Compressor/Descompressor de Imagens (Estilo JPEG)

Uma implementação em C do pipeline de compressão e descompressão de imagens, aplicando conceitos fundamentais do padrão JPEG em arquivos de formato BMP.

Índice

• Sobre o Projeto
  • Fluxo de Compressão
  • Fluxo de Descompressão
• Principais Funcionalidades
• Estrutura do Projeto
• Começando
  • Pré-requisitos
  • Compilação
  • Execução

Sobre o Projeto

Este projeto foi desenvolvido para explorar e aplicar as etapas clássicas de compressão de imagem com perdas. Ele lê uma imagem BMP não compactada, a processa através de um pipeline de compressão e gera um arquivo binário customizado (.bin). O processo inverso também é implementado, reconstruindo a imagem a partir do arquivo compactado.

Fluxo de Compressão

BMP  ->  RGB para YCbCr  ->  Downsampling 4:2:0  ->  DCT  ->  Quantização  ->  Codificação (RLE + Huffman)  ->  Arquivo .bin

Fluxo de Descompressão

Arquivo .bin  ->  Decodificação (RLE + Huffman)  ->  Dequantização  ->  DCT Inversa  ->  Upsampling  ->  YCbCr para RGB  ->  BMP

Principais Funcionalidades

• Conversão de Cores: Converte imagens do espaço de cores RGB para YCbCr, separando luminância (Y) de crominância (Cb, Cr).
• Subamostragem (Downsampling): Aplica o downsampling de crominância 4:2:0 para reduzir a quantidade de dados de cor, explorando a menor sensibilidade do olho humano a variações de cor.
• Transformada Discreta de Cosseno (DCT): Processa a imagem em blocos 8x8, transformando dados espaciais em dados de frequência, o que concentra a maior parte da energia nos coeficientes de baixa frequência.
• Quantização: Reduz a precisão dos coeficientes da DCT, descartando informações menos perceptíveis. Esta é a principal etapa de compressão com perdas.
• Codificação Entrópica:
  • RLE (Run-Length Encoding) para os coeficientes AC, compactando sequências de zeros.
  • Codificação Huffman para os coeficientes DC e os valores resultantes do RLE, atribuindo códigos menores aos valores mais frequentes. Usamos uma tabela pronta.

📂 Estrutura do Projeto

O código-fonte está organizado de forma modular para separar as responsabilidades do compressor, do descompressor e do código comum.

.
├── imgs/                   # Imagens .bmp válidas para testar
├── src/
│   ├── compressor/         # Lógica exclusiva da compressão
│   ├── descompressor/      # Lógica exclusiva da descompressão
│   └── common/             # Funções e estruturas compartilhadas
└── Makefile

Começando

Siga as instruções abaixo para compilar e executar o projeto em um ambiente Linux.

Pré-requisitos

• GCC (GNU Compiler Collection)
• Make

Compilação

Use o Makefile para compilar o projeto. Os binários serão gerados em um novo diretório bin/.

# Compila o compressor e o descompressor
make

# Para limpar os arquivos gerados (binários e objetos)
make clean

Execução

Após a compilação, use os executáveis compressor e decompressor conforme os exemplos abaixo.

Para Comprimir

./bin/compressor -i <caminho_imagem_entrada.bmp> -o <caminho_arquivo_saida.bin>

Exemplo:

./bin/compressor -i imagens/exemplo.bmp -o saida/exemplo.bin

Para Descomprimir

./bin/decompressor -i <caminho_arquivo_entrada.bin> -o <caminho_imagem_saida.bmp>

Exemplo:

./bin/decompressor -i saida/exemplo.bin -o imagens/exemplo_reconstruido.bmp

Nota 1: Arquivos .bmp devem ter dimensão (largura e altura) múltiplas de 8, além de terem 24 bits de cor para cada pixel e tamanho do cabecalho de 54 bytes.

Nota 2: Certifique-se de que os diretórios de entrada e saída existam e que você tenha permissões de leitura/escrita.