Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
JPEG 2000
JPEG JFIF и сравнение 2000.png
Сравнение JPEG 2000 с исходным форматом JPEG.
Расширение имени файла
.jp2 , .j2k , .jpf , .jpm , .jpg2 , .j2c , .jpc , .jpx , .mj2
Тип интернет-СМИ
изображение / jp2 , изображение / jpx , изображение / jpm , видео / mj2
Единый идентификатор типа (UTI)public.jpeg-2000
Магическое число00 00 00 0C 6A 50 20 20 0D 0A 87 0A
РазработанОбъединенная группа экспертов по фотографии
Тип форматаформат графического файла
СтандартISO / IEC 15444

JPEG 2000 ( JP2 ) - это стандарт сжатия изображений и система кодирования. Он был разработан с 1997 по 2000 год комитетом Joint Photographic Experts Group под председательством Тураджа Эбрахими (позже президента JPEG) [1] с намерением заменить их оригинальный стандарт JPEG на основе дискретного косинусного преобразования (DCT) (созданный в 1992 году) на недавно разработанный метод, основанный на вейвлетах . Стандартизированное расширение имени файла - .jp2 для файлов, соответствующих ISO / IEC 15444-1, и .jpx.для расширенных спецификаций части 2, опубликованных как ISO / IEC 15444-2. Зарегистрированные типы MIME определены в RFC 3745 . Для ISO / IEC 15444-1 это image / jp2 .

Потоки кода JPEG 2000 представляют собой области интереса, которые предлагают несколько механизмов для поддержки пространственного произвольного доступа или доступа в интересующую область с различной степенью детализации. Можно хранить разные части одного и того же изображения с разным качеством.

JPEG 2000 представляет собой дискретное вейвлет - преобразование (DWT) на основе стандарта сжатия , которая может быть адаптирована для визуализации движения сжатия видео с 2000 Motion JPEG расширения. Технология JPEG 2000 была выбрана в качестве стандарта кодирования видео для цифрового кино в 2004 году [2].

Цели стандарта [ править ]

Несмотря на то, что производительность сжатия JPEG 2000 несколько выше, чем у JPEG, основным преимуществом JPEG 2000 является значительная гибкость кодового потока. Кодовый поток, полученный после сжатия изображения с помощью JPEG 2000, является масштабируемым по своей природе, что означает, что его можно декодировать несколькими способами; например, усекая кодовый поток в любой точке, можно получить представление изображения с более низким разрешением или отношением сигнал / шум - см. масштабируемое сжатие . Упорядочивая кодовый поток различными способами, приложения могут добиться значительного увеличения производительности. Однако, как следствие этой гибкости, JPEG 2000 требует кодеков.сложные и требовательные к вычислениям. Другое отличие по сравнению с JPEG заключается в визуальных артефактах : JPEG 2000 создает только кольцевые артефакты , проявляющиеся в виде размытия и колец по краям изображения, тогда как JPEG создает как кольцевые артефакты, так и `` блокирующие '' артефакты из-за его 8x 8 блоков .

JPEG 2000 был опубликован как стандарт ISO , ISO / IEC 15444. Стоимость получения всех документов по стандарту оценивается в 2718 швейцарских франков (примерно 2700 долларов США). [3] По состоянию на 2017 год JPEG 2000 не получил широкой поддержки в веб-браузерах (кроме Safari) и, следовательно, обычно не используется в Интернете .

Улучшения по сравнению со стандартом JPEG 1992 г. [ править ]

Демонстрация сверху вниз артефактов сжатия JPEG 2000. Цифры указывают на используемую степень сжатия.

Представление с несколькими разрешениями [ править ]

JPEG 2000 разбивает изображение на представление с несколькими разрешениями в процессе сжатия. Это представление пирамиды можно использовать для других целей представления изображений помимо сжатия.

Прогрессивная передача по пикселям и точности разрешения [ править ]

Эти функции более известны как прогрессивное декодирование и масштабируемость отношения сигнал / шум (SNR) . JPEG 2000 обеспечивает эффективную организацию потока кода, которая является прогрессивной по точности пикселей и по разрешению изображения (или по размеру изображения). Таким образом, после того, как будет получена меньшая часть всего файла, зритель сможет увидеть версию окончательного изображения в более низком качестве. Затем качество постепенно улучшается за счет загрузки большего количества битов данных из источника.

Выбор сжатия без потерь или с потерями [ править ]

Как и стандарт JPEG без потерь [4], стандарт JPEG 2000 обеспечивает сжатие без потерь и с потерями в единой архитектуре сжатия. Сжатие без потерь обеспечивается за счет использования обратимого целочисленного вейвлет-преобразования в JPEG 2000.

Устойчивость к ошибкам [ править ]

Как и JPEG 1992, JPEG 2000 устойчив к битовым ошибкам, вызванным зашумленными каналами связи из-за кодирования данных в относительно небольших независимых блоках.

Гибкий формат файла [ править ]

Форматы файлов JP2 и JPX позволяют обрабатывать информацию о цветовом пространстве, метаданные и обеспечивать интерактивность в сетевых приложениях, как это разработано в протоколе JPEG Part 9 JPIP.

Поддержка расширенного динамического диапазона [ править ]

JPEG 2000 поддерживает битовую глубину от 1 до 38 бит на компонент. Поддерживаемые цветовые пространства включают монохромный, 3 типа YCbCr, sRGB, PhotoYCC , CMY (K), YCCK и CIELab. Позже он также добавил поддержку CIEJab, e-sRGB, ROMM, YPbPr и других. [5]

Пространственная информация бокового канала [ править ]

Полная поддержка прозрачности и альфа-плоскостей.

