Що таке файл JP2?
JPEG 2000 (JP2) — це система кодування зображень і сучасний стандарт стиснення зображень. Він використовує вейвлет-технологію для кодування вмісту без втрат у будь-якій якості одночасно. Крім того, без суттєвого зниження ефективності кодування JPEG 2000 має можливість отримувати доступ і ефективно декодувати той самий вміст у різні інші роздільності та якості. Потоки коду в JPEG 2000 є значно масштабованими, маючи області інтересу, які забезпечують можливість просторового довільного доступу.
JPEG 2000 є одним із найбільш масштабованих стандартів. Різні частини зображення можна зберігати, використовуючи різні властивості. Помітного підвищення продуктивності можна досягти, упорядкувавши потік коду різними способами. Тим не менш, JP2 вимагає складних і обчислювально складних кодерів/декодерів, як результат цієї гнучкості. У порівнянні з JPEG, JPEG 2000 створює лише артефакти дзвінка, які утворюють кільця біля краю зображення та можуть бути розмитими, тоді як JPEG використовує блоки візуальних артефактів розміром 8×8, які можуть бути як артефактами дзвінка, так і блокуючими. Має до 16384 різноманітних компонентів із розмірами в терапікселях і точністю до 38 біт/зразок.
Історія
У 2000 році комітет Joint Photographic Experts Group розробив JP2 з метою вдосконалення власного стандарту JPEG на основі дискретного косинусного перетворення за допомогою цього нового методу на основі вейвлетів. Комітет JPEG мав на меті надати свої базові методи без ліцензійних зборів. У конкурентній боротьбі за ліцензію JP2 серед 20 компаній вони виграли з мінімальним відривом. JPEG 2000 було заявлено як стандарт ISO, хоча більшість веб-браузерів не готові до JPEG 2000 з 2017 року.
Частини системи кодування зображень JPEG 2000
Нижче наведено основні частини, які складають повний набір стандартів для JPEG 2000.
| Частина | Назва | Опис | Номер |
|---|---|---|---|
| Частина 1 | Основна система кодування | Визначає синтаксис потоку коду. Різні етапи декодування зображень JPEG 2000. Пояснює основний формат файлу JP2, метадані та права IP, які необхідно надати. | ISO/IEC 15444-1 |
| Частина 2 | Розширення | Визначає розширення для потоку коду формату файлу та дозволяє демонструвати зразки HDR, специфікацію колірного простору, кадрування, геометричні трансформації; різноманітні анімації, метадані та кілька потоків коду. | ISO/IEC 15444-2 |
| Частина 3 | Motion JPEG 2000 (MJ2 або MJP2) | Представляємо формат файлу для послідовностей руху, кодуючи зображення в незалежному кодовому потоці. | ISO/IEC 15444-3 |
| Частина 4 | Відповідність | Зазначає методи тестування для кодування та декодування та перевіряє файли як на потоки чистого коду, так і на файли JP2. | ISO/IEC 15444-4 |
| Частина 5 | Довідкове програмне забезпечення | Складається з двох пакетів вихідного коду (Java, C), які реалізують систему кодування Core і доступні за ліцензіями з відкритим кодом. | ISO/IEC 15444-5 |
| Частина 6 | Формат файлу складеного зображення | Визначає формат файлу JPM і дозволяє створювати зображення багатосторінкового документа для програм, подібних до факсу. Підтримує використання JBIG2 і JPEG. | ISO/IEC 15444-6 |
| Частина 8 | Захищений JPEG 2000 (JPSEC) | Забезпечує безпеку транзакцій, вмісту та технологій, а також забезпечує захищені бітові потоки JPEG 2000. | ISO/IEC 15444-8 |
| Частина 9 | JPIP | Визначає інструменти в мережевому середовищі для доступу до метаданих і зображень, а також визначає інтерактивні та ефективні протоколи | ISO/IEC 15444-9 |
| Частина 10 | JP3D | Об’ємне розширення Частини 1 і вводить розмір Z. Розширює концепцію плиток, кодових блоків, дільниць і функцій доступності 3D-регіонів інтересу. | ISO/IEC 15444-10 |
| Частина 11 | JPWL | Займається добре організованою передачею через схильну до помилок бездротову мережу. Це розширення сумісне з декодерами | ISO/IEC 15444-11 |
