壓縮失真（英語：Compression artifact），是媒體（包括圖像、音訊和影片）在使用破壞性資料壓縮之后產(chǎn)生的明顯失真。
破壞性資料壓縮在壓縮的過程中，為了使數(shù)據(jù)變得足夠簡化而能保存在一定的磁盤空間或是為了在一定的帶寬限制（即媒體傳輸或串流的數(shù)據(jù)速率或比特率）中傳輸，而舍棄了部分的資料。如果壓縮程序不能使用壓縮過的版本產(chǎn)生足夠的數(shù)據(jù)還原壓縮前的數(shù)據(jù)，便會導致品質(zhì)減少或是產(chǎn)生失真。或者說，使用的壓縮算法可能不能足夠聰明的辨別某些小地方的失真，而這些往往會令人感覺討厭。
壓縮失真出現(xiàn)在許多的媒體中，例如DVD，以及一些常見的電腦文件格式，如JPEG、MP3或MPEG文件，以及某些其他形式的光碟，例如索尼的MiniDisc格式。另外，一些未經(jīng)過壓縮的媒體格式（諸如鐳射影碟、CDDA以及WAV文件）或是非破壞性資料壓縮媒體（諸如FLAC或PNG）并不會有壓縮失真。
在設(shè)計一個破壞性資料壓縮算法時，盡量減少可察覺的失真是一個很關(guān)鍵的目標。然而，這些失真有時也被“有意”的應(yīng)用在藝術(shù)相關(guān)目的，即一種被稱為故障藝術(shù)或資料狂舞的藝術(shù)風格。
從技術(shù)上的角度來說，壓縮失真是一種特別類型的數(shù)據(jù)錯誤，這種錯誤通常是因為破壞性資料壓縮中的量化而產(chǎn)生的結(jié)果。
圖像
在使用基于區(qū)塊的編碼算法進行量化時，像是在使用JPEG壓縮的圖像中，有可能出現(xiàn)幾種類型的失真。
??振鈴效應(yīng)
??輪廓
??色調(diào)分離
??沿著彎曲的邊緣有階梯狀的噪聲（混疊）
??方塊效應(yīng)
另外使用模式匹配來刪除重復或相似資料的破壞性資料壓縮算法應(yīng)用在文字印刷時，很有可能產(chǎn)生難以檢測的印刷錯誤。例如：數(shù)字“6”和“8”可能會被算法誤換。這樣的現(xiàn)象曾經(jīng)發(fā)在某一些使用JBIG2的影印機上。
方塊效應(yīng)
在低比特率時，任何基于區(qū)塊的破壞性資料壓縮算法皆會在像素區(qū)塊與區(qū)塊之間的邊界上產(chǎn)生可見的失真。這些邊界可以是變換區(qū)塊邊界，預(yù)測區(qū)塊邊界，或是兩者皆是，也可能與宏區(qū)塊邊界同時發(fā)生。不論失真的原因是什么，宏區(qū)塊這一個詞很經(jīng)常被使用。另外這個現(xiàn)象也被稱為平鋪，拼接，像素化，縫制，及國際象棋盤化。
方塊效應(yīng)是過度的區(qū)塊變換編碼原則而產(chǎn)生的。將變換（例如離散余弦變換）應(yīng)用在一個區(qū)塊的像素上，并且為了實現(xiàn)破壞性資料壓縮，每一個區(qū)塊的轉(zhuǎn)換系數(shù)皆被量化。當我們使用越低的比特率時，這些系數(shù)就會被越粗略的儲存并且會有越多的系數(shù)被量化為零。據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，圖像資料一般而言低頻率的成分比高頻率的成分多，因此在量化之后資料中低頻率的部分一般會有較多被保留下來，這個現(xiàn)象會導致模糊和低分辨率分區(qū)的出現(xiàn)。在最極端的狀況下，只會有頻率為零（直流）的系數(shù)被保留下來（該直流系數(shù)就是這個分區(qū)的平均顏色），也就是說這個變換區(qū)塊在重建后只有一個單一的顏色。
因為這個量化的處理過程是被單獨的應(yīng)用在每一個區(qū)塊，所以相鄰區(qū)塊系數(shù)的量化皆不同。這個現(xiàn)象導致在區(qū)塊邊界上出現(xiàn)不連續(xù)。這個現(xiàn)象在顏色變化平緩的地方最明顯，因為這些地方比較少有可以這蓋這個現(xiàn)象的圖像內(nèi)容。
抑制圖像失真
已經(jīng)有各種不同的方法被提出來解決圖像壓縮產(chǎn)生的影響，但因為了使用標準化的壓縮/解壓縮技術(shù)，并保留壓縮技術(shù)的優(yōu)點（例如：較低的傳輸和儲存成本），這些方法當中大部分關(guān)注于圖像的“后處理”；也就是說，在觀看者收到或觀看圖像時進行圖像的處理。目前沒有任何一個后處理技術(shù)顯示出能在所有的情況下提高圖像的品質(zhì)；因此，沒有一個方法被廣泛地接受，然而仍有一些方法被實作并應(yīng)用在一些專有的系統(tǒng)中。例如在許多的照片編輯軟件中有內(nèi)建專有抑制JPEG失真的算法。一些消費性產(chǎn)品中往往稱這些后處理程序為“MPEG噪聲抑制”。
影片