Система кодирования изображений JPEG 2000 - Детали [ править ]

Система кодирования изображений JPEG 2000 (ISO / IEC 15444) состоит из следующих частей:

Система кодирования изображений JPEG 2000 - Части [6] [7]
ЧастьЧислопубличная дата выпускаПоследние
amend-
Мент		Идентичные
МСЭ-Т
стандарт		ЗаголовокОписание
Первое
издание		Текущая
редакция
Часть 1ИСО / МЭК 15444-12000 г.2016 [8]T.800Базовая система кодированияосновные характеристики сжатия JPEG 2000 ( .jp2 )
Часть 2ИСО / МЭК 15444-22004 г.2004 г.2015 [9]Т.801Расширения( .jpx , .jpf , с плавающей точкой )
Часть 3.ИСО / МЭК 15444-32002 г.2007 г.2010 [10]Т.802Motion JPEG 2000( .mj2 )
Часть 4ИСО / МЭК 15444-42002 г.2004 [11]Т.803Тестирование на соответствие
Часть 5.ИСО / МЭК 15444-52003 г.2015 [12]Т.804Справочное программное обеспечениеРеализации Java и C
Часть 6ИСО / МЭК 15444-62003 г.2016 [13]Т.805Формат файла составного изображения( .jpm ), например, для обработки документов, для допечатной подготовки и работы с факсом.
Часть 7.заброшенный [6]Руководство по минимальной поддерживающей функции ISO / IEC 15444-1 [14](Технический отчет о минимальных вспомогательных функциях [15] )
Часть 8ИСО / МЭК 15444-82007 г.2007 г.2008 [16]Т.807Защищенный JPEG 2000JPSEC (аспекты безопасности)
Часть 9ИСО / МЭК 15444-92005 г.2005 г.2014 [17]Т.808Инструменты интерактивности, API и протоколыJPIP (интерактивные протоколы и API)
Часть 10.ИСО / МЭК 15444-102008 г.2011 [18]Т.809Расширения для трехмерных данныхJP3D (объемное изображение)
Часть 11ИСО / МЭК 15444-112007 г.2007 г.2013 [19]T.810БеспроводнойJPWL (беспроводные приложения)
Часть 12ISO / IEC 15444-12
(отозван в 2017 г.)		2004 г.2015 [20]Базовый формат медиафайлов ISO
Часть 13.ИСО / МЭК 15444-132008 г.2008 [21]T.812Кодировщик JPEG 2000 начального уровня
Часть 14.ИСО / МЭК 15444-142013 [22]T.813Структурное представление XML и справочная информацияJPXML [23]
Часть 15.ИСО / МЭК 15444-152019 г.2019 г.T.814JPEG 2000 с высокой пропускной способностью
Часть 16.ИСО / МЭК 15444-162019 г.2019 г.T.815Инкапсуляция изображений JPEG 2000 в ISO / IEC 23008-12

Техническое обсуждение [ править ]

Целью JPEG 2000 является не только улучшение производительности сжатия по сравнению с JPEG, но также добавление (или улучшение) таких функций, как масштабируемость и редактируемость. Улучшение производительности сжатия JPEG 2000 по сравнению с исходным стандартом JPEG на самом деле довольно скромное и обычно не должно быть основным фактором при оценке дизайна. JPEG 2000 поддерживает очень низкие и очень высокие степени сжатия. Способность дизайна обрабатывать очень большой диапазон эффективных битрейтов является одной из сильных сторон JPEG 2000. Например, для уменьшения количества бит в изображении ниже определенное количество, рекомендуется сделать с первым стандартом JPEG, чтобы уменьшить разрешение входного изображения перед его кодированием. В этом нет необходимости при использовании JPEG 2000,потому что JPEG 2000 уже делает это автоматически благодаря своей структуре разложения с несколькими разрешениями. В следующих разделах описан алгоритм JPEG 2000.

Согласно KB, «текущая спецификация формата JP2 оставляет место для различных интерпретаций, когда дело доходит до поддержки профилей ICC и обработки информации о разрешении сетки». [24]

Преобразование компонентов цвета [ править ]

Первоначально изображения должны быть преобразованы из цветового пространства RGB в другое цветовое пространство, что приводит к трем компонентам , которые обрабатываются отдельно. Есть два возможных варианта:

  1. Необратимое преобразование цвета (ICT) использует хорошо известное цветовое пространство YC B C R. Он называется «необратимым», потому что должен быть реализован с плавающей запятой или с фиксированной точкой и вызывает ошибки округления.
  2. Обратимое преобразование цвета (RCT) использует измененное цветовое пространство YUV (почти такое же, как YCgCo ), которое не вносит ошибок квантования, поэтому оно полностью обратимо. Правильная реализация RCT требует, чтобы числа округлялись, как указано, и не могли быть точно выражены в матричной форме. Преобразования:

Компоненты цветности могут быть, но не обязательно, уменьшены в разрешении; Фактически, поскольку вейвлет-преобразование уже разделяет изображения на масштабы, понижающая дискретизация более эффективно обрабатывается путем отбрасывания самого тонкого вейвлет-масштаба. Этот шаг называется многокомпонентным преобразованием на языке JPEG 2000, поскольку его использование не ограничивается цветовой моделью RGB .

Плитка [ править ]

После преобразования цвета изображение разбивается на так называемые плитки , прямоугольные области изображения, которые преобразовываются и кодируются отдельно. Плитки могут быть любого размера, а также можно рассматривать все изображение как одну единую плитку. После выбора размера все плитки будут иметь одинаковый размер (кроме, возможно, правой и нижней границ). Разделение изображения на фрагменты имеет преимущество в том, что декодеру потребуется меньше памяти для декодирования изображения, и он может выбрать декодирование только выбранных фрагментов для достижения частичного декодирования изображения. Недостатком этого подхода является то, что качество изображения снижается из-за более низкого пикового отношения сигнал / шум . Использование большого количества плиток может создать эффект блокировки, аналогичный старому JPEG. Стандарт 1992 г.

