JPEG File Interchange Format ( JFIF ) является формат файла изображения стандарта. Он определяет дополнительные спецификации для формата контейнера, который содержит данные изображения, закодированные с помощью алгоритма JPEG . Базовые спецификации для формата контейнера JPEG определены в Приложении B стандарта JPEG, известном как формат обмена JPEG (JIF). JFIF строится поверх JIF для устранения некоторых ограничений JIF, включая ненужную сложность, регистрацию образцов компонентов, разрешение, соотношение сторон и цветовое пространство . Поскольку JFIF является дополнительным стандартом, итоговый формат файла может называться «JPEG / JFIF».
JFIF несовместим с новым форматом файлов изображений Exchangeable (Exif).
Цель [ править ]
JFIF определяет ряд деталей, которые не указаны в стандарте JPEG Часть 1 ( ISO / IEC 10918-1, Рекомендация ITU-T T.81.) [1]
Регистрация образца компонента [ править ]
JPEG позволяет нескольким компонентам (таким как Y, Cb и Cr ) иметь разные разрешения, но не определяет, как эти различные массивы выборок должны быть выровнены. Стандарт JFIF требует, чтобы образцы располагались « межстранично » - это означает, что декодер может обрабатывать каждый массив компонентов как представляющий массив прямоугольных пикселей равного размера, отобранных в их центрах, причем каждый массив имеет те же внешние границы, что и изображение. Это удобно для пользователей компьютеров, но не используется в MPEG-2 и большинстве видеоприложений.
Разрешение и соотношение сторон [ править ]
Стандарт JPEG не включает никаких методов кодирования разрешения или соотношения сторон изображения. JFIF предоставляет информацию о разрешении или соотношении сторон с использованием расширения сегмента приложения до JPEG. Он использует сегмент приложения № 0 с заголовком сегмента, состоящим из строки с завершающим нулем, написанной «JFIF» в ASCII, за которой следует байт, равный 0, и указывает, что это должен быть первый сегмент в файле, что упрощает распознать файл JFIF. Изображения Exif, записанные цифровыми камерами, обычно не включают этот сегмент, но обычно соответствуют во всех других отношениях стандарту JFIF.
Цветовое пространство [ править ]
Стандарт JPEG, используемый для кодирования сжатия в файлах JFIF, не определяет, какую цветовую кодировку следует использовать для изображений. JFIF определяет используемую цветовую модель : либо Y для шкалы серого, либо YCbCr, полученный из основных цветов RGB, как определено в CCIR 601.(теперь известна как Рек. ITU-R BT.601), за исключением другого масштабирования "полного диапазона" компонентов Y, Cb и Cr. В отличие от «студийного диапазона», определенного в CCIR 601, в котором черный представлен как Y = 16, а белый - как Y = 235, а значения вне этого диапазона доступны для обработки сигнала «запас» и «пространство для ног», JFIF использует все 256 уровней. 8-битного представления, так что Y = 0 для черного и Y = 255 для максимального белого. Основные цвета RGB, определенные в JFIF через CCIR 601, также несколько отличаются от того, что стало обычной практикой в новых приложениях (например, они немного отличаются от основных цветов, определенных в sRGB ). Более того, CCIR 601 (до 2007 г.) не давал точного определения основных цветов RGB; вместо этого он опирался на основную практику телеиндустрии.
Интерпретацию цвета изображения JFIF можно улучшить, встраивая профиль ICC , метаданные цветового пространства или тег sRGB , а также используя приложение, которое интерпретирует эту информацию.
Структура формата файла [ править ]
Файл JFIF состоит из последовательности маркеров или сегментов маркеров (подробности см. В разделе «JPEG, синтаксис и структура» ). Маркеры определены в части 1 стандарта JPEG . [1] Каждый маркер состоит из двух байтов: FFбайта, за которым следует байт, который не равен 00или FFи определяет тип маркера. Некоторые маркеры стоят отдельно, но большинство указывают на начало сегмента маркера, содержащего байты данных, согласно следующему шаблону:
FF xx s1 s2 [data bytes]
Байты s1 и s2 взяты вместе, чтобы представить 16-разрядное целое число с прямым порядком байтов, определяющее длину следующих «байтов данных» плюс 2 байта, используемых для представления длины. Другими словами, s1 и s2 определяют количество следующих байтов данных как .
Согласно части 1 стандарта JPEG, приложения могут использовать сегменты маркера APP и определять значение данных для конкретного приложения. В стандарте JFIF определены следующие сегменты маркера APP:
- Сегмент маркера JFIF APP0 (сокращенно сегмент JFIF) (обязательно)
- Сегмент маркера APP0 расширения JFIF (для краткости сегмент JFXX) (необязательно)
Они описаны ниже.
