JPEG 2000

Перейти к навигацииПерейти к поиску
JPEG2000
Изображение логотипа
Расширение.jp2, .j2k, .jpf, .jpm, .jpg2, .j2c, .jpc, .jpx или .mj2
MIME-типimage/jp2[1] и image/jpm[2]
РазработчикОбъединённая группа экспертов по фотографии
Тип форматаГрафический формат
Стандарт(ы) ISO/IEC 15444
Сайтjpeg.org/jpeg2000/ (англ.)
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

JPEG 2000 (или jp2) — графический формат, который вместо дискретного косинусного преобразования, применяемого в формате JPEG, использует технологию вейвлет-преобразования, основывающуюся на представлении сигнала в виде суперпозиции базовых функций — волновых пакетов.

В результате такой компрессии изображение получается более гладким и чётким, а размер файла по сравнению с JPEG при одинаковом качестве оказывается меньшим. JPEG 2000 полностью свободен от главного недостатка своего предшественника: благодаря использованию вейвлетов, изображения, сохранённые в этом формате, при высоких степенях сжатия не содержат артефактов в виде «решётки» из блоков размером 8х8 пикселей. Формат JPEG 2000 так же, как и JPEG, поддерживает так называемое «прогрессивное сжатие», позволяющее по мере загрузки видеть сначала размытое, а затем — всё более чёткое изображение.

По состоянию на 2018 год так и не получил широкого распространения. Это вызвано многими причинами, в своё время повлиявшими на принятие стандарта. К их числу относятся сложность реализации и требовательность к памяти[3].

Достоинства

Сравнение JPEG и JPEG 2000

Основные достоинства JPEG 2000 по сравнению с JPEG:

  • Масштабируемость фрагментов изображений: JPEG 2000 обеспечивает бесшовное сжатие разных компонентов изображения, с каждым компонентом хранится от 1 до 16 бит на семпл. Благодаря разбиению на блоки можно хранить изображения разных разрешений в одном кодовом потоке.
  • Произвольный доступ к кодовому потоку, также иногда называемый доступом к областям интереса[англ.]: кодовый поток JPEG 2000 обеспечивает несколько механизмов для поддержки произвольного доступа, также поддерживается несколько степеней разбиения на части (области интереса).
  • Гибкий формат файла: форматы файлов JP2 и JPX обеспечивают хранение информации о цветовых пространствах, метаданных и информации для согласованного доступа в сетевых приложениях, взаимодействующих с помощью протокола JPEG Part 9 JPIP.

Другие достоинства JPEG 2000 представлены на официальной странице.

Родственные стандарты

К стандарту JPEG 2000 имеется несколько дополнений, некоторые из них ещё не реализованы, среди которых:

  • ISO/IEC 15444-2:2000 — дополнительные функциональные возможности, такие как сеточное квантование, расширенный формат файла и дополнительные преобразования цветовых пространств;
  • ISO/IEC 15444-4:2000 — тестирование ссылок;
  • ISO/IEC 15444-6:2000 — составной формат файлов изображения, позволяет сжимать одновременно текст и изображение;
  • JPSEC — расширение для безопасной передачи изображений (обсуждается в ISO);
  • JPIP — основанный на соединении просмотр изображений (обсуждается в ISO).

Приложения JPEG 2000

Основные области применения этого стандарта:

  • цифровой кинематограф;
  • Для хранения фотографии владельца в биометрических паспортах (на момент 08.03.2013 для сжатия используется JasPer 1.6)
  • Библиотека Конгресса США использует JPEG 2000 как один из форматов для хранения оцифрованных версий географических карт.[4]

Сходства с компрессором ICER

JPEG 2000 во многом сходен с форматом сжатия изображений ICER, используемым NASA для сжатия изображений в космических экспериментах.

ICER также основан на вейвлетах и обеспечивает:

ICER в целом обеспечивает сжатие, сравнимое с JPEG 2000.