Вейвлет-преобразование [ править ]

CDF 5/3 вейвлет, используемый для сжатия без потерь.
Пример вейвлет-преобразования, который используется в JPEG 2000. Это вейвлет-преобразование CDF 9/7 второго уровня .

Эти плитки затем преобразуются вейвлет до произвольной глубины, в отличие от JPEG 1992, который использует дискретное косинусное преобразование размером блока 8 × 8 . JPEG 2000 использует два разных вейвлет- преобразования:

  1. необратимый : вейвлет-преобразование CDF 9/7 (разработано Ингрид Добешис ). [25] Он называется «необратимым», потому что вносит шум квантования, который зависит от точности декодера.
  2. обратимый : округленная версия биортогонального вейвлет-преобразования ЛеГалла-Табатабаи (LGT) 5/3 [26] [25] [27] (разработанная Дидье Ле Галлом и Али Дж. Табатабаи). [28] Он использует только целочисленные коэффициенты, поэтому вывод не требует округления (квантования) и не вносит шума квантования. Он используется при кодировании без потерь.

Вейвлет-преобразования реализуются схемой подъема или сверткой .

Квантование [ править ]

После вейвлет-преобразования коэффициенты скалярно квантуются, чтобы уменьшить количество битов для их представления за счет качества. Результатом является набор целых чисел, которые необходимо закодировать побитно. Параметр, который можно изменить, чтобы установить окончательное качество, - это шаг квантования: чем больше шаг, тем сильнее сжатие и потеря качества. Если шаг квантования равен 1, квантование не выполняется (оно используется при сжатии без потерь).

Кодирование [ править ]

Результатом предыдущего процесса является набор поддиапазонов, которые представляют несколько шкал аппроксимации. Поддиапазон - это набор коэффициентов - действительных чисел, которые представляют аспекты изображения, связанные с определенным частотным диапазоном, а также пространственную область изображения.

Квантованные поддиапазоны далее разделяются на участки , прямоугольные области в вейвлет-области. Обычно они имеют размер, обеспечивающий эффективный доступ только к части (реконструированного) изображения, хотя это не является обязательным требованием.

Участки делятся на блоки кода . Блоки кода находятся в одном поддиапазоне и имеют одинаковые размеры, за исключением тех, которые расположены по краям изображения. Кодер должен кодировать биты всех квантованных коэффициентов кодового блока, начиная с наиболее значимых битов и переходя к менее значимым битам с помощью процесса, называемого схемой EBCOT . EBCOT здесь означает встроенное блочное кодирование с оптимальным усечением . В этом процессе кодирования каждая битовая плоскость кодового блока кодируется за три так называемых прохода кодирования.сначала кодируют биты (и знаки) незначительных коэффициентов со значимыми соседями (т. е. с 1-битами в более высоких битовых плоскостях), затем уточняющие биты значимых коэффициентов и, наконец, коэффициенты без значимых соседей. Эти три прохода называются проходом распространения значимости , уточнения величины и прохода очистки соответственно.

В режиме без потерь все битовые плоскости должны кодироваться EBCOT, и никакие битовые плоскости не могут быть отброшены.

Биты, выбранные этими проходами кодирования, затем кодируются двоичным арифметическим кодером , управляемым контекстом , а именно двоичным MQ-кодером (который также используется JBIG2 ). Контекст коэффициента формируется состоянием его восьми соседей в кодовом блоке.

Результатом является поток битов, который разбивается на пакеты, где выбранные группы пакетов проходят все кодовые блоки из зоны в одну неделимую единицу. Пакеты являются ключом к качественной масштабируемости (т. Е. Пакеты, содержащие менее значимые биты, могут быть отброшены для достижения более низких скоростей передачи и более высоких искажений).

Пакеты со всех поддиапазонов затем собираются в так называемые уровни . То, как пакеты создаются из проходов кодирования кодовых блоков, и, следовательно, какие пакеты будут содержать слой, не определяется стандартом JPEG 2000, но в целом кодек будет пытаться построить слои таким образом, чтобы изображение качество будет монотонно увеличиваться с каждым слоем, а искажение изображения будет уменьшаться от слоя к слою. Таким образом, уровни определяют прогрессию по качеству изображения в кодовом потоке.

Теперь проблема состоит в том, чтобы найти оптимальную длину пакета для всех кодовых блоков, которая минимизирует общее искажение таким образом, чтобы сгенерированная целевая скорость передачи данных была равна требуемой скорости передачи данных.

Хотя в стандарте не определена процедура выполнения этой формы оптимизации скорости / искажения , общая схема дается в одном из его многочисленных приложений: для каждого бита, закодированного кодером EBCOT, улучшение качества изображения, определяемое как среднеквадратичная ошибка, измеряется; это может быть реализовано с помощью простого алгоритма поиска в таблице. Кроме того, измеряется длина результирующего кодового потока. Это формирует для каждого кодового блока график в плоскости скорость-искажение, дающий качество изображения по длине битового потока. Оптимальный выбор для точек усечения, таким образом, для точек нарастания пакетов, затем задается путем определения критических уклоновэтих кривых и выбирая все те проходы кодирования, кривая которых на графике скорость-искажение круче, чем заданный критический наклон. Этот метод можно рассматривать как специальное приложение метода множителя Лагранжа, который используется для задач оптимизации при ограничениях. Множитель Лагранжа , как правило , обозначается через X, оказывается критический наклон, то ограничение требуемой целевой битрейт, а значение для оптимизации является общим искажением.

Пакеты могут быть переупорядочены почти произвольно в битовом потоке JPEG 2000; это дает кодировщику, а также серверам изображений высокую степень свободы.

Уже закодированные изображения могут быть отправлены по сетям с произвольной скоростью передачи данных с помощью последовательного последовательного кодирования. С другой стороны, компоненты цвета могут быть перемещены обратно в битовый поток; более низкие разрешения (соответствующие низкочастотным поддиапазонам) могут быть отправлены первыми для предварительного просмотра изображения. Наконец, пространственный просмотр больших изображений возможен путем выбора соответствующей плитки и / или раздела. Все эти операции не требуют перекодирования, а только операции побайтного копирования.

