Кіріспе
Мәліметтерді жоғалту арқылы сығымдаудан туындаған медианың бұрмалануы
Сығымдалу артефактісі (немесе артефакт) – бұл медианың (суреттерді, аудио және бейнелерді қоса алғанда) жоғалтулы сығымдалу қолданылған кезде пайда болатын көзге көрінетін бұрмалану. Жоғалтулы деректерді сығымдау медиа деректерінің бір бөлігін жоюды қамтиды, осылайша оны қажетті дискілік кеңістікте сақтауға немесе қол жетімді өткізу қабілеті ішінде таратуға (ағымдауға) жеткілікті кішкентай етуге болады (бұл деректер жылдамдығы немесе бит жылдамдығы деп аталады). Егер сығымдау құралы сығылған нұсқада жеткілікті деректерді сақтай алмаса, нәтиже сапаның төмендеуі немесе артефакттардың пайда болуы болады. Сығымдау алгоритмі субъективті маңызы аз бұрмалаулар мен пайдаланушыға ұнамайтын бұрмалауларды ажырата алмайды. Ең көп кездесетін цифрлық сығымдалу артефактілері – DCT блоктары, олар JPEG, MP3 және MPEG бейне файл форматтары сияқты көптеген цифрлық медиа стандарттарында қолданылатын дискретті косинус түрлендіру (DCT) сығымдау алгоритмінен туындайды, немесе датамошинг. Техникалық тұрғыдан алғанда, сығымдалу артефактісі – бұл дерек қатесінің нақты класы, ол әдетте жоғалтулы деректерді сығымдаудағы кванттаудың салдары болып табылады. Трансформациялық кодтау қолданылған жағдайда, ол әдетте кодтаушының трансформациялық кеңістігінің негізгі функцияларының бірінің түрін қабылдайды.
Блок шекарасының артефактілері
Төмен біттік жылдамдықтарда, кез келген жоғалтулы блок негізіндегі кодтау схемасы пиксель блоктарында және блок шекараларында көрінетін артефакттарды тудырады. Бұл шекаралар түрлендіру блогының шекаралары, болжамдық блогының шекаралары немесе екеуі де болуы мүмкін, және макроблок шекараларымен сәйкес келуі мүмкін. Артефакттың себебіне қарамастан, "макроблоктау" термині көбінесе қолданылады. Басқа атаулары: блоктау, плиткалау, мозаикалау, пикселдеу, тігіс салу және шахматтау. Блок артефакттары – блок түрлендіру кодтау принципінің тікелей салдары. Түрлендіру (мысалы, дискретті косинус түрлендіруі) пиксель блогына қолданылады, ал жоғалтулы сығылуға қол жеткізу үшін әр блоктың түрлендіру коэффициенттері квантталады. Биттік жылдамдық неғұрлым төмен болса, коэффициенттер соғұрлым жуан көрсетіледі және соғұрлым көп коэффициенттер нөлге квантталады. Статистикалық тұрғыдан алғанда, суреттерде жоғары жиілікті мазмұнға қарағанда төмен жиілікті мазмұн басым, сондықтан кванттаудан кейін төмен жиілікті мазмұн ғана қалады, нәтижесінде бұлыңғыр, төмен ажыратымдылықтағы блоктар пайда болады. Ең шекті жағдайда тек DC коэффициенті, яғни блоктың орташа түсін көрсететін коэффициент сақталады, ал түрлендіру блогы қайта құрудан кейін бір түсті ғана көрсетеді. Өйткені бұл кванттау процесі әр блокқа жеке қолданылады, соның салдарынан көршілес блоктар коэффициенттерді әртүрлі кванттайды. Бұл блок шекараларында үзілістерге алып келеді. Бұл үзілістер ең көбінесе тегіс аймақтарда байқалады, онда әсерді жасыруға жеткілікті емес егжей-тегжейлілік болады.
