JPEG 2000

JPEG 2000 (sau jp2 ) este un format grafic care folosește tehnologia transformării wavelet în loc de transformarea cosinus discretă utilizată în formatul JPEG , bazată pe reprezentarea semnalului ca o suprapunere a funcțiilor de bază - pachete unde.

Ca urmare a unei astfel de compresii, imaginea este mai netedă și mai clară, iar dimensiunea fișierului este mai mică în comparație cu JPEG cu aceeași calitate. JPEG 2000 este complet lipsit de principalul dezavantaj al predecesorului său: datorită utilizării wavelet-urilor, imaginile salvate în acest format, la rapoarte de compresie ridicate, nu conțin artefacte sub forma unei „rețele” de blocuri de 8x8 pixeli. Formatul JPEG 2000, ca și JPEG, acceptă așa-numita „compresie progresivă”, care vă permite să vedeți mai întâi o imagine neclară, apoi o imagine din ce în ce mai clară pe măsură ce se încarcă.

Din 2018, acesta nu a fost adoptat pe scară largă. Acest lucru se datorează multor motive care au influențat la un moment dat adoptarea standardului. Acestea includ complexitatea implementării și cerințele de memorie [3] .

Beneficii

Principalele avantaje ale JPEG 2000 față de JPEG:

• Compresie mai mare obținută prin utilizarea unei transformări wavelet discrete și a unei codări mai complexe a entropiei.

• Scalabilitate sub-imagine: JPEG 2000 comprimă fără probleme diferitele componente ale unei imagini, fiecare componentă stochând între 1 și 16 biți per probă . Datorită blocării, puteți stoca imagini de diferite rezoluții într-un singur flux de cod.

• Codestream Random Access, denumit uneori și acces ROI fluxul de cod JPEG 2000 oferă mai multe mecanisme pentru a sprijini accesul aleatoriu și sunt, de asemenea,

• Format de fișier flexibil: Formatele de fișiere JP2 și JPX stochează informații despre spațiul de culoare, metadate și informații pentru acces consecvent în aplicațiile de rețea care comunică folosind protocolul JPEG Part 9 JPIP.

Alte avantaje ale JPEG 2000 sunt prezentate pe pagina oficială.

Standarde înrudite

Există mai multe completări la standardul JPEG 2000, dintre care unele nu au fost încă implementate, inclusiv:

• ISO/IEC 15444-2 :2000 - funcționalitate suplimentară, cum ar fi cuantificarea grilei, formatul de fișier extins și conversiile suplimentare ale spațiului de culoare ;
• ISO/IEC 15444-4 :2000 - testarea legăturii;
• ISO/IEC 15444-6 :2000 - un format de fișier imagine compozit care vă permite să comprimați text și o imagine în același timp;
• JPSEC - Secure Image Transmission Extension (discutat în ISO);
• JPIP - Navigarea imaginilor bazată pe conexiune (discută în ISO).

Aplicații JPEG 2000

Principalele domenii de aplicare ale acestui standard sunt:

• cinema digital ;
• Pentru a stoca fotografia proprietarului în pașapoarte biometrice (începând cu 03.08.2013, JasPer 1.6 este utilizat pentru compresie)
• Biblioteca Congresului SUA folosește JPEG 2000 ca unul dintre formatele pentru stocarea versiunilor digitizate ale hărților. [patru]

Asemănări cu compresorul ICER

JPEG 2000 este similar în multe privințe cu formatul de compresie a imaginii ICER utilizat de NASA pentru a comprima imaginile în experimentele spațiale.

ICER se bazează, de asemenea, pe wavelets și oferă:

• codificare progresivă,
• compresie fără pierderi (spre deosebire de JPEG 2000, ICER utilizează un compresor LOCO -I ( Comprimare fără pierderi de complexitate scăzută a imaginilor ) modificat în acest mod), 
• compresie cu pierderi ,
• corectarea erorilor pentru a limita efectul pierderii de date în canalul de comunicație.

ICER oferă în general o compresie comparabilă cu JPEG 2000.

Funcționalitatea ICER, similară cu JPEG 2000, este aceea că ambele compresoare:

• oferă împărțirea imaginii în blocuri pentru a crește eficiența compresiei, permițând o utilizare mai eficientă a canalului de comunicație, a memoriei RAM și a timpului procesorului;
• vă permit să variați gradul de compresie în funcție de dimensiunea imaginii (în octeți );
• vă permit să variați raportul de compresie în funcție de calitate (deși ICER variază raportul de compresie cu o eroare de 1% ).

Diferențele dintre ICER și JPEG 2000:

• JPEG 2000 folosește aritmetica în virgulă mobilă , ICER numai aritmetica întregi;
• ICER utilizează un compresor LOCO modificat pentru compresie fără pierderi;
• JPEG 2000 utilizează mai multe modele diferite de compresie fără pierderi, prin comutarea compresorului wavelet în modul de compresie fără pierderi;
• ICER și JPEG 2000 utilizează spații de culoare diferite ;
• ICER în forma sa actuală comprimă imaginile monocrome mai bine decât imaginile color . .