Степень сжатия [ править ]

На этом изображении показана (подчеркнутая) разница между изображением, сохраненным в формате JPEG 2000 (качество 50%), и оригиналом.
Сравнение JPEG, JPEG 2000, JPEG XR и HEIF с аналогичными размерами файлов.

По сравнению с предыдущим стандартом JPEG, JPEG 2000 обеспечивает типичное усиление сжатия в диапазоне 20%, в зависимости от характеристик изображения. Изображения с более высоким разрешением, как правило, приносят больше пользы, поскольку прогнозирование пространственной избыточности JPEG-2000 может больше способствовать процессу сжатия. Исследования показали, что в приложениях с очень низкой скоростью передачи данных JPEG 2000 уступает [29] режиму внутрикадрового кодирования H.264. Хорошими приложениями для JPEG 2000 являются большие изображения, изображения с малоконтрастными краями, например, медицинские изображения.

Вычислительная сложность и производительность [ править ]

JPEG2000 намного сложнее по вычислительной сложности по сравнению со стандартом JPEG. Мозаика, преобразование цветовых компонентов, дискретное вейвлет-преобразование и квантование могут выполняться довольно быстро, хотя энтропийный кодек требует много времени и довольно сложен. Моделирование контекста EBCOT и арифметический MQ-кодер занимают большую часть времени кодека JPEG2000.

На CPU основная идея быстрого кодирования и декодирования JPEG2000 тесно связана с AVX / SSE и многопоточностью для обработки каждой плитки в отдельном потоке. Самые быстрые решения JPEG2000 используют мощность ЦП и ГП для получения результатов тестов высокой производительности. [30] [31]

Хотя формат JPEG 2000 поддерживает кодирование без потерь, он не предназначен для полной замены преобладающих сегодня форматов файлов изображений без потерь.

Формат файла и поток кода [ править ]

Подобно JPEG-1, JPEG 2000 определяет как формат файла, так и поток кода. В то время как JPEG 2000 полностью описывает образцы изображения, JPEG-1 включает дополнительную метаинформацию, такую ​​как разрешение изображения или цветовое пространство, которое использовалось для кодирования изображения. Изображения JPEG 2000 должны - если они хранятся в виде файлов - быть упакованы в формат файла JPEG 2000, где они получают расширение .jp2 . Расширение part-2 для JPEG 2000, т. Е. ISO / IEC 15444-2, также обогащает этот формат файла, включая механизмы для анимации или объединения нескольких потоков кода в одно изображение. Изображения в этом расширенном формате файла имеют расширение .jpx .

Стандартизированного расширения для данных кодового потока не существует, потому что данные кодового потока не следует рассматривать как хранимые в файлах в первую очередь, хотя, когда это делается в целях тестирования, расширение .jpc или .j2k появляется часто.

Метаданные [ править ]

Для традиционного JPEG дополнительные метаданные , например условия освещения и экспозиции, хранятся в маркере приложения в формате Exif , указанном JEITA. JPEG 2000 выбирает другой маршрут, кодируя те же метаданные в форме XML . Ссылка между тегами Exif и элементами XML стандартизирована комитетом ISO TC42 в стандарте 12234-1.4.

Платформа расширяемых метаданных также может быть встроена в JPEG 2000.

Приложения [ править ]

Некоторые рынки и приложения, предназначенные для обслуживания по этому стандарту, перечислены ниже:

  • Потребительские приложения, такие как мультимедийные устройства (например, цифровые камеры, персональные цифровые помощники, мобильные телефоны 3G, цветные факсимильные аппараты, принтеры, сканеры и т. Д.)
  • Связь клиент / сервер (например, Интернет, база данных изображений, потоковое видео, видеосервер и т. Д.)
  • Военные / наблюдение (например, спутниковые изображения высокой четкости, обнаружение движения, сетевое распространение и хранение и т. Д.)
  • Медицинские изображения , особенно в DICOM спецификация для обмена медицинских данных.
  • Биометрия.
  • Дистанционное зондирование
  • Качественная покадровая запись, редактирование и хранение видео.
  • Вклад в прямую трансляцию HDTV (сжатие видео только I-frame с малой задержкой передачи), например прямая трансляция HDTV спортивного мероприятия, связанного со студией телестанции
  • Цифровое кино , например Digital Cinema Package
  • JPEG 2000 имеет много сходств дизайн с ICER формат сжатия изображения , который используется для отправки изображений обратно с Марса марсоходов.
  • Оцифрованное аудиовизуальное содержание и изображения для длительного цифрового хранения
  • Всемирная метеорологическая организация встроила сжатие JPEG 2000 в новый формат файлов GRIB2. Файловая структура GRIB предназначена для глобального распространения метеорологических данных. Реализация сжатия JPEG 2000 в GRIB2 позволила уменьшить размер файлов до 80%. [32]

Правовой статус [ править ]

ISO 15444 защищен патентами, но участвующие компании и организации согласились с тем, что лицензии на его первую часть - базовую систему кодирования - можно получить бесплатно от всех участников.

Комитет JPEG заявил:

Комитет по JPEG всегда был сильной целью, чтобы его стандарты были реализованы в их базовой форме без уплаты роялти и лицензионных сборов ... Новый стандарт JPEG 2000 был подготовлен в соответствии с этими принципами, и было достигнуто соглашение с более чем 20 крупных организаций, обладающих множеством патентов в этой области, позволяющих использовать их интеллектуальную собственность в связи со стандартом без уплаты лицензионных сборов или лицензионных отчислений. [33]

Однако в 2004 году комитет JPEG признал, что незаявленные патенты на подводные лодки могут представлять опасность:

Конечно, все еще возможно, что другие организации или частные лица могут претендовать на права интеллектуальной собственности, которые влияют на реализацию стандарта, и всем разработчикам настоятельно рекомендуется проводить свои собственные поиски и исследования в этой области. [34]

В последнем ISO / IEC 15444-1: 2016 комитет JPEG заявил в Приложении L: Заявление о патенте:

Международная организация по стандартизации (ISO) и Международная электротехническая комиссия (IEC) обращают внимание на тот факт, что, как утверждается, соответствие данной Рекомендации | Международный стандарт может включать использование патентов.

