فایل JP2 چیست؟
JPEG 2000 (JP2) یک سیستم کدگذاری تصویر و استاندارد فشرده سازی تصویر پیشرفته است. از فناوری موجک برای کدنویسی محتوای بدون اتلاف با هر کیفیتی در آن واحد استفاده می کند. علاوه بر این، بدون هیچ گونه جریمه قابل توجهی در کارایی کدنویسی، JPEG 2000 این قابلیت را دارد که به محتوای یکسان دسترسی داشته باشد و آن را به طور مؤثری در انواع وضوح و کیفیت های دیگر رمزگشایی کند. جریان کد در JPEG 2000 به طور قابل توجهی مقیاس پذیر است و دارای مناطق مورد علاقه است که امکان دسترسی تصادفی مکانی را فراهم می کند.
JPEG 2000 یکی از مقیاس پذیرترین استانداردها است. قسمت های مختلف یک تصویر را می توان با استفاده از کیفیت های مختلف ذخیره کرد. با سفارش جریان کد به روش های مختلف می توان به افزایش عملکرد قابل توجه دست یافت. با این وجود، JP2 به رمزگذار/رمزگشاهای پیچیده و چالش برانگیز محاسباتی، به عنوان یک نتیجه از این انعطاف پذیری، نیاز دارد. در مقایسه با JPEG، JPEG 2000 فقط مصنوعات زنگی تولید می‌کند که حلقه‌ها را نزدیک لبه تصویر می‌سازد و می‌تواند تار باشد، در حالی که JPEG از بلوک‌های مصنوعات بصری 8×8 استفاده می‌کند که می‌توانند هم زنگ و هم آرتیفکت مسدودکننده باشند. دارا بودن تا 16384 جزء متنوع با ابعاد تراپیکسل و دقتی که می تواند تا 38 بیت/نمونه باشد.
تاریخ
در سال 2000، کمیته مشترک گروه کارشناسان عکاسی JP2 را با هدف بهبود استاندارد JPEG مبتنی بر تبدیل کسینوس گسسته خود با این روش جدید مبتنی بر موجک طراحی کرد. هدف کمیته JPEG ارائه روش های پایه خود بدون هزینه مجوز بود. در مجوز JP2 که رقابت بین 20 شرکت را به دست آورد، آنها با یک ویسکر برنده شدند. JPEG 2000 به عنوان یک استاندارد ISO اعلام شده است، اگرچه اکثر مرورگرهای وب از سال 2017 آماده نیستند تا JPEG 2000 را ارائه دهند.
بخش هایی از سیستم کدگذاری تصویر JPEG 2000
در زیر بخش‌های اصلی که مجموعه کامل استانداردهای JPEG 2000 را تشکیل می‌دهند آورده شده است.
| قسمت | عنوان | توضیحات | شماره |
|---|---|---|---|
| قسمت اول | سیستم کدگذاری هسته | سینتکس جریان کد را تعریف می کند. مراحل مختلف در رمزگشایی تصاویر JPEG 2000. فرمت اصلی فایل JP2، فراداده و حقوق IP را که باید ارائه شود را توضیح می دهد. | ISO/IEC 15444-1 |
| بخش 2 | برنامه‌های افزودنی | پسوندها را برای جریان کد قالب فایل تعریف می‌کند و امکان نمایش نمونه HDR، مشخصات فضای رنگ، برش، تبدیل‌های هندسی را فراهم می‌کند. انیمیشن های متنوع، ابرداده، و جریان کد چندگانه. | ISO/IEC 15444-2 |
| قسمت 3 | Motion JPEG 2000 (MJ2 یا MJP2) | معرفی فرمت فایل برای توالی حرکت، کدگذاری تصاویر در یک جریان کد مستقل. | ISO/IEC 15444-3 |
| قسمت 4 | انطباق | تکنیک‌های تست را برای رمزگذاری و رمزگشایی بیان می‌کند و فایل‌ها را برای جریان‌های کد خالی و فایل‌های JP2 بررسی می‌کند. | ISO/IEC 15444-4 |
| قسمت 5 | نرم افزار مرجع | شامل دو بسته کد منبع (جاوا، سی) است که سیستم کدگذاری Core را پیاده سازی می کند و تحت مجوزهای منبع باز موجود است. | ISO/IEC 15444-5 |
| بخش 6 | فرمت فایل تصویر مرکب | فرمت فایل JPM را تعریف می کند و امکان تصویربرداری سند چند صفحه ای را برای برنامه های فکس مانند فراهم می کند. پشتیبانی از استفاده از JBIG2 و JPEG. | ISO/IEC 15444-6 |
| قسمت 8 | JPEG 2000 Secured (JPSEC) | امنیت تراکنش ها، محتویات و فناوری ها را تضمین می کند و به جریان های JPEG 2000 بیت ایمن اجازه می دهد. | ISO/IEC 15444-8 |
| بخش 9 | JPIP | ابزارهایی را در یک محیط شبکه ای برای دسترسی به ابرداده ها و تصاویر تعریف می کند و پروتکل های تعاملی و کارآمد را بیان می کند | ISO/IEC 15444-9 |
| قسمت 10 | JP3D | پسوند حجمی قسمت 1 و بعد Z را معرفی می کند. مفهوم کاشی‌ها، بلوک‌های کد، محوطه‌ها، و ویژگی‌های دسترسی سه‌بعدی منطقه مورد علاقه را گسترش می‌دهد. | ISO/IEC 15444-10 |
