Co je soubor JP2?
JPEG 2000 (JP2) je systém kódování obrazu a nejmodernější standard komprese obrazu. Využívá vlnkovou technologii pro kódování bezeztrátového obsahu v jakékoli kvalitě najednou. Navíc, bez jakékoli podstatné penalizace v účinnosti kódování, JPEG 2000 má schopnost přistupovat ke stejnému obsahu a účinně jej dekódovat do řady dalších rozlišení a kvalit. Toky kódu v JPEG 2000 jsou výrazně škálovatelné a mají oblasti zájmu, které poskytují možnost prostorového náhodného přístupu.
JPEG 2000 vyniká jako jeden z nejvíce škálovatelných standardů. Různé části obrazu lze uložit pomocí různých kvalit. Pozoruhodné eskalace výkonu lze dosáhnout uspořádáním toku kódu různými způsoby. Nicméně JP2 vyžaduje složité a výpočetně náročné kodéry/dekodéry jako výsledek této flexibility. Ve srovnání s JPEG vytváří JPEG 2000 pouze vyzváněcí artefakty, které vytvářejí kroužky poblíž okraje obrazu a mohou být rozmazané, zatímco JPEG používá 8×8 bloků vizuálních artefaktů, které mohou být jak vyzváněcí, tak blokující artefakty. Obsahuje až 16 384 různých komponent s rozměry v terapixelech a přesností, která může dosahovat až 38 bitů/vzorek.
Dějiny
V roce 2000 navrhl výbor Joint Photographic Experts Group JP2 s cílem vylepšit vlastní JPEG standard založený na diskrétní kosinové transformaci pomocí této nové metody založené na vlnkách. Komise JPEG měla za cíl poskytovat své základní metody bez licenčních poplatků. V konkurenci 20 společností zvítězila licence JP2 o vlásek. JPEG 2000 byl deklarován jako standard ISO, ačkoli většina webových prohlížečů není připravena poskytnout JPEG 2000 od roku 2017.
Části obrazového kódovacího systému JPEG 2000
Následují hlavní části, které tvoří kompletní sadu standardů pro JPEG 2000.
| Část | Název | Popis | Číslo |
|---|---|---|---|
| Část 1 | Základní kódovací systém | Definuje syntaxi toku kódu. Různé fáze zapojené do dekódování obrázků JPEG 2000. Vysvětluje základní formát souboru JP2, metadata a práva IP, která mají být poskytnuta. | ISO/IEC 15444-1 |
| Část 2 | Rozšíření | Definuje rozšíření pro tok kódu ve formátu souboru a umožňuje ukázky ukázek HDR, specifikace barevného prostoru, oříznutí, geometrické transformace; různé animace, metadata a tok více kódů. | ISO/IEC 15444-2 |
| Část 3 | Motion JPEG 2000 (MJ2 nebo MJP2) | Představit formát souboru pro sekvence pohybu, kódování obrázků v nezávislém toku kódu. | ISO/IEC 15444-3 |
| Část 4 | Shoda | Uvádí testovací techniky pro kódování a dekódování a kontroluje soubory pro proudy holého kódu i soubory JP2. | ISO/IEC 15444-4 |
| Část 5 | Referenční software | Skládá se ze dvou balíčků zdrojového kódu (Java, C), které implementují systém kódování Core a jsou dostupné pod licencemi open source. | ISO/IEC 15444-5 |
| Část 6 | Formát souboru složeného obrázku | Definuje formát souboru JPM a umožňuje zobrazení vícestránkových dokumentů pro aplikace podobné faxu. Podporuje použití JBIG2 a JPEG. | ISO/IEC 15444-6 |
| Část 8 | JPEG 2000 Secured (JPSEC) | Zajišťuje bezpečnost transakcí, obsahu a technologií a umožňuje zabezpečené toky JPEG 2000 bitů. | ISO/IEC 15444-8 |
| Část 9 | JPIP | Definuje nástroje v síťovém prostředí pro přístup k metadatům a snímkům a uvádí Interaktivní a efektivní protokoly | ISO/IEC 15444-9 |
| Část 10 | JP3D | Volumetrické rozšíření části 1 a zavádí rozměr Z. Rozšiřuje koncept dlaždic, kódových bloků, okrsků a funkcí usnadnění 3D oblasti zájmu. | ISO/IEC 15444-10 |
| Část 11 | JPWL | Zabývá se dobře organizovaným přenosem přes bezdrátovou síť náchylnou k chybám. Toto rozšíření je kompatibilní s dekodéry | ISO/IEC 15444-11 |
