았습니다.그 결과, 독자적인 시스템에 실장되어 사용되고 있는 것도 있습니다만, 널리 받아들여지고 있는 기술은 없습니다.예를 들어 많은 사진 편집 프로그램에는 JPEG 아티팩트 축소 알고리즘이 내장되어 있습니다.소비자 기기에서는 이러한 후처리를 "MPEG 노이즈 저감"[9]이라고 부릅니다.

JPEG의 경계 아티팩트는 높은 ISO 사진 필름의 것과 달리 보다 쾌적한 "알갱이"로 변할 수 있습니다.양자화 계수에 2D 주파수와 관련된 양자화 스텝 Q를 곱하는 것만이 아니라 [-Q/2; Q/2] 구간에서 난수 형태의 인텔리전트 노이즈를 역양자화 계수에 추가할 수 있다.이 방법은 수조 개의 기존 및 미래의 JPEG 이미지에서 작업하는 JPEG 압축 해제기에 필수 부품으로 추가할 수 있습니다.따라서 이는 "후처리" [10]기법이 아닙니다.

DCT 값을 오버슈팅하여 링을 [11]클램핑함으로써 부호화 시 링 문제를 줄일 수 있습니다.

포스터화는 일반적으로 DC 값이 너무 중요하지 않을 때 낮은 품질에서만 발생합니다.양자화 테이블을 조정하면 도움이 됩니다.[12]

비디오

전송 오류로 인한 아티팩트가 있는 이미지 예제

MPEG-1, MPEG-2 또는 MPEG-4와 같이 모션 예측을 사용하면 압축 아티팩트는 압축 해제된 프레임의 여러 세대에 걸쳐서 이미지의 광학적 흐름에 따라 이동하는 경향이 있으며, 이로 인해 페인팅 효과와 장면 내 물체와 함께 이동하는 "그림" 사이에 특이한 효과가 발생합니다.

압축 비트 스트림의 데이터 오류(아마도 전송 오류)는 대량 양자화 오류와 유사한 오류를 발생시키거나 데이터 스트림의 해석을 단시간 동안 완전히 중단하여 그림의 "분할"을 초래할 수 있습니다.비트 스트림에서 중대한 오류가 발생한 경우 디코더는 다음 독립적으로 압축된 프레임을 수신할 때까지 단기간 동안 손상된 이미지에 업데이트를 계속 적용합니다.이것에 의해, 「고스트 이미지」효과가 발생합니다.MPEG 화상 부호화에서는, 「I-frames」라고 불리며, 「I」는 「intra」의 약자입니다.다음 I 프레임이 도착할 때까지 디코더는 에러 은폐를 실행할 수 있습니다.

움직임 보정 블록 경계 아티팩트

블록 경계 불연속은 움직임 보상 예측 블록의 가장자리에서 발생할 수 있습니다.움직임 보상 비디오 압축에서는, 화소의 블록(매크로 블록, 파티션, 또는 예측 단위)을 이전에 디코딩 된 프레임으로부터 시프트 해 현재의 화상을 예측한다.인접한 두 블록이 서로 다른 모션 벡터를 사용하는 경우 블록 사이의 모서리에 불연속성이 있습니다.

모기 소리

비디오 압축 아티팩트는 예를 들어 링잉이나 연속되는 정지화면에서의 다른 에지 비지 등의 정지화면을 압축한 누적결과를 포함하며,[13][14] 물체 주위에 몰려드는 모기와 비슷하기 때문에 모기 잡음이라고 불리는 가장자리 주변의 점의 반짝이는 흐릿한 점으로 순차적으로 나타난다.이른바 '모기 노이즈'는 MPEG [3]형식 등 대부분의 비디오 코딩 표준에서 사용되는 블록 기반 이산 코사인 변환(DCT) 압축 알고리즘에 의해 발생합니다.

비디오 아티팩트 감소

주요 기사:필터 잠금 해제

블록 경계에 있는 아티팩트는 디블로킹 필터를 적용하여 줄일 수 있습니다.정지화면 부호화와 마찬가지로 디코더 출력에 후처리로서 디블로킹 필터를 적용할 수 있다.