Стандарт JFIF требует, чтобы сегмент маркера JFIF APP0 следовал сразу за маркером SOI. Если используется сегмент маркера APP0 расширения JFIF, он должен сразу следовать за сегментом маркера JFIF APP0. [2] Итак, файл JFIF будет иметь следующую структуру:
| Файловая структура JFIF | ||
|---|---|---|
| Сегмент | Код | Описание |
| ТАК ЧТО Я | FF D8 | Начало изображения |
| JFIF-APP0 | FF E0 s1 s2 4A 46 49 46 00 ... | см. ниже |
| JFXX-APP0 | FF E0 s1 s2 4A 46 58 58 00 ... | необязательно, см. ниже |
| … Дополнительные сегменты маркера (например, SOF, DHT, COM) | ||
| SOS | FF DA | Начало сканирования |
| сжатые данные изображения | ||
| EOI | FF D9 | Конец изображения |
Сегмент маркера JFIF APP0 [ править ]
В обязательном сегменте маркера JFIF APP0 указываются параметры изображения. При желании можно встроить несжатую миниатюру.
| Сегмент маркера JFIF APP0 | ||
|---|---|---|
| Поле | Размер (байты) | Описание |
| Маркер APP0 | 2 | FF E0 |
| Длина | 2 | Длина сегмента без маркера APP0 |
| Идентификатор | 5 | 4A 46 49 46 00= "JFIF" в ASCII , завершается нулевым байтом |
| Версия JFIF | 2 | Первый байт для основной версии, второй байт для дополнительной версии ( 01 02для 1.02) |
| Единицы плотности | 1 | Единицы для следующих полей плотности пикселей
|
| Xплотность | 2 | Плотность пикселей по горизонтали. Не должно быть нулевым |
| Yплотность | 2 | Плотность пикселей по вертикали. Не должно быть нулевым |
| Xthumbnail | 1 | Горизонтальное количество пикселей следующей встроенной миниатюры RGB. Может быть нулевым |
| Ythumbnail | 1 | Количество пикселей по вертикали следующей встроенной миниатюры RGB. Может быть нулевым |
| Данные эскиза | 3 × п | Несжатые 24-битные данные эскиза растра RGB (8 бит на канал цвета) в порядке R0, G0, B0, ... Rn-1, Gn-1, Bn-1; с n = Xthumbnail × Ythumbnail |
Сегмент маркера APP0 расширения JFIF [ править ]
Сразу после сегмента маркера JFIF APP0 может быть сегмент маркера APP0 расширения JFIF. Этот сегмент может присутствовать только для JFIF версии 1.02 и выше. Он позволяет вставлять миниатюрное изображение в 3 различных форматах.
| Сегмент маркера APP0 расширения JFIF | ||
|---|---|---|
| Поле | Размер (байты) | Описание |
| Маркер APP0 | 2 | FF E0 |
| Длина | 2 | Длина сегмента без маркера APP0 |
| Идентификатор | 5 | 4A 46 58 58 00= "JFXX" в ASCII , завершается нулевым байтом |
| Формат миниатюр | 1 | Указывает, какой формат данных используется для следующего встроенного эскиза:
|
| Данные эскиза | Переменная | Зависит от формата миниатюр, см. Ниже |
Данные эскиза зависят от формата эскиза следующим образом:
| Миниатюра, сохраненная с использованием кодировки JPEG | ||
|---|---|---|
| Поле | Размер (байты) | Описание |
| ТАК ЧТО Я | 2 | FF D8 |
| Переменная | Должен быть в формате JIF с использованием YCbCr или просто Y и не должен содержать сегментов JFIF или JFXX. | |
| EOI | 2 | FF D9 |
| Миниатюра хранится с использованием одного байта на пиксель | ||
|---|---|---|
| Поле | Размер (байты) | Описание |
| Xthumbnail | 1 | Горизонтальное количество пикселей следующего встроенного эскиза. Не должно быть нулевым |
| Ythumbnail | 1 | Количество пикселей по вертикали следующего встроенного эскиза. Не должно быть нулевым |
| Палитра эскизов | 768 | 256 записей палитры, каждая из которых содержит 24-битное значение цвета RGB |
| Данные эскиза | п | Один байт на пиксель, содержащий индекс цвета в палитре, с n = Xthumbnail × Ythumbnail |
| Миниатюра хранится с использованием трех байтов на пиксель | ||
|---|---|---|
| Поле | Размер (байты) | Описание |
| Xthumbnail | 1 | Горизонтальное количество пикселей следующего встроенного эскиза. Не должно быть нулевым |
| Ythumbnail | 1 | Количество пикселей по вертикали следующего встроенного эскиза. Не должно быть нулевым |
| Данные эскиза | 3 × п | Несжатые 24-битные данные эскиза растра RGB (8 бит на канал цвета) в порядке R0, G0, B0, ... Rn-1, Gn-1, Bn-1; с n = Xthumbnail × Ythumbnail |
Совместимость [ править ]
Новый формат файлов изображений Exchangeable (Exif) сопоставим с JFIF, но эти два стандарта несовместимы. Это связано с тем, что оба стандарта определяют, что их конкретный сегмент приложения (APP0 для JFIF, APP1 для Exif) должен сразу следовать за маркером SOI. На практике многие программы и цифровые камеры создают файлы, содержащие оба сегмента приложения. Это не повлияет на декодирование изображения для большинства декодеров, но плохо спроектированные парсеры JFIF или Exif могут не распознавать файл должным образом.
