Τι είναι ένα αρχείο JP2;

Το JPEG 2000 (JP2) είναι ένα σύστημα κωδικοποίησης εικόνας και ένα προηγμένο πρότυπο συμπίεσης εικόνας. Χρησιμοποιεί τεχνολογία wavelet για την κωδικοποίηση περιεχομένου χωρίς απώλειες σε οποιαδήποτε ποιότητα ταυτόχρονα. Επιπλέον, χωρίς καμία ουσιαστική ποινή στην αποτελεσματικότητα κωδικοποίησης, τα JPEG 2000 έχουν τη δυνατότητα να έχουν πρόσβαση και να αποκωδικοποιούν το ίδιο περιεχόμενο αποτελεσματικά σε μια ποικιλία άλλων αναλύσεων και ποιοτήτων. Οι ροές κώδικα στο JPEG 2000 είναι σημαντικά κλιμακωτές έχοντας περιοχές ενδιαφέροντος που παρέχουν τη δυνατότητα για χωρική τυχαία πρόσβαση.

Το JPEG 2000 ξεχωρίζει ως ένα από τα πιο επεκτάσιμα πρότυπα. Διαφορετικά μέρη μιας εικόνας μπορούν να αποθηκευτούν χρησιμοποιώντας διαφορετικές ποιότητες. Μια αξιοσημείωτη κλιμάκωση απόδοσης μπορεί να επιτευχθεί παραγγέλνοντας τη ροή κώδικα με διάφορους τρόπους. Ωστόσο, το JP2 απαιτεί πολύπλοκους και υπολογιστικά απαιτητικούς κωδικοποιητές/αποκωδικοποιητές, ως αποτέλεσμα αυτής της ευελιξίας. Σε σύγκριση με το JPEG, το JPEG 2000 παράγει μόνο τεχνουργήματα κουδουνίσματος που δημιουργούν δαχτυλίδια κοντά στην άκρη της εικόνας και μπορεί να είναι θολά, ενώ το JPEG χρησιμοποιεί μπλοκ οπτικών τεχνουργημάτων 8×8 που μπορεί να είναι και τεχνουργήματα κουδουνίσματος και αποκλεισμού. Διαθέτει έως και 16384 διαφορετικά εξαρτήματα με διαστάσεις σε terapixels και ακρίβεια που μπορεί να φτάσει τα 38 bit/δείγμα.

Ιστορία

Το 2000, η επιτροπή Joint Photographic Experts Group σχεδίασε το JP2 με στόχο να βελτιώσει το δικό τους διακριτό πρότυπο JPEG που βασίζεται σε μετασχηματισμό συνημιτόνου με αυτή τη νέα μέθοδο που βασίζεται σε κυματίδια. Η επιτροπή JPEG είχε ως στόχο να παρέχει τις βασικές μεθόδους της χωρίς τέλη άδειας χρήσης. Στην άδεια JP2 που κερδίζει τον ανταγωνισμό μεταξύ 20 εταιρειών, κέρδισαν με ένα μουστάκι. Το JPEG 2000 έχει δηλωθεί ως πρότυπο ISO, αν και τα περισσότερα προγράμματα περιήγησης ιστού δεν είναι έτοιμα να δώσουν το χέρι στο JPEG 2000 από το 2017.

Μέρη του συστήματος κωδικοποίησης εικόνας JPEG 2000

Ακολουθούν τα κύρια μέρη που αποτελούν την πλήρη σειρά προτύπων για το JPEG 2000.

Μορφή αρχείου JP2

Το JPEG 2000 ορίζει τη μορφή αρχείου καθώς και τη ροή κώδικα με τον ίδιο τρόπο όπως το JPEG-1. Αν και τα δείγματα εικόνας περιγράφονται αποκλειστικά από το JPEG 2000, ωστόσο το JPEG-1 περιλαμβάνει άλλες πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τον χρωματικό χώρο και την ανάλυση που είναι απαραίτητες για την κωδικοποίηση της εικόνας. Εάν μια εικόνα είναι αποθηκευμένη ως αρχείο JPEG 2000, το .jp2 χρησιμοποιείται ως επέκταση. Αυτή η μορφή αρχείου βελτιώνεται περαιτέρω με την επέκταση JPEG 2000 part-2, η οποία ορίζει μηχανισμούς κίνησης και διαμόρφωση πολλών ροών κώδικα σε μία ενιαία εικόνα. Η επέκταση .jpx χρησιμοποιείται όταν οι εικόνες αποθηκεύονται χρησιμοποιώντας αυτήν την εκτεταμένη μορφή αρχείου. Δεδομένου ότι τα δεδομένα ροής κώδικα δεν θεωρείται ότι αποθηκεύονται κυρίως σε αρχεία, επομένως δεν ορίζεται τυπική επέκταση για το σκοπό αυτό. Αν και για λόγους δοκιμής, λαμβάνει συχνά την επέκταση .jpc ή .j2k. Σε αντίθεση με το JPEG-1, το JPEG 2000 επιλέγει έναν διαφορετικό τρόπο κωδικοποίησης μεταδεδομένων σε μορφή XML. Το πρότυπο 12234-1.4 (από την επιτροπή ISO TC42) χρησιμοποιείται ως αναφορά μεταξύ των ετικετών Exif και των στοιχείων XML. Το JPEG 2000 μπορεί να περιέχει ένα πρότυπο ISO, XMP μέσα.