Полный список заявлений о правах интеллектуальной собственности можно получить в базах данных патентных деклараций ITU-T и ISO (доступны по адресу https://www.iso.org/iso-standards-and-patents.html )

ИСО и МЭК не занимают никакой позиции относительно доказательств, действительности и объема этих патентных прав.

Обращается внимание на возможность того, что некоторые элементы данной Рекомендации | Международный стандарт может быть предметом патентных прав, отличных от тех, которые указаны в вышеупомянутых базах данных. ИСО и МЭК не несут ответственности за идентификацию каких-либо или всех таких патентных прав.

Анализ этой базы данных патентных деклараций ISO показывает, что 3 компании завершили процесс патентования, Telcordia Technologies Inc. (Bell Labs), патент США номер 4829378, лицензионная декларация которого не документирована, Mitsubishi Electric Corporation с 2 патентами Японии 2128110 и 2128115, что истек с 20090131, 20100226 соответственно (источник Mitsubishi Electric Corporation, Отдел корпоративного лицензирования) и IBM NY с 11 патентами в соответствии с декларацией варианта 1 (RAND и бесплатно).

Патент Telcordia Technologies Inc. 4829378 можно проверить на http://patft.uspto.gov/netahtml/PTO/srchnum.htm. Его название - « Поддиапазонное кодирование изображений с низкой вычислительной сложностью», и кажется, что его связь с JPEG 2000 является «далеким», поскольку описанная и заявленная техника широко используется (не только в формате JPEG 2000).

Наконец, выполните поиск по европейскому патенту ( http://register.epo.org/smartSearch?lng=en ) и патентным базам данных США по JPEG 2000 в период с 1978 по 15 марта 2000 года (дата первого ITU T.801 или ISO DTS 15444- 1) не содержит патентов, зарегистрированных ни в одной из этих двух патентных баз данных.

Это обеспечивает обновленный контекст юридического статуса JPEG 2000 в 2019 году, показывая, что с 2016 года, хотя ISO и IEC отрицают какую-либо ответственность в отношении любых скрытых патентных прав, кроме тех, которые указаны в вышеупомянутых базах данных ISO, риск такой патентной претензии в ISO 15444-1 и его алгоритм дискретного вейвлет-преобразования кажутся низкими.

Связанные стандарты [ править ]

Существует несколько дополнительных частей стандарта JPEG 2000; Среди них - ISO / IEC 15444-2: 2000, расширения JPEG 2000, определяющие формат файла .jpx, включая , например, квантование Trellis , расширенный формат файла и дополнительные цветовые пространства , [35] ISO / IEC 15444-4: 2000, эталонное тестирование и ISO / IEC 15444-6: 2000, формат файла составного изображения ( .jpm ), позволяющий сжать составной текст / графическое изображение. [36]

Расширения для безопасной передачи изображений, JPSEC (ISO / IEC 15444-8), улучшенные схемы исправления ошибок для беспроводных приложений, JPWL (ISO / IEC 15444-11) и расширения для кодирования объемных изображений, JP3D (ISO / IEC 15444-10 ) также уже доступны в ISO.

Протокол JPIP для потоковой передачи изображений JPEG 2000 [ править ]

В 2005 году протокол просмотра изображений на основе JPEG 2000 под названием JPIP был опубликован как ISO / IEC 15444-9. [37] В рамках этой структуры только выбранные области потенциально огромных изображений должны быть переданы с сервера изображений по запросу клиента, таким образом уменьшая требуемую полосу пропускания.

Данные JPEG 2000 также могут передаваться в потоковом режиме с использованием протоколов ECWP и ECWPS, имеющихся в ERDAS ECW / JP2 SDK.

Motion JPEG 2000 [ править ]

Основная статья: Motion JPEG 2000

Motion JPEG 2000 , (MJ2), первоначально определенный в Части 3 стандарта ISO для JPEG2000 (ISO / IEC 15444-3: 2002,) как отдельный документ, теперь выражен в ISO / IEC 15444-3: 2002 / Amd. 2: 2003 с точки зрения формата ISO Base, ISO / IEC 15444-12 и Рекомендации ITU-T T.802. [38] Он определяет использование формата JPEG 2000 для синхронизированных последовательностей изображений (последовательностей движения), возможно, в сочетании со звуком и скомпонованных в общую презентацию. [39] [40] Он также определяет формат файла, [41] основанный на базовом формате медиафайлов ISO (ISO 15444-12). Расширения имен файлов для видеофайлов Motion JPEG 2000: .mj2 и .mjp2 в соответствии с RFC 3745..