JFIF совместим с расширениями Adobe Photoshop JPEG «Блок информационных ресурсов» и метаданными модели обмена информацией IPTC , поскольку JFIF не препятствует другим сегментам приложения, и расширения Photoshop не обязательно должны быть первыми в файле. Однако Photoshop обычно сохраняет буферы CMYK как четырехкомпонентные «Adobe JPEG», не соответствующие JFIF. Поскольку эти файлы не находятся в цветовом пространстве YCbCr, они обычно не декодируются веб-браузерами и другим программным обеспечением Интернета.
История [ править ]
Разработкой документа JFIF руководил Эрик Гамильтон из C-Cube Microsystems , и соглашение о первой версии было заключено в конце 1991 года на встрече, проведенной в C-Cube с участием около 40 представителей различных компаний, занимающихся компьютерами, телекоммуникациями и визуализацией. Вскоре после этого была опубликована небольшая редакция - JFIF 1.01. [3] В течение почти 20 лет последней доступной версией была v1.02, опубликованная 1 сентября 1992 года. [2]
В 1996 году RFC 2046 определил, что формат изображения, используемый для передачи изображений JPEG через Интернет, должен быть JFIF. Тип MIME «изображение / JPEG» должен быть закодирован как JFIF. На практике, однако, практически все Интернет-программы могут декодировать любое базовое изображение JIF , использующее компоненты Y или YCbCr, независимо от того, совместимо ли оно с JFIF или нет.
Со временем C-Cube был реструктурирован (и в конечном итоге преобразован в Harmonic , LSI Logic , Magnum Semiconductor , Avago Technologies , Broadcom и GigOptix, GigPeak и т. Д.) И потерял интерес к документу, а у спецификации не было официального издателя. до тех пор, пока он не был поднят Ecma International и Объединенной группой экспертов по фотографии ITU-T / ISO / IEC примерно в 2009 году, чтобы не потерять его для истории и предоставить способ формально цитировать его в стандартных публикациях и улучшить его редакционное качество. Он был опубликован ECMA в 2009 году как Технический отчет № 98, чтобы избежать потери исторических данных [3].и он был официально стандартизирован ITU-T в 2011 году как его Рекомендация T.871 [4] и ISO / IEC в 2013 году как ISO / IEC 10918-5 [5] . Новые публикации включали редакционные улучшения, но без существенных технических изменений.
См. Также [ править ]
- Объединенная группа экспертов по фотографии
Ссылки [ править ]
- ^ a b «Рекомендация МСЭ-Т T.81: Информационные технологии - Цифровое сжатие и кодирование неподвижных изображений с непрерывным тоном - Требования и руководящие принципы» (PDF) . ITU-T (ранее CCITT) . 18 февраля 1992 . Проверено 15 июня 2015 года .
- ^ a b Гамильтон, Эрик (12 сентября 1992 г.). «Формат обмена файлами JPEG, версия 1.02» (pdf, 0,02 МБ) . Проверено 15 июня 2015 года .
- ^ a b «Формат обмена файлами JPEG (JFIF)» . ecma-international.org . 2009 . Проверено 15 июня 2015 года .
- ^ «Рекомендация ITU-T T.871: Информационные технологии - Цифровое сжатие и кодирование неподвижных изображений с непрерывным тоном: формат обмена файлами JPEG (JFIF)» (PDF) . ITU-T. 14 мая 2011 . Проверено 15 июня 2015 года .
- ^ «ISO / IEC 10918-5: 2013: Информационные технологии - Цифровое сжатие и кодирование неподвижных изображений с непрерывным тоном: Формат обмена файлами JPEG (JFIF)» . ISO / Международная электротехническая комиссия. 1 мая 2013 . Проверено 15 июня 2015 года .
Дальнейшее чтение [ править ]
Книги [ править ]
- Миано, Джон М., «Форматы файлов сжатых изображений»; 1999, ISBN Аддисона-Уэсли 978-0-201-60443-6
- Пеннебейкер, Уильям Б. и Джоан Л. Митчелл : стандарт сжатия данных неподвижных изображений JPEG ; 3-е издание, 1993, Springer ISBN 978-0-442-01272-4
Стандарты [ править ]
- Гамильтон, Эрик: Формат обмена файлами JPEG, версия 1.02 (PDF, 0,02 МБ) 1 сентября 1992 г.
- Рекомендация МСЭ-T T.871: Информационные технологии - Цифровое сжатие и кодирование неподвижных изображений с непрерывным тоном: Формат обмена файлами JPEG (JFIF) (PDF и Microsoft Word, 0,2 МБ) Утвержден 14 мая 2011 г .; размещено 11 сентября 2012 г.
- Рекомендация МСЭ-T T.81: Информационные технологии - Цифровое сжатие и кодирование неподвижных изображений с непрерывным тоном - Требования и руководящие принципы (PDF и Microsoft Word, 1,5 МБ) Утверждено 18 сентября 1992 года; отправлено 14 апреля 2004 г.
