图片处理相关课题:我的表情包为什么变绿了?

每次我们网上冲浪时看到有趣的表情包、梗图,相信不少人都会一边保存一边在心里想:
我的表情包为什么变绿了?从“电子包浆”带你看图片压缩的演变!

但是当我们把表情包“转手”多次后却会发现:一个图被“盗”的次数太多,图片画质就会下降,变得更糊——甚至还会变绿、变暗一点。
我的表情包为什么变绿了?从“电子包浆”带你看图片压缩的演变!
这就和古玩圈的“包浆”非常相像,一件受欢迎的古玩在长久岁月中被无数人细细把玩,就会在表面形成了一层有光泽的“包浆”,因此表情包经过多次被“盗”慢慢变绿的过程也被大家戏称为“电子包浆”。
表情包为什么会变绿?
虽然“电子包浆”的爱好者不少,但也有不少人偏爱高清画质,这些人心里围绕着一个疑问:为什么我的表情包变绿了?这个锅得让安卓系统背。
这是安卓操作系统核心代码的一个bug。安卓系统给开发者提供的图像压缩接口,为了加速压缩计算过程,在色彩模式转换的过程中出了一个bug。
手机的图片都存储RGB信息(Red,Green,Blue),在图像处理过程中,需要把RGB信息转换成YUV信息(亮度、蓝色浓度偏移量、红色浓度偏移量)。因为人眼对Y代表的亮度信息更为敏感,所以算法一般着重压缩UV信息,尽可能减小图片所占的存储空间。
我的表情包为什么变绿了?从“电子包浆”带你看图片压缩的演变!图片来源:wikipedia
开发者为了加速这个转换计算过程,不当地使用了位运算,在重复压缩过程时, Y、U、V三个值就会不断减小,亮度Y值减小会让图片不断变暗,而UV不断减小,会让色彩不断向绿色的方向偏移。
不断更新的图片压缩算法
其实上述的这个问题在2016年4月中旬就被修复了,不过按照安卓系统的发行时间,从2016年8月22日安卓7系统发布,这个问题才算彻底解除。不过手机厂商对安卓系统的跟进大多存在延迟,具体情况可能各有不同。
所以说,图片变绿的问题,只有在几年前的安卓系统上使用JPEG图片时才会产生,现在网络上留存的“电子包浆”表情包,除了一些“老古董”,也有些是爱好者通过“电子包浆”生成器加工的。
我的表情包为什么变绿了?从“电子包浆”带你看图片压缩的演变! 图片来源:神奇海螺实验室
除了JPEG,也有不少高效的图片格式被开发了出来。比如谷歌开发的WebP格式,苹果推广的HEIC格式,都采用了比较先进的图片压缩算法。和传统的JPEG格式相比,这两种格式在观看效果更好的同时,占用的空间还更小。
AI还能用来图片压缩?
AI技术风头正盛,不少人也动起来了将其运用在图片压缩的想法,来自瑞典的Matthias Bühlmann率先进行了大胆尝试。
他选择了免费开源的Stable Diffusion,使用软件的VAE功能将图片编码到潜在空间表征(atent space representation)。在潜在空间表征下,图片分辨率变低了,但是色彩精度却提高了。更让他吃惊的是,VAE还能将潜在空间表征的图片再解码回图片原来的样子。
我的表情包为什么变绿了?从“电子包浆”带你看图片压缩的演变!图片来源/Matthias Bühlmann
最终,Matthias将一张未经压缩的768kB的图片压缩到了5kB。而我们肉眼可见地发现:同样是把图片压缩到这个大小,JPEG和WebP的压缩损失非常明显。
由此可见,将AI运用在图片压缩上的潜力还是非常可观的。图片处理技术不断更新迭代的现在,仍然存在非常多值得探讨的问题,除了图片压缩算法,图像采集也是行业的热点之一。如果你对CS和图片处理有兴趣,下面的课题很适合你去探索!
课题介绍
研究方向:  自动对焦系统中无参考图像的清晰度鉴别
相关学科:物理学;计算机科学技术
课题介绍:在图像采集过程中,失真是不可避免的。模糊失真是降低图像质量的最重要因素之一。本课题的目的是探索重新对焦算法中的关键清晰度判别函数,即将图像的清晰度可视化为数学函数,为不同情况选择合适的清晰度判别函数。
导师介绍
南京理工大学和加州大学洛杉矶分校公派联培博士;
发表SCI论文十余篇,包含多篇ESI高倍引和热点论文;
研究方向主要为计算成像,生物医学成像,算法编程。
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