Это открытый стандарт ISO и расширенное обновление MJPEG (или MJ), основанное на устаревшем формате JPEG . В отличие от обычных видеоформатов, таких как MPEG-4 Part 2 , WMV и H.264 , MJ2 не использует временное или межкадровое сжатие. Вместо этого каждый кадр представляет собой независимый объект, закодированный с помощью варианта JPEG 2000 с потерями или без потерь. Его физическая структура не зависит от временного порядка, но он использует отдельный профиль для дополнения данных. Для аудио он поддерживает кодирование LPCM , а также различные варианты MPEG-4 в качестве «сырых» или дополнительных данных. [42]

Motion JPEG 2000 (часто ссылаются как MJ2 или MJP2) рассматривался как цифровой архивный формат [43] по Библиотеке Конгресса . В июне 2013 года в интервью с Бертрамом Лайонсом из Библиотеки Конгресса для журнала The New York Times Magazine о «Советах по архивированию семейной истории» упоминаются такие кодеки, как FFV1 , H264 или Apple ProRes , но не JPEG 2000. [44]

Базовый формат медиафайлов ISO [ править ]

ISO / IEC 15444-12 идентичен ISO / IEC 14496-12 (MPEG-4, часть 12) и определяет базовый формат медиафайлов ISO . Например, формат файла Motion JPEG 2000, формат файла MP4 или формат файла 3GP также основаны на этом базовом формате медиафайлов ISO. [45] [46] [47] [48] [49]

Географическая привязка GML JP2 [ править ]

Open Geospatial Consortium (OGC) определил метаданные стандарта для геопривязки JPEG 2000 изображений со встроенным XML с использованием Geography Markup Language (GML) Формат: GML в формате JPEG 2000 по географической образности Encoding (GMLJP2) , версия 1.0.0, датированный 2006- 01-18. [50] Версия 2.0, названная GML в JPEG 2000 (GMLJP2) Стандарт кодирования, часть 1: Ядро, была утверждена 30 июня 2014 г. [50]

Файлы JP2 и JPX, содержащие разметку GMLJP2, могут быть обнаружены и отображены в правильном положении на поверхности Земли с помощью подходящей географической информационной системы (ГИС) аналогично изображениям GeoTIFF .

Поддержка приложений [ править ]

Приложения [ править ]

Поддержка приложений для JPEG 2000
ПрограммаЧасть 1Часть 2Лицензия
ЧитатьНаписатьЧитатьНаписать
ACDSeeдада??Проприетарный
Adobe Photoshop [Примечание 1]дадададаПроприетарный
Adobe LightroomНетНетНетНетПроприетарный
Apple iPhotoдаНетдаНетПроприетарный
Предварительный просмотр Apple [Примечание 2]дадададаПроприетарный
Autodesk AutoCAD [ требуется пояснение ]дадада?Проприетарный
BAE Systems CoMPASSдаНетдаНетПроприетарный
Блендер [51]дада??GPL
Фаза один захват одиндадададаПроприетарный
Chasys Draw IESдадададаБесплатное ПО
CineAssetдадададаПроприетарный
CompuPic Proдада??Проприетарный
Corel Photo-PaintдадададаПроприетарный
Даминион [52]даНетдаНетПроприетарный
темный стол [53]?да??GPL
DBGalleryдаНетдаНетПроприетарный
digiKam [54] [55] ( KDE [56] )дада??GPL
ECognitionдада??Проприетарный
ENVIдада??Проприетарный
ERDAS IMAGINEдада??Проприетарный
evince (встраивание PDF 1.5)даНетНетНетGPL v2
Программа просмотра изображений FastStoneдадададаБесплатное ПО
FastStone MaxViewдаНетдаНетПроприетарный
FotoGrafix 2.0НетНетНетНетПроприетарный
FotoSketcher 2.70НетНетНетНетПроприетарный
GIMP 2.10Да [57]Нет?НетGPL
Глобальный картографдадаНетНетПроприетарный
GNOME Webда-?-GPL
Гугл ХромНетНетНетНетПроприетарный
GraphicConverterдадада?Условно-бесплатное ПО
Gwenview ( KDE [56] )дада??GPL
IDLдада??Проприетарный
ImageMagickдадададаЛицензия ImageMagick
Представьте себе (с плагином) [58]даНетНетНетБесплатное ПО
IrfanViewдадаНетНетБесплатное ПО
KolourPaint ( KDE [56] )дада??BSD с двумя пунктами
ИНСТРУМЕНТЫ [59] [60]дадададаПроприетарный
MathematicaдадаНетНетПроприетарный
Matlabчерез набор инструментовчерез набор инструментовчерез набор инструментовчерез набор инструментовПроприетарный
Mozilla FirefoxНет [Примечание 3]НетНетНетMPL
Операчерез QuickTime-?-Проприетарный
Покрасочная мастерская ProдадададаПроприетарный
Фотофильтр 7.1НетНетНетНетПроприетарный
PhotoLineдада??Проприетарный
Окно изображения Pro 7даНет?НетСобственная, снятая с производства
Редактор пиксельных изображенийдада??Проприетарный
Предварительный просмотрдада??Проприетарный
QGIS (с плагином)дада??GPL
Сафарида-?-Проприетарный
SilverFastдадададаПроприетарный
XnViewдадададаПроприетарный
ZiproxyдадаНетНетGPL
  1. ^ Adobe Photoshop CS2 и официальный пакет подключаемых модулей JPEG 2000 от CS3 не устанавливается по умолчанию и должен быть вручную скопирован с установочного диска / папки в папку Plug-Ins> File Formats.
  2. ^ Протестировано с Preview.app 7.0 в Mac OS 10.9
  3. ^ Поддержка Mozilla для JPEG 2000 была запрошена в апреле 2000 года, но отчет был закрыт как WONTFIX в августе 2009 года. [1] Существует расширение, которое добавляет поддержку более старых версий Firefox. [2]

Библиотеки [ править ]

Библиотека поддержки JPEG 2000
ПрограммаЧасть 1Часть 2ЯзыкЛицензия
ЧитатьНаписатьЧитатьНаписать
GrokдададаНетC ++AGPL
КакадудадададаC ++Проприетарный
OpenJPEGдададаНетCBSD

См. Также [ править ]