Сурет артефактілерін азайту
Суреттерді сығыстырудың әсерін азайту үшін әртүрлі тәсілдер ұсынылды, бірақ стандартталған сығыстыру/декомпрессия техникаларын қолдану және сығылудың пайдасын сақтау (мысалы, тарату және сақтау шығындарының төмендеуі) үшін, осы әдістердің көпшілігі "кейінгі өңдеуге" – яғни, қабылданған немесе қарастырылған кезде суреттерді өңдеуге бағытталған. Ешбір кейінгі өңдеу техникасы барлық жағдайларда сурет сапасын жақсартатыны дәлелденбеді; соған сәйкес, ешқайсысы кеңінен қабылданбады, бірақ кейбіреулері енгізілді және меншік жүйелерде қолданылады. Мысалы, көптеген фоторедакторлардың бағдарламаларында жекеменшік JPEG артефактілерін азайту алгоритмдері бар. Тұтынушылық жабдықтар көбінесе осы кейінгі өңдеуді "MPEG шуын азайту" деп атайды. JPEG-дегі шекаралық артефакттар жоғары ISO фотопленкаларындағыдай, әлдеқайда жағымды "дәнділікке" айналуы мүмкін. Квантталған коэффициенттерді 2D жиілігіне қатысты Q кванттау қадамымен көбейтудің орнына, 1=[Q/2; Q/2] аралығындағы кездейсоқ сан түріндегі интеллектуалды шуды деквантталған коэффициентке қосуға болады. Бұл әдіс JPEG-тің триллиондаған қазіргі және болашақ суреттерін өңдейтін JPEG декомпрессорларының негізгі бөлігі ретінде қосылуы мүмкін. Осылайша, бұл "кейінгі өңдеу" техникасы емес. Кодтау кезінде сақина тәрізді бұрмалану мәселесін DCT мәндерін арттыру және сақиналарды жою арқылы азайтуға болады. Постеризация көбінесе төмен сапада ғана болады, DC мәндеріне жеткілікті мән берілмеген кезде. Кванттау кестесін реттеу көмектеседі.
Видео
Қозғалыс болжамы қолданылғанда, MPEG 1, MPEG 2 немесе MPEG 4 сияқты, сығылу артефакттары бірнеше декомпрессияланған кадрларда сақталып, кескіннің оптикалық ағысымен бірге жылжиды, нәтижесінде ерекше әсер пайда болады – сурет сияқты көрініс пен сахнадағы нысандармен бірге қозғалатын "кір" арасындағы жағдай. Сығылған бит ағынындағы деректер қателері, мысалы, беру қателерінен туындаған, үлкен кванттау қателеріне ұқсас қателерге немесе деректер ағынының уақытша бұзылуына әкелуі мүмкін, соның салдарынан сурет "бұзылуы" мүмкін. Биттік ағында елеулі қателер болған жағдайда, декодерлер келесі тәуелсіз сығылған кадрды алуға дейін зақымдалған суретті қысқа мерзім ішінде жаңартуды жалғастырады, бұл "көлеңке сурет" әсерін тудырады. MPEG суреттік кодированииде мұндай кадрлар "I кадрлар" деп аталады, мұндағы "I" әрпі "интра" дегенді білдіреді. Келесі I кадр келгенше декодер қателерді жасыруға тырысады.
Қозғалыс компенсациясы блогының шекаралық артефактілері
Блок шекарасының үздіксіздігі қозғалыспен өтемақысын болжау блоктарының жиектерінде пайда болуы мүмкін. Қозғалыспен өтелетін бейне қысылуында, ағымдағы кадр бұрын декодталған кадрлардан пиксельдердің блоктарын жылжыту арқылы (макроблоктар, бөліктер немесе болжау бірліктері) болжанады. Егер екі жанындағы блоктар әртүрлі қозғалыс векторларын қолданса, блоктардың арасындағы жиекте үздіксіздік туындайды.
Кірпіш шуы
Бейне сығыстыру артефактілері құрамындағы тұрақты кадрларды сығыстырудың жиынтық нәтижелерін қамтиды, мысалы, бір-бірінен кейін келетін кадрлардағы қоңырау немесе басқа да шеттердегі бұлыңғырлықтар шеттердің айналасында нүктелердің жылтылдаған бұлдыры ретінде көрінеді, бұл "маса шуы" деп аталады, себебі олар нысанның төңірегінде ұшып жүрген масаларға ұқсайды. "Маса шуы" деп аталатын бұл құбылыс, MPEG форматтары сияқты көптеген бейне кодтау стандарттарында қолданылатын блокқа негізделген дискретті косинус түрлендіру (DCT) сығыстыру алгоритмінен туындайды.