| Část 13 | Kodér základní úrovně | Definuje implementaci kodéru základní úrovně systému kódování jádra. | ISO/IEC 15444-13 |
| Část 14 | JPXML | Reprezentace v XML a vysvětluje segmenty značek a metody pro přístup k interním datům snímků. | ISO/IEC 15444-14 |
| Část 15 | HTJ2K (Ve vývoji) | Určuje alternativní algoritmus blokového kódování. Algoritmus nabízí desetinásobně zvýšenou propustnost a bezztrátové kódování/dekódování. |
Formát souboru JP2
JPEG 2000 definuje formát souboru i tok kódu stejným způsobem jako JPEG-1. Přestože jsou ukázky obrázků výhradně popsány v JPEG 2000, JPEG-1 obsahuje další přidané informace o barevném prostoru a rozlišení, které jsou nezbytné pro kódování obrázku. Pokud je obrázek uložen jako soubor JPEG 2000, použije se jako přípona .jp2. Tento formát souboru je dále vylepšován rozšířením JPEG 2000 part-2, které definuje animační mechanismy a konfiguraci mnoha proudů kódu do jednoho obrázku. Přípona .jpx se používá při ukládání obrázků pomocí tohoto rozšířeného formátu souboru. Vzhledem k tomu, že data kódového toku nejsou považována za primárně uložená v souborech, není pro tento účel definována žádná standardní přípona. I když pro účely testování často dostává příponu .jpc nebo .j2k. Na rozdíl od JPEG-1 volí JPEG 2000 jiný způsob kódování metadat ve formátu XML. Standard 12234-1.4 (od komise ISO TC42) se používá jako reference mezi tagy Exif a komponentami XML. JPEG 2000 může obsahovat standard ISO, XMP uvnitř.
Kousky
Soubory JPEG 2000 se skládají z po sobě jdoucích bloků. Každý chunk má 8bajtové záhlaví: 4bajtová velikost chunku (big-endian, vysoký byte první) a 4bajtový typ chunk – jeden z předdefinovaných podpisů: „jP“ nebo „jP2“.
Druhý blok musí být typu “ftyp” a má podtyp na offsetu 8. JPEG 2000 definovaný podtypem, který musí být jednou z hodnot: “jp2 “(typ souboru *.JP2), “jp20” (soubor typ *.JPA), “jpm” (typ souboru *.JPM), “jpx” (typ souboru *.JPX).
Opakujeme bloky, dokud není detekován neznámý typ, skládáme soubor obrázku/videa JPEG 2000.
Transformace barev
Zpočátku je nutná transformace obrázků z barevného prostoru RGB do jiného barevného prostoru. Pro tento účel existují dva způsoby: Nevratná transformace barev (ICT) a Reverzibilní transformace barev (RCT). První používá barevný prostor YC,,B,,C,,R,, a musí být implementován v pevné/plovoucí desetinné čárce, zatímco později upravený barevný prostor YUV a je svou povahou reverzibilní.// //Není omezeno na model RGB, JPEG Jazyk 2000 používá transformaci více komponent.
Obklady
Po dokončení transformace barev se obraz převede na obdélníkové oblasti zvané dlaždice, které lze transformovat a kódovat samostatně. Velikost všech dlaždic bude stejná nebo lze celý obrázek považovat za jednu dlaždici. Decoder využívá výhody dlaždic a spotřebovává méně paměti nebo může některé dlaždice částečně zakódovat. Tato technika má však nevýhodu v degradaci kvality obrazu.
Waveletová transformace
Obraz po dlaždicování je vlnkově transformován, což může být buď nevratné nebo reverzibilní, a implementováno pomocí schématu konvoluce nebo zvedání.
Kompresní poměr
V závislosti na fyzikálních vlastnostech obrázku je dosaženo kompresního zisku 20 % Predikce prostorové redundance JPEG 2000 hraje zásadní roli v procesu komprese a obrázky s vysokým rozlišením mají tendenci získat největší výhodu.
Aplikace obsluhované standardním
- Nahrávání, úpravy a ukládání snímků HD videa
- Lékařské snímky a biometrie
- satelitní snímky, dálkový průzkum Země a detekce pohybu
- Komunikace klient/server, síťová distribuce a úložiště.
- Digitální kino, příspěvek živého vysílání HDTV, digitalizované audio-vizuální věci