| Частина 13 | Кодер початкового рівня | Визначає реалізацію базової системи кодування кодера початкового рівня. | ISO/IEC 15444-13 |
| Частина 14 | JPXML | Подання в XML і пояснює сегменти маркера та методи доступу до внутрішніх даних зображень. | ISO/IEC 15444-14 |
| Частина 15 | HTJ2K (у стадії розробки) | Визначає альтернативний алгоритм блокового кодування. Алгоритм пропонує десятикратне збільшення пропускної здатності та кодування/декодування без втрат. |
Формат файлу JP2
JPEG 2000 визначає формат файлу, а також потік коду так само, як і JPEG-1. Хоча зразки зображень описуються виключно JPEG 2000, JPEG-1 містить іншу додаткову інформацію про колірний простір і роздільну здатність, необхідну для кодування зображення. Якщо зображення зберігається як файл JPEG 2000, як розширення використовується .jp2. Цей формат файлу вдосконалено розширенням JPEG 2000 part-2, яке визначає механізми анімації та конфігурацію численних потоків коду в одне зображення. Розширення .jpx використовується, коли зображення зберігаються у цьому розширеному форматі файлу. Оскільки дані потоку коду не вважаються збереженими у файлах, тому для цієї мети не визначено стандартного розширення. Хоча з метою тестування він часто отримує розширення .jpc або .j2k. На відміну від JPEG-1, JPEG 2000 обирає інший спосіб кодування метаданих у форматі XML. Стандарт 12234-1.4 (комітетом ISO TC42) використовується як посилання між тегами Exif і компонентами XML. JPEG 2000 може містити стандарт ISO, а також XMP.
шматочки
Файли JPEG 2000 складаються з послідовних фрагментів. Кожна послідовність має 8-байтовий заголовок: 4-байтовий розмір послідовності (старший байт, старший байт першим) і 4-байтовий тип послідовності - один із попередньо визначених підписів: “jP " або “jP2”.
Другий фрагмент має бути типу “ftyp” і мати підтип зі зміщенням 8. JPEG 2000 визначається підтипом, який має бути одним із значень: “jp2 “(тип файлу *.JP2), “jp20” (файл тип *.JPA), “jpm " (тип файлу *.JPM), “jpx " (тип файлу *.JPX).
Повторюючи фрагменти, поки не буде виявлено невідомий тип, ми створюємо файл зображення/відео JPEG 2000.
Трансформація кольору
Спочатку потрібне перетворення зображень із колірного простору RGB в інший колірний простір. Для цього існує два способи: незворотне перетворення кольорів (ICT) і оборотне перетворення кольорів (RCT). Перший використовує колірний простір YC,,B,,C,,R,, і має бути реалізований у фіксованій/плаваючій точці, тоді як пізніше модифікований колірний простір YUV і оборотний за своєю природою.// //Не обмежується моделлю RGB, JPEG Мова 2000 використовує багатокомпонентне перетворення.
Плитка
Після завершення перетворення кольору зображення перетворюється на прямокутні області, які називаються плитками, які можна трансформувати та кодувати окремо. Розмір усіх плиток буде однаковим, або все зображення можна розглядати як одну плитку. Декодер використовує перевагу мозаїки та споживає менше пам’яті або може частково кодувати деякі мозаїки. Хоча ця техніка має недолік - погіршення якості зображення.
Вейвлет-перетворення
Зображення після мозаїки перетворюється вейвлет-перетворення, яке може бути необоротним або оборотним і реалізоване за допомогою схеми згортки або підйому.
Ступінь стиснення
Залежно від фізичних характеристик зображення отримується приріст стиснення на 20%. Прогнозування просторової надлишковості JPEG 2000 відіграє життєво важливу роль у процесі стиснення, і зображення з високою роздільною здатністю, як правило, отримують найбільшу перевагу.
Додатки обслуговуються за стандартом
- Запис, редагування та зберігання HD-відео на основі кадрів
- Медичні зображення та біометрія
- супутникові зображення, дистанційне зондування та виявлення руху
- Зв’язок між клієнтом і сервером, мережевий розподіл і зберігання.
- Цифровий кінотеатр, трансляція HDTV у прямому ефірі, оцифровані аудіовізуальні матеріали