| قسمت 11 | JPWL | به انتقال به خوبی سازماندهی شده از طریق یک شبکه بی سیم مستعد خطا می پردازد. این افزونه با رمزگشاها | ISO/IEC 15444-11 سازگار است |
| قسمت 13 | Entry-level Encoder | تعریف اجرای رمزگذار سطح ورودی سیستم کدگذاری Core. | ISO/IEC 15444-13 |
| بخش 14 | JPXML | نمایشی در XML و توضیح بخش‌های نشانگر و روش‌های دسترسی به داده‌های داخلی تصاویر. | ISO/IEC 15444-14 |
| قسمت 15 | HTJ2K (در حال توسعه) | یک الگوریتم کدگذاری بلوک جایگزین را مشخص می کند. الگوریتم ده برابر افزایش توان عملیاتی و کدگذاری/رمزگشایی بدون تلفات را ارائه می دهد. |
فرمت فایل JP2
JPEG 2000 defines file format as well as code stream in the same way as JPEG-1. اگرچه نمونه‌های تصویر منحصراً توسط JPEG 2000 توصیف می‌شوند، اما JPEG-1 شامل اطلاعات اضافی دیگری در مورد فضای رنگ و وضوح تصویر ضروری برای رمزگذاری تصویر است. اگر تصویری به عنوان فایل JPEG 2000 ذخیره شود، .jp2 به عنوان پسوند استفاده می شود. این فرمت فایل با فرمت JPEG 2000 part-2 که مکانیسم‌های انیمیشن و پیکربندی جریان‌های کد متعدد را در یک تصویر واحد تعریف می‌کند، بیشتر بهبود می‌یابد. پسوند .jpx زمانی استفاده می شود که تصاویر با استفاده از این فرمت فایل توسعه یافته ذخیره می شوند. از آنجایی که داده‌های جریان کد اساساً در فایل‌ها ذخیره نمی‌شوند، بنابراین هیچ پسوند استانداردی برای این منظور تعریف نشده است. اگرچه برای اهداف آزمایشی، اغلب پسوند .jpc یا .j2k را دریافت می کند. برخلاف JPEG-1، JPEG 2000 روش متفاوتی را برای رمزگذاری فراداده در قالب XML انتخاب می کند. استاندارد 12234-1.4 (توسط کمیته ISO TC42) به عنوان مرجع بین تگ های Exif و اجزای XML استفاده می شود. JPEG 2000 می تواند حاوی استاندارد ISO، XMP باشد.
تکه ها
فایل های JPEG 2000 از تکه های متوالی تشکیل شده اند. هر قطعه دارای 8 بایت سرصفحه است: اندازه تکه 4 بایت (بزرگ-Endian، اول بایت بالا) و نوع قطعه 4 بایت - یکی از امضاهای از پیش تعریف شده: jP یا jP2.
Second chunk must be of type “ftyp” and has a sub-type at offset 8. JPEG 2000 با نوع فرعی تعریف شده است که باید یکی از مقادیر باشد: jp2 (نوع فایل *.JP2)، jp20 (نوع فایل *.JPA)، jpm (نوع فایل *.JPM)، jpx (نوع فایل *.JPX).
با تکرار تکه‌ها، تا زمانی که نوع ناشناخته شناسایی شود، فایل تصویر/ویدئو JPEG 2000 را می‌سازیم.
تغییر رنگ
در ابتدا، تبدیل تصاویر از فضای رنگی RGB به فضای رنگی دیگر مورد نیاز است. برای این منظور دو راه وجود دارد: تغییر رنگ برگشت ناپذیر (ICT) و تبدیل رنگ برگشت پذیر (RCT). اولی از فضای رنگی YC,,B,C,,R, استفاده می‌کند و باید در نقطه ثابت/نقطه شناور پیاده‌سازی شود، در حالی که بعداً فضای رنگی تغییر یافته YUV و ماهیت قابل برگشت دارد.// //به مدل RGB، JPEG محدود نمی‌شود. زبان 2000 از تبدیل مؤلفه های چندگانه استفاده می کند.
کاشیکاری
هنگامی که تغییر رنگ انجام می شود، تصویر به مناطق مستطیلی به نام کاشی ها تبدیل می شود که می توانند به طور جداگانه تبدیل و کدگذاری شوند. اندازه تمام کاشی ها یکسان خواهد بود یا کل تصویر را می توان به عنوان یک کاشی واحد در نظر گرفت. رمزگشا از مزیت کاشی کاری استفاده می کند و حافظه کمتری مصرف می کند یا می تواند تا حدی برخی از کاشی ها را رمزگذاری کند. اگرچه این تکنیک دارای یک نقطه ضعف در کاهش کیفیت تصویر است.
تبدیل موجک
تصویر پس از کاشی کاری تبدیل موجک می شود که می تواند برگشت ناپذیر یا برگشت پذیر باشد و با استفاده از طرح کانولوشن یا بلند کردن پیاده سازی شود.
نسبت تراکم
بسته به ویژگی های فیزیکی یک تصویر، افزایش فشرده سازی 20 درصد به دست می آید.
برنامه های کاربردی ارائه شده توسط استاندارد
ضبط، ویرایش و ذخیره سازی فیلم های HD مبتنی بر فریم
تصاویر پزشکی و بیومتریک
تصاویر ماهواره ای، سنجش از دور و تشخیص حرکت
ارتباط مشتری/سرور، توزیع شبکه و ذخیره سازی.
سینمای دیجیتال، سهم فید HDTV زنده، چیزهای دیجیتالی سمعی و بصری
