www.matematikk.org

Når bilder tar mer plass enn tusen ord

Det sies gjerne at et bilde sier like mye som tusen ord. På nettet er dette dobbelt sant, for et bilde kan fort tilsvare like mye data (eller like mange bytes, om du vil) som tusen ord på skjermen. Og lenge var det et problem.

Da verdensveven du bruker nå ble oppfunnet i 1992, var det først og fremst tekst man viste fram. Det hadde en praktisk årsak: de aller fleste som koblet seg på nettet hadde en veldig langsom forbindelse. Det fantes ikke bredbånd i hjemmene, isteden koblet man seg på nettet via en telefonlinje og et modem som summet og durte før man logget seg på. Så lenge man holdt seg til nettsider med tekst, gikk det greit. Men så snart det dukket opp et bilde på en nettside, ble det problemer.

 

Bildet du ser på denne siden, er et godt eksempel. Da du klikket deg inn på denne siden dukket bildet antagelig øyeblikkelig opp, samtidig med teksten. Men i 1994 ville du ha blitt sittende og tromme med fingrene i både 20 og 30 sekunder før det langsomt dukket opp på skjermen. Bilder inneholdt rett og slett for mye data til at de stakkars telefonlinjene kunne håndtere dem på en rask og enkel måte.

 

En japansk romsondeEn japansk romsonde

Løsingen ble en teknikk som hadde vært mye brukt i romforskning. Når romsonder skal sende bilder av fjerne planeter tilbake til Jorda, sparer de både tid og strøm ved å overføre så lite data som mulig. Derfor fikk romforskerne hjelp av matematikere til å skrive dataprogrammer som kunne komprimere bildene, det vil si at romsonden gjorde bildene så små som mulig uten at man mistet viktig informasjon.

 

Samme løsning ble foreslått for bilder på nettet. De som foreslo det var en gruppe med eksperter på fotografi som kalte seg for Joint Photographic Experts Group (forkortet JPEG). Siden midten av 1990-tallet har metoden som er oppkalt etter gruppen, vært den vanligste måten å komprimere bilder på. JPEG-metoden fjerner informasjon i et bilde som menneskeøyet ikke er spesielt godt til å oppfatte.

 

Bildet komprimert mer og mer fra venstre til høyreBildet komprimert mer og mer fra venstre til høyre

For eksempel er øyet bedre til å oppfatte forskjeller i lysstyrke enn forskjeller i farge. Det unytter JPEG-metoden ved at fargene i et bilde "jevnes ut", mens lysstyrkeforskjellene beholdes. Jo mindre farge-informasjon et bilde inneholder, desto mindre data trenger man å lagre. Deretter blir bildet delt opp i småbiter på 8 ganger 8 bildepunkter. Hver bilde-småbit blir forvandlet til 64 tall, som er enklere å komprimere enn selve bilde-småbiten.

 

Det er flere trinn i denne prosessen, som alle involvererer bruk av matematiske ligninger. Ligningene blir kodet inn i programvare, som lar deg lagre et hvilket som helst bilde som et JPEG-bilde. Metoden er fabelaktig effektiv - det er ikke uvanlig at et JPEG-bilde kan krympes til det er 20 eller 30 ganger mindre. Men metoden har sin pris: komprimerer du for mye, blir resultatet av fargeutjevningen og oppdelingen i småbiter lett å se, i form av blasse farger og dårlig oppløsning.

 

Den samme formen for matematikk er  årsaken til at vi kan se videoklipp på nettet, og overføre filmer uten at det går timer eller dager. Komprimering brukes også på lyd, der MP3 er den mest kjente standarden. Uten matematikken bak komprimeringsteknikker hadde verdensveven vært et svært fargeløst, lydløst og kjedelig sted.

Publisert: 06.08.2009

Skrevet av

Eirik Newth
Eirik Newth