Функциональные возможности ICER, сходные с JPEG 2000, состоят в том, что оба компрессора:

  • обеспечивают разбиение изображения на блоки для увеличения эффективности сжатия, позволяя более эффективно использовать канал связи, оперативную память и процессорное время;
  • позволяют варьировать степень сжатия в зависимости от размера изображения (в байтах);
  • позволяют варьировать степень сжатия в зависимости от качества (хотя ICER варьирует степень сжатия с 1%-й погрешностью).

Различия между ICER и JPEG 2000:

  • JPEG 2000 использует арифметику с плавающей запятой, ICER — только целочисленную арифметику;
  • ICER использует модифицированный LOCO-компрессор для сжатия без потерь;
  • JPEG 2000 использует несколько разных моделей сжатия без потерь, с помощью переключения вейвлет-компрессора в режим сжатия без потерь;
  • ICER и JPEG 2000 используют разные цветовые пространства.

Правовые споры

JPEG 2000 не является свободным от патентованных алгоритмов компрессии, но усилиями комитета JPEG достигнуто согласие, что в составе этого формата они могут использоваться бесплатно:[5]

Всегда одним из самых больших преимуществ стандартов, выпущенных комитетом JPEG, было то, что они могут быть реализованы в базовой конфигурации без каких-либо лицензионных выплат. Новый стандарт JPEG 2000 был подготовлен с учётом этой возможности, согласие было достигнуто между 20 большими организациями — держателями большинства патентов в области сжатия, что позволило использовать их интеллектуальную собственность в составе реализации стандарта без лицензионных выплат.

Артефакты, возникающие при сжатии

Артефакты, возникающие при сжатии по алгоритму JPEG 2000 с высокой степенью компрессии (потерь), качественно мало отличаются от артефактов, возникающих при сжатии компрессором JPEG — в тех местах, где оригинальное изображение имело плавные цветопереходы, они становятся ещё более плавными (размытыми); в тех же местах, где были резкие переходы яркости или цвета (участки изображения с высокой контрастностью), возникает характерный артефакт в виде яркого контура, обрамляющего границу перехода, незначительно (на пару пикселов) отступающего от более тёмного участка перехода. Различия в артефактах — нет сетки в 8 на 8 пикселей; не искажаются цвета мелких деталей, сильно отличающихся по цвету от фона; артефакты, характерные для JPEG 2000, становятся заметными при больших, чем в случае JPEG, степенях сжатия.

Сравнение с PNG

Хотя формат JPEG 2000 поддерживает сжатие без потерь, он не призван полностью заменить собой формат PNG, который является одним из наиболее часто используемых[] на сегодня[] для этой цели.

Формат PNG (Portable Network Graphics) поддерживает некоторые функции, такие как прозрачность. В аспектах, связанных со сжатием без потерь, у PNG относительно лучшая программная поддержка и функциональность, потому он более приемлем для хранения изображений без потерь исходного качества.

Некорректное сравнение PNG и JPEG 2000 очень часто приводит к путанице и непониманию реального предназначения форматов. JPEG 2000 изначально разрабатывался как очень гибкая платформа для замены JPEG и частично — TIFF с возможностью сохранения 16bit, с сжатием как с потерями, так и без потерь.

PNG разрабатывался как замена GIF для работы c графикой.

См. также

Примечания

  1. ↑ http://www.iana.org/assignments/media-types/image/jp2
  2. ↑ http://www.iana.org/assignments/media-types/image/jpm
  3. ↑ Why JPEG 2000 Never Took Off - ANSI Blog. Дата обращения: 15 декабря 2018. Архивировано 16 декабря 2018 года.
  4. ↑ How to View (American Memory from the Library of Congress) (англ.) (2014). Дата обращения: 3 февраля 2014. Архивировано 26 января 2014 года.
  5. ↑ Welcome to JPEG Архивировано 14 июля 2007 года..

Литература

  • Jin Li. Image Compression: The Mathematics of JPEG 2000 (англ.) // Modern Signal Processing. — MSRI Publications, 2003. — Vol. 46. — P. 185—221.
  • Taubman, David S. and Marcellin, Michael W. JPEG 2000: Image Compression Fundamentals, Standards and Practice. — Kluwer Academic Publishers, 2001. — 776 p. — ISBN 079237519X.

Ссылки