Κομμάτια

Τα αρχεία JPEG 2000 αποτελούνται από διαδοχικά κομμάτια. Κάθε κομμάτι έχει κεφαλίδα 8 byte: μέγεθος κομματιού 4 byte (μεγάλο-ενδιανό, υψηλό byte πρώτα) και τύπο τεμαχίου 4 byte - μία από τις προκαθορισμένες υπογραφές: “jP” ή “jP2”.

Το δεύτερο κομμάτι πρέπει να είναι τύπου “ftyp” και να έχει έναν δευτερεύοντα τύπο σε μετατόπιση 8. Το JPEG 2000 ορίζεται από τον δευτερεύοντα τύπο που πρέπει να είναι μία από τις τιμές: “jp2 “(τύπος αρχείου *.JP2), “jp20” (αρχείο τύπου *.JPA), “jpm” (τύπος αρχείου *.JPM), “jpx” (τύπος αρχείου *.JPX).

Επαναλαμβάνοντας κομμάτια, μέχρι να εντοπιστεί άγνωστος τύπος, συνθέτουμε αρχείο εικόνας/βίντεο JPEG 2000.

Μεταμόρφωση χρώματος

Αρχικά απαιτείται η μετατροπή εικόνων από χρωματικό χώρο RGB σε άλλο χρωματικό χώρο. Για το σκοπό αυτό, υπάρχουν δύο τρόποι: Μη αναστρέψιμος μετασχηματισμός χρώματος (ICT) και αναστρέψιμος μετασχηματισμός χρώματος (RCT). Το Former χρησιμοποιεί YC,,B,,C,,R,, χρωματικό χώρο και πρέπει να εφαρμοστεί σε σταθερό/κινητή σημείο ενώ αργότερα τροποποιημένο χρωματικό χώρο YUV και αναστρέψιμο στη φύση.// //Δεν περιορίζεται στο μοντέλο RGB, JPEG Η γλώσσα 2000 χρησιμοποιεί μετασχηματισμό πολλαπλών συστατικών.

Πλακάκια

Όταν ολοκληρωθεί ο μετασχηματισμός χρώματος, η εικόνα μετατρέπεται σε ορθογώνιες περιοχές που ονομάζονται πλακίδια που μπορούν να μετασχηματιστούν και να κωδικοποιηθούν ξεχωριστά. Το μέγεθος όλων των πλακιδίων θα έχει το ίδιο ή ολόκληρη η εικόνα μπορεί να θεωρηθεί ως ένα μόνο πλακίδιο. Ο αποκωδικοποιητής εκμεταλλεύεται το πλεονέκτημα της τοποθέτησης πλακιδίων και καταναλώνει λιγότερη μνήμη ή μπορεί να κωδικοποιήσει εν μέρει ορισμένα πλακίδια. Αν και αυτή η τεχνική έχει ένα μειονέκτημα στην υποβάθμιση της ποιότητας της εικόνας.

Μετασχηματισμός κυματιδίου

Η εικόνα μετά την παράθεση μετασχηματίζεται κυματίδιο που μπορεί να είναι μη αναστρέψιμη ή αναστρέψιμη και να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας το σχήμα συνέλιξης ή ανύψωσης.

Αναλογία συμπίεσης

Ανάλογα με τα φυσικά χαρακτηριστικά μιας εικόνας, επιτυγχάνεται κέρδος συμπίεσης 20%. Η πρόβλεψη χωρικού πλεονασμού του JPEG 2000 παίζει ζωτικό ρόλο στη διαδικασία συμπίεσης και οι εικόνες υψηλής ανάλυσης τείνουν να κερδίζουν το μεγαλύτερο πλεονέκτημα.

Εφαρμογές που εξυπηρετούνται από το πρότυπο

• Εγγραφή, επεξεργασία και αποθήκευση βίντεο HD που βασίζονται σε καρέ
• Ιατρικές εικόνες και βιομετρικά στοιχεία
• δορυφορικές εικόνες, τηλεπισκόπηση και ανίχνευση κίνησης
• Επικοινωνία πελάτη/διακομιστή, διανομή και αποθήκευση δικτύου.
• Ψηφιακός κινηματογράφος, συνεισφορά ζωντανής ροής HDTV, ψηφιοποιημένο οπτικοακουστικό υλικό

Βιβλιογραφικές αναφορές

• Επισκόπηση του JPEG 2000
• Σύστημα κωδικοποίησης εικόνων JPEG 2000