{"id":88708,"date":"2025-11-13T05:01:07","date_gmt":"2025-11-13T05:01:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.europesays.com\/fi\/88708\/"},"modified":"2025-11-13T05:01:07","modified_gmt":"2025-11-13T05:01:07","slug":"kuvien-pakkaamisesta-entista-tehokkaampaa-ja-joustavampaa","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.europesays.com\/fi\/88708\/","title":{"rendered":"Kuvien pakkaamisesta entist\u00e4 tehokkaampaa ja joustavampaa"},"content":{"rendered":"

Tutkimus on julkaistu IEEE Signal Processing Letters<\/a> -julkaisussa. Digikuvauksessa ja kuvien tallentamisessa yleisesti k\u00e4ytetty tiedostomuoto on JPEG. Moni kuvaaja tallentaa kuvan my\u00f6s RAW-tiedostona, jolloin kuvaa voi monipuolisemmin k\u00e4sitell\u00e4 j\u00e4lkik\u00e4teen. Sovellutuksesta riippuen JPEG tallentaa ehk\u00e4 jopa vain 10-25% informaatiosta, joka kuvaushetkell\u00e4 on saatavilla. Onko menetetty informaatio merkityksellist\u00e4, riippuu tietysti katsojasta.<\/p>\n

Jokainen joutuu t\u00e4m\u00e4n asian kohtaamaan; digimaailmassa se koskettaa kaikkia, jotka kuvaavat ja l\u00e4hett\u00e4v\u00e4t kuvatiedostoja. Kuvan muodostaminen l\u00e4hetett\u00e4v\u00e4\u00e4n muotoon on aika yksinkertaista.<\/p>\n

-Emme n\u00e4e t\u00e4ydellist\u00e4 kuvaa, koska informaatiota on oikeastaan \u00e4\u00e4ret\u00f6n m\u00e4\u00e4r\u00e4. Kuvasta on pakattava k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n olennainen, riitt\u00e4v\u00e4 tieto. Se tehd\u00e4\u00e4n matematiikan avulla niin, ett\u00e4 se on my\u00f6s oltava toteutettavissa algoritmisesti nopeasti.<\/p>\n

Huhtasen menetelm\u00e4ss\u00e4 kuvaa operoidaan vertikaalisesti ja horisontaalisesti. Matemaattisesti t\u00e4m\u00e4 tehd\u00e4\u00e4n diagonaalimatriiseilla niin ett\u00e4 kuvan approksimaatiota rakennetaan kerros kerrokselta. Prosessi muistuttaa kuuluisaa Berlekampin kytkinpeli\u00e4<\/a>, mutta jatkuvassa muodossa.<\/p>\n

-Kuvan kompressointi on kuvantamisen fundamentaalinen ongelma eli mahdollisimman pieneen tilaan pakaten pit\u00e4\u00e4 saada kuva siirretty\u00e4 ja jaettua nopeasti. Alkuper\u00e4inen kuva vie liian paljon tilaa, kun se laitetaan tietokoneen muistiin. Siksi kuvan informaatiosta pyrit\u00e4\u00e4nkin s\u00e4il\u00f6m\u00e4\u00e4n vain tuo 10-25 prosenttia. <\/p>\n

Nykyinen JPEG teknologia pohjaa algoritmiin, jonka yhdysvaltalainen s\u00e4hk\u00f6tekniikan ja ohjelmoinnin professori Nazir Ahmed<\/strong> kehitti noin 50 vuotta sitten.<\/p>\n

-H\u00e4n olisi halunnut tehd\u00e4 pakkaamisen hienommin, niin sanottuun p\u00e4\u00e4komponenttianalyysiin pohjautuen, mutta h\u00e4n ei saanut sit\u00e4 toteutettua algoritmisesti. H\u00e4n teki kompromissin ja loi pakkauksen toimivalla yksinkertaisella tavalla, niin sanotulla diskreetill\u00e4 kosinimuunnoksella. H\u00e4n haki tutkimukselleen rahoitusta, mutta hakemus hyl\u00e4ttiin, koska idea miellettiin liian yksinkertaiseksi ollakseen kiinnostava.<\/p>\n

Tutkimustulokset kuitenkin onnistuttiin julkaisemaan lehdess\u00e4 ja ajan saatossa diskreetist\u00e4 kosinimuunnoksesta tuli kuvan kompressoinnissa standardi.<\/p>\n

-Tieteellisess\u00e4 julkaisemisessa on paljon satunnaisuutta ja mik\u00e4 on lopulta merkityksellist\u00e4, on vaikeaa ennakoida. Merkityksellisyyskin on suhteellista.<\/p>\n

Tarkoitus kompressoinnissa on heitt\u00e4\u00e4 niin paljon tavaraa kuvasta pois kuin mahdollista, kuitenkin niin ett\u00e4 paljaalla silm\u00e4ll\u00e4 ei pysty n\u00e4kem\u00e4\u00e4n mit\u00e4\u00e4n eroa alkuper\u00e4isen ja kompressoidun kuvan v\u00e4lill\u00e4.<\/p>\n

