% TP CoCodages JPEG et MPEG-2 - 3SN-M - 2022

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% Fonction de compression JPEG d'une image
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% [I_Codee,Poids,Compression,nb_coeffs_AC,nb_coeffs_DC] = 
%                        CompressionJPEG(I_Origine,canal,methode,F_Qualite)
%
% sorties : I_Codee = image de DCT quantifiee
%           Poids = poids de l'image d'origine en ko pour les differentes
%                   etapes de la compression
%           Compression = taux de compression final
%           nb_coeffs_AC = nombre de coefficients AC dans l'image compressee
%           nb_coeffs_DC = nombre de coefficients DC dans l'image compressee
% 
% entrees : I_Origine = image originale (ou residuelle)
%           canal = canal pour le choix de la table de quantification :
%                   'Luminance', 'Chrominance' ou 'Residu'
%           methode = methode de calcul de la DCT : 'Matlab' ou 'Rapide'
%           F_Qualite = facteur de qualite pour la compression
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% Fonctions a coder/utiliser : DCT2DParBlocs.m
%                              QuantificationDCT.m
%                              CodageEntropique.m
%                              CoefficientsACDC.m
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function [I_Codee, Poids, Compression, nb_coeffs_AC, nb_coeffs_DC] = CompressionJPEG(I_Origine, canal, methode, F_Qualite)
    
    taille_bloc = 8;
    sens = "Direct";

    % calcul de la DCT
    I_DCT = DCT2DParBlocs(sens, I_Origine, methode, taille_bloc);

    % quantification
    I_Codee = QuantificationDCT(sens, I_DCT, canal, F_Qualite, taille_bloc);
    
    % calcul des coeffs AC DC
    [Coeff_AC, Coeff_DC] = CoefficientsACDC(I_Codee, taille_bloc);

    % bidule sur les coeffs
    nb_coeffs_AC = length(Coeff_AC);
    nb_coeffs_DC = length(Coeff_DC);

    [Poids_AC, ~] = CodageEntropique(Coeff_AC);
    [Poids_DC, ~] = CodageEntropique(Coeff_DC);
    
    Poids.H_JPEG = Poids_AC + Poids_DC;
    Poids.Origine = numel(I_Origine) / 1024;
    Compression = 100 * (1 - Poids.H_JPEG / Poids.Origine);
    
end

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% Fonction de recuperation des coefficients AC/DC de la DCT par blocs
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%[Coeff_AC_Image, Coeff_DC_Image] = CoefficientsACDC(I_Quant, taille_bloc)
%
% sortie : Coeff_AC = vecteur reunissant tous les coefficients AC de 
%                     l'image jusqu'au dernier coefficient non nul 
%                     (taille variable)
%          Coeff_DC = vecteur reunissant tous les coefficients DC de
%                     l'image (taille fixe) 
% 
% entree : I_Quant = Image de DCT quantifiee
%          taille_bloc = taille des blocs pour la DCT (ici 8x8)
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function [Coeff_AC, Coeff_DC] = CoefficientsACDC(I_Quant, taille_bloc)
   
    fun = @(block_struct) ParcoursBlocZigzag(block_struct.data, taille_bloc*taille_bloc);
    zigzag = blockproc(I_Quant, [taille_bloc taille_bloc], fun);

    % on réarange nos blocs
    zigzag = reshape(zigzag', taille_bloc*taille_bloc, [])';

    % on extrait les coeffs
    Coeff_DC = zigzag(:, 1);
    Coeff_AC = zigzag(:, 2:end);

    % on suppr les zeros
    Coeff_AC_nz = [];
    for i = 1:size(Coeff_AC, 1)
        last_non_zero = find(Coeff_AC(i, :), 1, 'last');
        next_bloc = [Coeff_AC(i, 1:last_non_zero), 1000];
        Coeff_AC_nz = cat(2, Coeff_AC_nz, next_bloc);
    end
    Coeff_AC = Coeff_AC_nz';

end

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% Fonction de parcours d'un bloc en zigzag pour recuperer les coefficients
% AC/DC de la DCT
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% Vecteur_zigzag = ParcoursBlocZigzag(Bloc_DCT,nb_pixels)
%
% sortie : Vecteur_zigzag = vecteur des coefficients DC/AC ordonnes du bloc
% 
% entrée : Bloc_DCT = DCT du bloc courant
%          nb_pixels = nombre de pixels dans le bloc
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function Vecteur_zigzag = ParcoursBlocZigzag(Bloc_DCT,nb_pixels)
    % Initialisation du vecteur qui contiendra les coefficients
    Vecteur_zigzag = zeros(1,nb_pixels);
    % Remplissage en partant du debut et de la fin
    for k = 1:nb_pixels/2
        n = ceil(sqrt(2*k+1/4)-0.5);
        temp = k - n*(n-1)/2;
        if (mod(n,2) < 1)
            i = temp; 
        else
            i = n + 1 - temp;
        end
        j = n + 1 - i;
        % Positionnement des coefficients dans le vecteur
        Vecteur_zigzag(k) = Bloc_DCT(i,j);
        Vecteur_zigzag(65-k) = Bloc_DCT(9-j,9-i);
    end
end