  • AVIF
  • Цифровое кино
  • Сравнение форматов графических файлов
  • Типы изображений сжатия видео
  • DjVu  - формат сжатия, который также использует вейвлеты и предназначен для использования в Интернете.
  • ECW  - формат вейвлет-сжатия, который хорошо сравнивается с JPEG 2000.
  • Передача мультимедиа с высокой скоростью передачи данных
  • JPEG-LS - еще один стандарт сжатия изображений без потерь от JPEG.
  • QuickTime  - мультимедийный фреймворк, приложение и плагин для веб-браузера, разработанный Apple, способный кодировать, декодировать и воспроизводить различные мультимедийные файлы (включая изображения JPEG 2000 по умолчанию).
  • MrSID  - формат вейвлет-сжатия, который хорошо сравнивается с JPEG 2000
  • PGF  - формат быстрого вейвлет-сжатия, который хорошо сравнивается с JPEG 2000
  • JPIP  - Интерактивный протокол JPEG 2000
  • Вейвлет
  • WebP  - формат изображения, связанный с WebM , поддерживающий сжатие с потерями и без потерь

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

  1. ^ Таубман, Дэвид; Марселлин, Майкл (2012). JPEG2000: Основы, стандарты и практика сжатия изображений: Основы, стандарты и практика сжатия изображений . Springer Science & Business Media . ISBN 9781461507994.
  2. ^ Шварц, Чарльз С. (2005). Понимание цифрового кино: профессиональное руководство . Тейлор и Фрэнсис . п. 147. ISBN. 9780240806174.
  3. ^ Lundell, B., Gamalielsson, J. & Katz, A. (2015) О внедрении открытых стандартов в программное обеспечение: в какой степени стандарты ISO могут быть реализованы в программном обеспечении с открытым исходным кодом? Международный журнал исследований в области стандартизации, Vol. 13 (1), стр. 47–73.
  4. ^ Стандарт сжатия неподвижных изображений JPEG, стр. 6–7
  5. ^ "Гостевой пост: Цвет в JP2" . Библиотека Wellcome . Проверено 18 января 2021 года .
  6. ^ a b JPEG. «Объединенная группа экспертов по фотографии, JPEG2000» . Проверено 1 ноября 2009 .
  7. ^ Группа стандартизации IGN. «JPEG2000 (ISO 15444)» . Проверено 1 ноября 2009 .
  8. ^ Международная организация по стандартизации. «ISO / IEC 15444-1: 2016 - Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: Базовая система кодирования» . Проверено 19 октября 2017 .
  9. ^ Международная организация по стандартизации. «ISO / IEC 15444-2: 2004 - Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: Расширения» . Проверено 19 октября 2017 .
  10. ^ Международная организация по стандартизации. «ISO / IEC 15444-3: 2007 - Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: Motion JPEG 2000» . Проверено 19 октября 2017 .
  11. ^ Международная организация по стандартизации. «ISO / IEC 15444-4: 2004 - Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: Тестирование на соответствие» . Проверено 19 октября 2017 .
  12. ^ Международная организация по стандартизации. «ISO / IEC 15444-5: 2015 - Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: Справочное программное обеспечение» . Проверено 19 октября 2017 .
  13. ^ Международная организация по стандартизации. «ISO / IEC 15444-6: 2013 - Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000 - Часть 6: Формат файла составного изображения» . Проверено 19 октября 2017 .
  14. ^ Международная организация по стандартизации / IEC JTC 1 / SC 29 / WG 1 (2000-12-08). «JPEG, JBIG - Резолюции 22-го совещания РГ1 в Новом Орлеане» . Архивировано из оригинального (DOC) 12 мая 2014 года . Проверено 1 ноября 2009 .
  15. ^ «22-е совещание РГ1 в Новом Орлеане, проект отчета совещания» . 2000-12-08. Архивировано из оригинального (DOC) 12 мая 2014 года . Проверено 1 ноября 2009 .
  16. ^ Международная организация по стандартизации. «ISO / IEC 15444-8: 2007 - Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: Secure JPEG 2000» . Проверено 19 октября 2017 .
  17. ^ Международная организация по стандартизации. «ISO / IEC 15444-9: 2005 - Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: инструменты интерактивности, API и протоколы» . Проверено 19 октября 2017 .
  18. ^ Международная организация по стандартизации. «ISO / IEC 15444-10: 2011 - Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: Расширения для трехмерных данных» . Проверено 19 октября 2017 .
  19. ^ Международная организация по стандартизации. «ISO / IEC 15444-11: 2007 - Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: Беспроводная связь» . Проверено 19 октября 2017 .
  20. ^ Международная организация по стандартизации. «ISO / IEC 15444-12: 2015 - Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000 - Часть 12: Базовый формат медиафайлов ISO» . Проверено 19 октября 2017 .
  21. ^ Международная организация по стандартизации. «ISO / IEC 15444-13: 2008 - Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: кодировщик JPEG 2000 начального уровня» . Проверено 19 октября 2017 .
  22. ^ Международная организация по стандартизации (2007-07-01). «ISO / IEC 15444-14: 2013 - Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000 - Часть 14: Представление XML и справочная информация» . Проверено 1 ноября 2009 .
  23. ^ «Резолюции 41-го совещания WG1 в Сан-Хосе» . 2007-04-27. Архивировано из оригинального (DOC) 12 мая 2014 года . Проверено 1 ноября 2009 .
  24. ^ ван дер Книжфф, Йохан (2011). «JPEG 2000 для длительного хранения: JP2 как формат сохранения» . Журнал D-Lib . 17 (5/6). DOI : 10.1045 / may2011-vanderknijff .
  25. ^ a b Unser, M .; Блю Т. (2003). «Математические свойства вейвлет-фильтров JPEG2000» (PDF) . IEEE Transactions по обработке изображений . 12 (9): 1080–1090. Bibcode : 2003ITIP ... 12.1080U . DOI : 10.1109 / TIP.2003.812329 . PMID 18237979 . S2CID 2765169 .   