-JPEG on yksinkertainen tekniikka, jossa kuva ensin vain pilkotaan 64 osaan. Kukin osa sitten kompressoidaan diskreetill\u00e4 kosinimuunnoksella. Menetelm\u00e4 on tosiaan hyvin yksinkertainen ollakseen kiinnostava, ainakaan matemaattisesti. K\u00e4yt\u00e4nt\u00f6 on kuitenkin osoittanut, ett\u00e4 se toimii erinomaisesti. Ahmedin alkuper\u00e4inen idea, siis p\u00e4\u00e4komponenttianalyysi, j\u00e4i kuvan kompressoinnissa hiukan sivuraiteille. \u00a0Se tuntui olevan sek\u00e4 algoritmisesti liian paljon ty\u00f6t\u00e4 vaativa ett\u00e4 kankea menetelm\u00e4, jota ei oikein voitu kehitt\u00e4\u00e4 eteenp\u00e4in. N\u00e4m\u00e4 kaksi l\u00e4hestymistapaa ovat siis ik\u00e4\u00e4n kuin el\u00e4neet omaa el\u00e4m\u00e4\u00e4ns\u00e4. Tutkimuksessani onnistuin kuitenkin poistamaan t\u00e4m\u00e4n kankeuden niin, ett\u00e4 n\u00e4it\u00e4 ideoita voi kesken\u00e4\u00e4n sekoittaa ja siten pyrki\u00e4 ottamaan molemmista parhaat puolet k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n.\u00a0Toisin sanoen, diskreetti kosinimuunnos ja p\u00e4\u00e4komponenttianalyysi eiv\u00e4t olekaan algoritmisesti eristyksiss\u00e4 toisistaan.<\/p>\n

Professori Marko Huhtanen ei itse l\u00e4hde ennustamaan ideoidensa sovellettavuutta tai levi\u00e4mist\u00e4 mutta h\u00e4n on kuitenkin ratkaissut sen, mihin ei aiemmin pystytty. On kehitetty laaja algoritmiperhe josta kuuluisa p\u00e4\u00e4komponenttianalyysi on vain yksi erikoistapaus. Se mist\u00e4 lopulta parhaat sovellusalueet l\u00f6ytyv\u00e4t j\u00e4\u00e4 n\u00e4ht\u00e4v\u00e4ksi.\u00a0<\/p>\n

Mit\u00e4 tarkoittaa p\u00e4\u00e4komponenttianalyysi kuvan kompressoinissa? T\u00e4t\u00e4 havainnollistaa Tim Baumanin sivullaan demoama<\/a> esimerkki, miten kuvasta saadaan tarkempi mukaan otettavan informaation kasvaessa. Jossain vaiheessa silm\u00e4 ei n\u00e4e en\u00e4\u00e4 eroa vaikka kuvassa mukana oleva informaatio kasvaa. T\u00e4m\u00e4 on siis Ahmedin alun perin visioima kompressointitekniikka joka nykyisin osataan toteuttaa.<\/p>\n

Filmille kuvanneet muistavat negatiivit. Filmianalogian esimerkill\u00e4 havainnollistaen voidaan todeta, ett\u00e4 digitaalikuvien pakkauksessa kuva muutetaan ik\u00e4\u00e4n kuin negatiiviksi, josta otetaan tarvittavat palaset ja ne muutetaan n\u00e4kyv\u00e4n kuvan muotoon. Vastaanottaja saa niin sanotun negatiivimuodon, ja se k\u00e4\u00e4ntyy h\u00e4nelle n\u00e4kyv\u00e4\u00e4n muotoon.<\/p>\n

Jokainen meist\u00e4 on kokenut p\u00e4tkiv\u00e4n netin yhteysongelmia ja sen, kuinka jokin kuva tai sivusto rakentuu hitaasti silmien edess\u00e4 n\u00e4yt\u00f6lle.<\/p>\n

– Kanavaa pitkin tulee yksitt\u00e4isi\u00e4 komponentteja, jolloin kuva tarkentuu pakkauksen purkautuessa. Jos tuo pystyt\u00e4\u00e4n tekem\u00e4\u00e4n nykyist\u00e4 paremmin, kuvien siirto nopeutuu ja informaatiota voidaan v\u00e4litt\u00e4\u00e4 enemm\u00e4n. Digitaalinen kuva koostuu pikseliriveist\u00e4, jotka ovat lopulta numeroita. L\u00e4hetettyjen numeroiden m\u00e4\u00e4r\u00e4n leikkaus on siis hyvin keskeinen asia pohdittavaksi.<\/p>\n

Huhtasen kehitt\u00e4m\u00e4 menetelm\u00e4 mahdollistaa kuvan tiivist\u00e4misen pienemp\u00e4\u00e4n m\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4n tietoa, mik\u00e4 s\u00e4\u00e4st\u00e4\u00e4 tallennustilaa ja nopeuttaa siirtoa. Laskenta nopeutuu ja kevenee ja soveltuu hyvin rinnakkaiseen tiedon k\u00e4sittelyyn. Kuvaa voidaan rakentaa vaiheittain, mik\u00e4 mahdollistaa tarkemman hallinnan ja s\u00e4\u00e4t\u00e4misen pakkausprosessissa. Energiaakin s\u00e4\u00e4styy.<\/p>\n

Marko Huhtasen tutkimuspaperi l\u00f6ytyy kokonaisuudessaan IEEE:n julkaisusta Signal Processing Letters.<\/p>\n

Switching Games for Image Compression | IEEE Journals & Magazine | IEEE Xplore<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Tutkimus on julkaistu IEEE Signal Processing Letters -julkaisussa. Digikuvauksessa ja kuvien tallentamisessa yleisesti k\u00e4ytetty tiedostomuoto on JPEG. Moni…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":88709,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[165],"tags":[33,31,30,166,32,167],"class_list":{"0":"post-88708","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-terveys","8":"tag-fi","9":"tag-finland","10":"tag-finnish","11":"tag-health","12":"tag-suomi","13":"tag-terveys"},"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@fi\/115540635435099768","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/88708","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=88708"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/88708\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/media\/88709"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=88708"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=88708"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=88708"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}