클로즈드 예측 루프를 수반하는 모션 프리딕티드 비디오 부호화에서는, 인코더는, 디코더 출력을, 장래의 프레임이 예측되는 예측 기준으로서 사용한다.이를 위해 인코더는 개념적으로 디코더를 통합한다.이 「디코더」가 디블로킹을 실시하면, 디블로킹 된 화상을 움직임 보상의 참조 화상으로서 사용해, 블록 아티팩트의 프레임간 전파를 방지해, 부호화의 효율을 향상시킨다.이를 루프 내 디블로킹필터라고 합니다.루프 내 디블로킹필터를 지정하는 표준에는 VC-1, H.263 Annex J, H.264/AVC 및 H.265/HEVC가 있습니다.

오디오

손실 오디오 압축은 일반적으로 인간의 청각 지각 모델인 정신 음향 모델과 함께 작동합니다.손실 오디오 형식은 일반적으로 시간/주파수 도메인 변환(예: 수정된 이산 코사인 변환)을 사용합니다.심리음향 모델에서는 주파수 마스킹이나 시간 마스킹 등의 마스킹 효과를 이용하여 감지할 수 없는 소리를 녹음하지 않는다.예를 들어, 일반적으로 인간은 비슷하지만 더 큰 음색과 동시에 연주되는 조용한 음색을 인식할 수 없다.손실 압축 기술은 이 조용한 톤을 식별하여 삭제하려고 할 수 있습니다.또한 양자화 노이즈는 더 두드러진 소리에 의해 가려질 수 있는 "은닉"될 수 있다.저압축의 경우 블록 크기가 작은 보수적인 싸이 모델이 사용됩니다.

정신 음향 모델이 부정확하거나 변환 블록 크기가 제한되거나 공격적인 압축이 사용되는 경우 압축 아티팩트가 발생할 수 있습니다.압축된 오디오의 압축 아티팩트는 일반적으로 호출음, 프리 에코, "새 아티팩트", 드롭아웃, 덜컹거림, 비틀림, 메탈릭 링, 수중 느낌, 쉬익 또는 "세련됨"으로 표시됩니다.

오디오 압축 아티팩트의 예로는 비교적 압축이 높은 오디오 파일(예를 들어 96kbit/sec MP3)에서의 박수갈채가 있습니다.일반적으로, 음악 톤은 반복 파형과 음량의 보다 예측 가능한 변화를 가지고 있는 반면, 갈채는 본질적으로 무작위이기 때문에 압축하기가 어렵습니다.고도로 압축된 박수 소리는 "금속 울림" 및 기타 압축 아티팩트를 포함할 수 있습니다.

예술적 용도

비디오 글리치 아트

압축 아티팩트는 의도적으로 글리치 아트라고도 하는 시각적 스타일로 사용될 수 있습니다.Rosa Menkman의 글리치 아트에서는 압축 아티팩트,[15] 특히 JPEG 디지털 이미지 및 MP3 디지털 [2]오디오와 같은 대부분의 디지털 미디어 데이터 압축 형식에서 볼 수 있는 이산 코사인 변환 블록(DCT 블록)을 사용합니다.정지화면에서는 독일 사진작가 토마스 러프의 JPEG가 한 예로서 의도적인 JPEG 유물을 사진 스타일의 [16][17]기초로 사용한다.

비디오 아트에서는, 2개의 비디오를 인터리브 해, 2개의 다른 소스로부터 중간 프레임을 보간하는 데이터 싱크가 사용되고 있습니다.또 하나의 기술은 단순히 손실된 비디오 형식에서 다른 비디오 형식으로 트랜스코딩하는 것입니다.이는 개별 비디오 코덱이 모션 및 색상 정보를 [18]처리하는 방법의 차이를 이용합니다.이 기술은 2006년 예술가 Bertrand Planes가 DivXPrime,[19] Sven König, Takeshi Murata, Jacques Perconte 및 Paul B와 협력하여 개척했습니다.데이비스는 Paperrad와 협업하여 최근에는 Chairlift의 경우 데이비드 오레일리에 의해 뮤직비디오 내에서, Kanye [20][21]West의 경우 "Welcome to Heartbreak" 뮤직비디오에서 Nabil Elderkin에 의해 사용되었다.

인터넷 밈의 장르도 있는데, 우스꽝스러운 이미지를 일부러 여러 번 압축하는 경우가 많다.이 기술을 사용하여 생성된 이미지를 종종 "딥 프라이드"[22]라고 합니다.