當使用運動預(yù)測的方式進行壓縮時，如MPEG-1、MPEG-2或MPEG-4，壓縮失真常常會停留在幾個解壓縮出來相依的幀上，并且會隨著圖像的光流移動，形成一種特別的效果，像是煤塵在畫面中隨著物體移動。
在已壓縮位元流中的數(shù)據(jù)錯誤，可能來自于傳輸錯誤，可以導致類似嚴重量化誤差的錯誤，甚至在短時間內(nèi)完全的打斷數(shù)據(jù)串流的解析，造成圖片的崩潰。當嚴重的錯誤發(fā)生在位元流中，一段時間內(nèi)解碼器仍然持續(xù)運作并更新受損的影像，便造成鬼影現(xiàn)象并持續(xù)解碼到下一個獨立壓縮的幀為止。在MPEG影像編碼中，這些獨立的幀被稱為“節(jié)點圖像”（I畫格），其中的I表示Intra。在下一個節(jié)點圖像到達以前，解碼器可以執(zhí)行錯誤隱蔽。
運動補償區(qū)塊邊界失真
區(qū)塊邊界的不連續(xù)性可能發(fā)生在運動補償預(yù)測區(qū)塊的邊緣。在運動補償影像壓縮中，當前畫格是借由前幾個已解碼的幀中國移動通信集團的區(qū)塊來預(yù)測的。如果兩個鄰近的區(qū)塊使用不同的運動向量，則在這兩個區(qū)塊的邊緣之間就會出現(xiàn)不連續(xù)的現(xiàn)象。
蚊式噪聲
影像的壓縮失真包括靜態(tài)組成圖像壓縮的累積結(jié)果，例如振鈴效應(yīng)或是其他邊緣失真（在連續(xù)的靜態(tài)影像中在邊緣附近產(chǎn)生連續(xù)閃爍模糊的小點），被稱為蚊式轟炸機噪聲，因為它們就像蚊子蜂擁到該物體的周圍。
抑制影像失真
在區(qū)塊邊緣的失真可以透過去區(qū)塊濾波器抑制。而當在靜止圖像編碼中，我們也可以將去區(qū)塊濾波器應(yīng)用在解碼器的輸出做為后處理。
在閉環(huán)預(yù)測的運動預(yù)測影像編碼中，編碼器使用解碼器的輸出作為對未來幾幀預(yù)測的參考。為此，這個編碼在概念上整合了一個解碼器。如果這個“解碼器”中進行去區(qū)塊的處理，則經(jīng)過去區(qū)塊的畫格被使用為運動補償?shù)膮⒖籍嫺瘢绱丝梢越栌杀苊饪鐜瑐鬟f方塊效應(yīng)來改善編碼效率。這樣的設(shè)計被稱為“在環(huán)去區(qū)塊濾波器”。標準中訂定使用在環(huán)去區(qū)塊濾波器的包括VC-1，H.263Annex J，H.264/AVC和H.265/HEVC。
音訊
破壞性音訊壓縮一般與心理聲學模型（人類聽覺模型）一起被使用。破壞性音訊壓縮通常涉及使用時域/頻域變換，例如改進的離散余弦變換。基于心理聲學模型，我們可以利用遮蔽效應(yīng)，像是頻域遮蔽及時域遮蔽，使得不會記錄到不會被注意到的聲音。例如，在一般情況下，人類不能察覺到一個與音量較大的聲音同時出現(xiàn)的微小聲音。破壞性壓縮技術(shù)可能可以識別出這個微小的聲音并嘗試將其移除。此外，量化噪聲也會因被其他更為明顯的聲音遮蓋而“隱藏”。在低壓縮率的時候，我們可以使用較保守的心理聲學模型及較小的區(qū)塊大小。
當心理聲學模型不準確時、變換區(qū)塊大小受限時、或使用積極的壓縮時，這些情況下可能會導致壓縮失真。在壓縮音訊中的壓縮失真通常表現(xiàn)為振鈴效應(yīng)、預(yù)回聲、birdie artifacts、中斷、破損或是雜音。
要觀察音訊壓縮失真的一個好方法是聽在相對高度壓縮音訊檔案（例如96kbps MP3）中的“觀眾喝采鼓掌聲”。在一般情況下，具有音樂性的聲音中有較多的重復波形和較容易預(yù)測的音量變化，然而鼓掌基本上是隨機的，因此難以被壓縮。因此可以在一個高度壓縮后的鼓掌聲中清楚地觀察到“metallic ringing”和其他的壓縮失真現(xiàn)象。
藝術(shù)上的應(yīng)用
壓縮失真可以被刻意的用作一種視覺風格，有時也稱為故障藝術(shù)。例如在靜止的圖像使用刻意的JPEG失真作為圖片風格的基礎(chǔ)。一個例子是由德國攝影師托馬斯拉夫的《Jpegs》，
在影像藝術(shù)中，一種技術(shù)是datamoshing，其中是利用兩個不同的影片畫格交錯，以致于兩個畫格中間的幀是由兩個不同的影片來源內(nèi)插出來的。另一種技術(shù)則是簡單地從一個有損影片格式轉(zhuǎn)碼至另一個，這個技術(shù)利用了不同的影片編碼器在對運動及色彩資訊處理上的差異。這個技術(shù)被使用在藝術(shù)家Bertrand Planes在2006年與Christian Jacquemin合作；以及和DivXPrime、Sven K?nig、Takeshi Murata、Jacques Perconte 和 Paul B. Davis等人于Paperrad合作。最近也使用在 David OReilly 的作品，和Chairlift與Kanye West的音樂錄影帶。
參考資料 >