Видео артефактілерін азайту
Блок шекараларындағы артефактілерді блоктан шығару сүзгісін қолдану арқылы азайтуға болады. Тұрақты суретті кодтаудағыдай, декодер шығысына пост-өңдеу ретінде блоктан шығару сүзгісін қолдануға болады. Қозғалыс бойынша болжам жасалатын бейне кодтауда, жабық болжау циклы бар жағдайда, кодтаушы декодер шығысын болашақ кадрларды болжау үшін сілтеме ретінде пайдаланады. Осы мақсатта кодтаушы декодерді шартты түрде біріктіреді. Егер бұл "декодер" блоктан шығаруды орындаса, блоктан шығарылған сурет қозғалыс компенсациясы үшін эталондық сурет ретінде қолданылады, бұл кадрлар бойынша блок артефактілерінің таралуын болдырмау арқылы кодтау тиімділігін жақсартады. Бұл – цикл ішіндегі блоктан шығару сүзгісі деп аталады. VC 1, H.263 J қосымшасы, H.264/AVC және H.265/HEVC стандарттары цикл ішіндегі блоктан шығару сүзгісін анықтайды.
Аудио
Жоғалған дыбыс сығымдауы көбінесе психоакустикалық модельмен жұмыс істейді – адам есту қабылдауының моделі. Жоғалған аудио форматтары әдетте уақыт/жиілік доменін түрлендіруді, мысалы, өзгертілген дискретті косинус түрлендіруін пайдаланады. Психоакустикалық модельде жиілік маскасы және уақытша маскасы сияқты маскалау эффектілері қолданылады, сондықтан естілмейтін дыбыстар жазылмайды. Мысалы, әдетте адамдар бір уақытта ойнатылған тыныш дыбысты, одан қаттырақ, ұқсас дыбыспен ажырата алмайды. Жоғалған сығымдау техникасы осы тыныш дыбысты анықтап, оны жоюға тырысуы мүмкін. Сондай-ақ, квантталу шуы айқын дыбыстармен жасырылатын жерде "жасырынып" қалуы мүмкін. Сығымдау деңгейі төмен болғанда, кішкентай блоктармен консервативті психоакустикалық модель қолданылады. Психоакустикалық модель дұрыс болмағанда, түрлендіру блогының мөлшері шектелгенде немесе күшті сығымдау қолданылғанда, сығымдау артефакттары пайда болуы мүмкін. Сығылған аудиодағы сығымдау артефакттары көбінесе сыңғырлау, преэхо, "құс артефакттары", дыбыс жоғалу, дірілдеу, соққылау, металл сыңғырлау, су астындағы сезім, сыбырлау немесе "дөңгелектік" сияқты көрінеді. Аудиодағы сығымдау артефакттарының мысалы – салыстырмалы түрде жоғары сығылған аудио файлдағы (мысалы, 96 кбит/сек MP3) қол соғу. Жалпы, музыкалық дыбыстарда қайталанатын толқын формалары және дыбыс деңгейінде болжамды өзгерістер болады, ал қол соғу негізінен кездейсоқ болып келеді, сондықтан оны сығымдау қиын. Күшті сығылған қол соғу трегінде "металл дыбыс" және басқа да сығымдау артефакттары болуы мүмкін.
Көркемдік мақсатта
Қысу артефактілері көрнекі стиль ретінде әдейі қолданылуы мүмкін, кейде бұл «глюк өнері» деп аталады. Роза Менкманның глюк өнері қысу артефактілерін, әсіресе дискретті косинус түрлендіру блоктарын (DCT блоктарын) пайдаланады, олар JPEG суреттері мен MP3 аудиосы сияқты көптеген цифрлық медиа деректерді қысу форматтарында кездеседі. Тұрақты суреттерде мысал ретінде неміс фотографы Томас Руффтың JPEG суреттерін келтіруге болады, ол сурет стилінің негізі ретінде әдейі JPEG артефактілерін пайдаланады. Видео өнерінде қолданылатын бір техника – екі бейнені бір-бірімен кезекті орналастырып, екі бөлек көзден аралық кадрларды интерполяциялау. Тағы бір техника – жоғалтулы бейне форматынан екіншісіне транскодтау, бұл әртүрлі бейне кодектерінің қозғалыс және түс ақпаратын өңдеу әдістерінің айырмашылығын пайдаланады. Бұл техниканы 2006 жылы Bertrand Planes Christian Jacquemin-мен бірлесіп DivXPrime, Sven König, Takeshi Murata, Jacques Perconte және Paul B. Davis Paperrad-пен бірлесіп алғаш рет қолданды, соңғы кезде Дэвид О'Рейли, Chairlift музыкалық видеоларында және Набил Эльдеркин Канье Уэсттің "Welcome to Heartbreak" музыкалық видеосында қолданды. Сондай-ақ, интернет-мемдердің бір түрі бар, онда көбінесе мағынасыз суреттер комедиялық эффект үшін әдейі қатты қысылады, кейде бірнеше рет. Бұл техникамен жасалған суреттер көбінесе «терең қуырылған» деп аталады.