「 」를 참조해 주세요.

Wikimedia Commons에는 압축 아티팩트와 관련된 미디어가 있습니다.

레퍼런스

  1. ^ a b c Katsaggelos, Aggelos K.; Babacan, S. Derin; Chun-Jen, Tsai (2009). "Chapter 15 - Iterative Image Restoration". The Essential Guide to Image Processing. Academic Press. pp. 349–383. ISBN 9780123744579.
  2. ^ a b Alikhani, Darya (1 April 2015). "Beyond resolution: Rosa Menkman's glitch art". POSTmatter. Retrieved 19 October 2019.
  3. ^ a b "Mosquito noise". PC Magazine. Retrieved 19 October 2019.
  4. ^ Geere, Duncan (13 December 2011). "Glitch art created by 'databending'". Wired. Retrieved 23 December 2011.
  5. ^ Baker-Smith, Ben (28 April 2009). "Datamoshing – The Beauty of Glitch". Bitsynthesis.com. Archived from the original on 16 November 2010. Retrieved 28 April 2009.
  6. ^ "Xerox scanners/photocopiers randomly alter numbers in scanned documents". 2 August 2013. Retrieved 4 August 2013.
  7. ^ "Confused Xerox copiers rewrite documents, expert finds". BBC News. 6 August 2013. Retrieved 6 August 2013.
  8. ^ Watkinson, John (2004). The MPEG handbook by John Watkinson. ISBN 9780240805788.
  9. ^ "PC Magazine, Definition of blocking artifacts".
  10. ^ Hudson, Graham; Léger, Alain; Niss, Birger; Sebestyén, István; Vaaben, Jørgen (31 August 2018). "JPEG.1 standard 25 years: past, present and future reasons for success". Journal of Electronic Imaging. 27 (4): 1. doi:10.1117/1.JEI.27.4.040901. S2CID 52164892.
  11. ^ Richter, Thomas (September 2016). "JPEG on STEROIDS: Common optimization techniques for JPEG image compression". 2016 IEEE International Conference on Image Processing (ICIP): 61–65. doi:10.1109/ICIP.2016.7532319. ISBN 978-1-4673-9961-6. S2CID 14922251.
  12. ^ "kornelski/jpeg-compressor". 16 November 2020.
  13. ^ Le Dinh, Phuc-Tue; Patry, Jacques. "Video compression artifacts and MPEG noise reduction". Embedded. Retrieved 19 February 2016.
  14. ^ "으며 모기 소음:가장자리 다망 왜곡 가끔 이동과 관련하여, 공예품을 운반할 수 있는 특징의 형태 및/또는 얼룩진 소음 패턴이 개체에 넘쳐 영상을 위한 기준 장애 시스템의 ITU-T레크리에이션. P.930(08/96)원리(모기는 사람의 머리와 어깨 주위를 날고 있다 닮은).".
  15. ^ Menkman, Rosa (October 2011). The Glitch Moment(um) (PDF). Institute of Network Cultures. ISBN 978-90-816021-6-7. Retrieved 19 October 2019.
  16. ^ Jpegs, 토마스 루프, 조리개 5월 31일 2009년 132를 대신하여 서명함., 아이 에스비엔 978-1-59711-093-8.
  17. ^ 리뷰:jpegs 토마스 루프에 의해, 외르크 Colberg 4월 17일, 2009년까지.
  18. ^ Anoniem zei (19 February 2009). "From compression artifact to filter". Rosa-menkman.blogspot.com. Retrieved 23 December 2011.
  19. ^ Jacquemin, Christian (2008). "Le bug dans l'oeuvre DivXPrime de Bertrand Planes: Invention et mutation. In, Ivan Toulouse and Daniel Danétis, editors, Eurêka: Le moment de l'invention, un dialogue entre art et science, L'Harmattan, Paris" (PDF). pp. 245–256. Retrieved 5 November 2012.
  20. ^ 화소 블리드, 존 마이클 Boling.땅속 줄기.2월 25일 2009년.
  21. ^ Rodriguez, Jayson (18 February 2009). "Kanye West Rushes New Video Onto His Web Site – MTV News". Mtv.com. Retrieved 23 December 2011.
  22. ^ Matsakis, Louise (30 August 2017). "How to Deep-Fry a Meme". Vice. Retrieved 27 July 2021.

외부 링크