Litigii juridice

JPEG 2000 nu este lipsit de algoritmi de compresie proprietari, dar comitetul JPEG a fost de acord că aceștia pot fi utilizați gratuit ca parte a acestui format: [5]

Întotdeauna unul dintre cele mai mari avantaje ale standardelor emise de comitetul JPEG a fost că acestea pot fi implementate într-o configurație de bază fără nicio taxă de licență. Noul standard JPEG 2000 a fost pregătit având în vedere această posibilitate, s-a ajuns la un acord între 20 de organizații mari - deținătorii majorității brevetelor în domeniul compresiei, care a permis ca proprietatea lor intelectuală să fie utilizată ca parte a implementării standardului fără redevențe.

Desigur, brevetele vagi și ascunse pot fi încă periculoase. Cu toate acestea, JPEG 2000 ar trebui considerat un format mai sigur decât, de exemplu, MP3, pentru care o astfel de muncă a fost efectuată la un nivel mult mai scăzut.

Artefacte de compresie

Artefactele care apar atunci când sunt comprimate folosind algoritmul JPEG 2000 cu un grad ridicat de compresie (pierderi) diferă calitativ puțin de artefactele care apar atunci când sunt comprimate cu un compresor JPEG - în acele locuri în care imaginea originală a avut tranziții netede de culoare, devin și mai fine ( neclară); în aceleași locuri în care au existat tranziții ascuțite de luminozitate sau culoare (zone ale imaginii cu contrast ridicat), un artefact caracteristic apare sub forma unui contur luminos care încadrează marginea tranziției, ușor (cu câțiva pixeli) retrăgându-se. din secțiunea mai întunecată a tranziției. Diferențe în artefacte - fără grilă de 8 pe 8 pixeli; culorile micilor detalii care diferă mult ca culoare de fundal nu sunt distorsionate; Artefactele caracteristice JPEG 2000 devin vizibile la rapoarte de compresie mai mari decât în ​​cazul JPEG.

Comparație cu PNG

Deși formatul JPEG 2000 acceptă compresia fără pierderi, nu este destinat să înlocuiască complet formatul PNG, care este unul dintre cele mai frecvent utilizate formate în acest scop astăzi.

Formatul PNG (Portable Network Graphics) acceptă unele caracteristici, cum ar fi transparența, pe care nu le face formatul JPEG 2000. În ceea ce privește compresia fără pierderi, PNG are suport și funcționalitate software relativ mai bune, deci este mai potrivit pentru stocarea imaginilor fără pierderi ale calitate originala.

O comparație incorectă a PNG și JPEG 2000 duce foarte adesea la confuzie și neînțelegere a scopului real al formatelor. JPEG 2000 a fost conceput inițial ca o platformă foarte flexibilă pentru a înlocui JPEG și parțial TIFF cu capacitatea de a salva 16 biți, cu compresie atât cu pierderi, cât și fără pierderi.

PNG a fost dezvoltat ca înlocuitor pentru GIF pentru a funcționa cu grafica.

Vezi și

• WebP
• jpeg xr
• JPEG
• JPEG-LS
• Motion JPEG 2000

Note

1. ↑ http://www.iana.org/assignments/media-types/image/jp2
2. ↑ http://www.iana.org/assignments/media-types/image/jpm
3. ↑ De ce JPEG 2000 nu a decolat - Blog ANSI . Consultat la 15 decembrie 2018. Arhivat din original la 16 decembrie 2018. (nedefinit)
4. ↑ Cum să vizualizați (American Memory de la Biblioteca Congresului)  ( 2014). Consultat la 3 februarie 2014. Arhivat din original la 26 ianuarie 2014.
5. ↑ Bun venit în JPEG Arhivat 14 iulie 2007. .

Literatură

• Jin Li. Compresia imaginii: matematica JPEG 2000  //  Procesarea modernă a semnalului. - Publicaţiile MSRI, 2003. - Vol. 46 . - P. 185-221 .
• Taubman, David S. și Marcellin, Michael W. JPEG 2000: Fundamentele, standardele și practicile privind compresia imaginii. - Kluwer Academic Publishers, 2001. - 776 p. — ISBN 079237519X .

Link -uri

• Site oficial  (engleză)
• Comparație a nouă codecuri JPEG 2000 în ceea ce privește calitatea rezultată
• Tot ce ați dorit întotdeauna să știți despre JPEG 2000  intoPIX , 2008
• Benchmarkuri și măsurători ale performanței JPEG2000 pe GPU (engleză) 2018
• Biblioteca OpenJPEG este un proiect open source pentru codecul JPEG 2000.