  26. ↑ Салливан, Гэри (8–12 декабря 2003 г.). «Общие характеристики и конструктивные соображения для кодирования видео временного поддиапазона» . ITU-T . Группа экспертов по кодированию видео . Проверено 13 сентября 2019 .
  27. ^ Bovik, Алан С. (2009). Основное руководство по обработке видео . Академическая пресса . п. 355. ISBN 9780080922508.
  28. ↑ Галл, Дидье Ле; Табатабай, Али Дж. (1988). «Подполосное кодирование цифровых изображений с использованием симметричных коротких ядерных фильтров и методов арифметического кодирования». ICASSP-88., Международная конференция по акустике, речи и обработке сигналов : 761–764, том 2. DOI : 10.1109 / ICASSP.1988.196696 . S2CID 109186495 . 
  29. ^ Холбака Till (июль 2002). «Сравнение производительности: внутреннее кодирование H.26L и JPEG2000» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 23 июля 2011 года . Проверено 22 апреля 2008 .
  30. ^ Fastvideo (сентябрь 2018). «Тест производительности JPEG2000 на GPU» . Проверено 26 апреля 2019 .
  31. ^ Comprimato (сентябрь 2016). «Технические характеристики JPEG2000» . Проверено 1 сентября 2016 .
  32. ^ домашняя страница wgrib2
  33. ↑ JPEG 2000 Относительно недавних патентных заявлений. Архивировано 14 июля 2007 г. в Wayback Machine.
  34. ^ JPEG 2000 Комитет Черновики архивации 2006-07-02 в Wayback Machine
  35. ^ Международная организация по стандартизации (2004). «ISO / IEC 15444-2: 2004, Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: Расширения» . Проверено 11 июня 2009 .
  36. ^ Международная организация по стандартизации (2003). «ISO / IEC 15444-6: 2003, Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000 - Часть 6: Формат файла составного изображения» . Проверено 11 июня 2009 .
  37. ^ Международная организация по стандартизации (2005). «ISO / IEC 15444-9: 2005, Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: Инструменты интерактивности, API и протоколы» . Проверено 11 июня 2009 .
  38. ^ "T.802: Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: Motion JPEG 2000" . Январь 2005 . Проверено 1 ноября 2009 .
  39. ^ Международная организация по стандартизации (2007). «ISO / IEC 15444-3: 2007, Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: Motion JPEG 2000» . Проверено 11 июня 2009 .
  40. ^ JPEG (2007). «Motion JPEG 2000 (Часть 3)» . Архивировано из оригинала на 2012-10-05 . Проверено 1 ноября 2009 .
  41. ^ ITU-T. «T.802: Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000: Motion JPEG 2000 - Резюме» . Проверено 28 сентября 2010 .
  42. ^ Motion JPEG 2000 (часть 3) архивации 2012-10-05 в Wayback Machine
  43. ^ Формат файла Motion JPEG 2000 mj2 . Планирование устойчивости цифровых форматов для коллекций Библиотеки Конгресса.
  44. ↑ The New York Times : Интервью с Бертом Лайонсом (LoC) о «Советах по архивированию семейной истории» , июнь 2013 г.
  45. ^ Международная организация по стандартизации (апрель 2006 г.). «Официальный документ по базовому формату медиафайлов ISO - Предложение» . Архивировано из оригинала на 2008-07-14 . Проверено 26 декабря 2009 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  46. ^ Международная организация по стандартизации (октябрь 2005 г.). "Официальный документ о форматах файлов MPEG-4 - Предложение" . Архивировано из оригинала на 2008-01-15 . Проверено 26 декабря 2009 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  47. ^ Международная организация по стандартизации (октябрь 2009 г.). «Официальный документ по базовому формату медиафайлов ISO - Предложение» . chiariglione.org . Проверено 26 декабря 2009 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  48. ^ Международная организация по стандартизации (2004). «ISO / IEC 14496-12: 2004, Информационные технологии. Кодирование аудиовизуальных объектов. Часть 12: Базовый формат файлов мультимедиа ISO» . Проверено 11 июня 2009 .
  49. ^ Международная организация по стандартизации (2008). «ISO / IEC 15444-12: 2008, Информационные технологии - Система кодирования изображений JPEG 2000 - Часть 12: Базовый формат файлов мультимедиа ISO» . Проверено 11 июня 2009 .
  50. ^ a b Домашняя страница Open Geospatial Consortium GMLJP2
  51. ^ "Блендер 2.49" . 2009-05-30. Архивировано из оригинала на 2009-06-11 . Проверено 20 января 2010 .
  52. ^ "Даминион" .
  53. ^ "проект darktable" .
  54. ^ «Руководство digiKam - Поддерживаемые форматы файлов» . docs.kde.org. Архивировано из оригинала на 2009-09-01 . Проверено 20 января 2010 .
  55. ^ «Справочник Showfoto - Поддерживаемые форматы файлов» . Архивировано из оригинала на 2011-02-13 . Проверено 20 января 2010 .
  56. ^ a b c «Разработка / Архитектура / KDE3 / Обработка изображений и анимация» . Проверено 20 января 2010 .
  57. ^ The GIMP Team (2009-08-16). «ЗАМЕТКИ О ВЫПУСКЕ GIMP 2.7» . Проверено 17 ноября 2009 .
  58. ^ Sejin Chun. «Представьте: бесплатная программа просмотра изображений и анимации для Windows» . Проверено 2 мая 2018 .
  59. ^ https://www.leadtools.com/help/sdk/v21/dh/to/file-formats-jpeg-and-lead-compressed-jpg-j2k-jpx-jp2-jls-cmp-cmw.html
  60. ^ https://www.leadtools.com/sdk/compression/jpeg2000

Источники [ править ]

  • Официальная страница JPEG 2000
  • Проекты финального комитета стандарта JPEG 2000 (поскольку официальный стандарт JPEG 2000 не доступен в свободном доступе, окончательные проекты являются наиболее точной свободно доступной документацией по этому стандарту)
  • Гормиш Заметки о JPEG 2000
  • Технический обзор JPEG 2000 ( PDF )
  • Все, что вы всегда хотели знать о JPEG 2000 - опубликовано intoPIX в 2008 году ( PDF )

Внешние ссылки [ править ]

  • Официальный веб-сайт