JP2 - Képfájl formátum
Mi az a JP2 fájl?
A JPEG 2000 (JP2) egy képkódoló rendszer és a legmodernebb képtömörítési szabvány. Wavelet technológiát használ a veszteségmentes tartalom bármilyen minőségben történő kódolására. Ezen túlmenően, a kódolás hatékonyságát érintő jelentős szankciók nélkül, a JPEG 2000 képes ugyanazt a tartalmat hatékonyan elérni és számos más felbontásra és minőségre dekódolni. A JPEG 2000 kódfolyamai jelentősen skálázhatók, mivel olyan érdekes régiókkal rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik a térbeli véletlenszerű hozzáférést.
A JPEG 2000 az egyik legjobban méretezhető szabvány. A kép különböző részei különböző minőségek használatával tárolhatók. Figyelemre méltó teljesítménynövekedés érhető el a kódfolyam különféle módokon történő megrendelésével. Mindazonáltal a JP2 bonyolult és számításigényes kódolókat/dekódolókat igényel, e rugalmasság eredményeként. A JPEG-hez képest a JPEG 2000 csak olyan csengetési műtermékeket hoz létre, amelyek a kép széléhez közeli gyűrűket eredményeznek, és elmosódnak, míg a JPEG 8 × 8-as vizuális műtermékblokkokat használ, amelyek egyaránt lehetnek csengő és blokkoló műtermékek. Akár 16384 különböző komponenssel rendelkezik, terapixelben kifejezett méretekkel, és akár 38 bit/minta pontossággal.
Előzmények
2000-ben a Joint Photographic Experts Group bizottság megtervezte a JP2-t azzal a céllal, hogy ezzel az új, wavelet alapú módszerrel javítsák saját diszkrét koszinusz transzformáció alapú JPEG szabványukat. A JPEG bizottság célja az volt, hogy alapmódszereiket licenszdíjmentesen biztosítsák. A JP2 licencben 20 cég közötti versenyben ők nyertek. A JPEG 2000-et ISO szabványnak nyilvánították, bár a legtöbb webböngésző 2017 óta nem áll készen a JPEG 2000-re.
A JPEG 2000 képkódoló rendszer részei
Az alábbiakban a JPEG 2000 szabványok teljes készletét alkotó főbb részek találhatók.
| Rész | Cím | Leírás | Szám |
|---|---|---|---|
| 1. rész | Alapkódrendszer | Meghatározza a kódfolyam szintaxisát. A JPEG 2000 képek dekódolásának különböző szakaszai. Elmagyarázza az alapvető JP2 fájlformátumot, a metaadatokat és a megadandó IP-jogokat. | ISO/IEC 15444-1 |
| 2. rész | Bővítmények | Kiterjesztéseket határoz meg a fájlformátumú kódfolyamhoz, és lehetővé teszi a HDR-minta bemutatóit, a színtér specifikációját, a kivágást, a geometriai átalakításokat; változatos animációk, metaadatok és többszörös kódfolyam. | ISO/IEC 15444-2 |
| 3. rész | Motion JPEG 2000 (MJ2 vagy MJP2) | Fájlformátum bevezetése a mozgássorozatokhoz, a képeket független kódfolyamba kódolva. | ISO/IEC 15444-3 |
| 4. rész | Megfelelőség | Kódolási és dekódolási tesztelési technikákat állapít meg, és ellenőrzi a fájlokat a csupasz kódú adatfolyamokhoz és a JP2-fájlokhoz egyaránt. | ISO/IEC 15444-4 |
| 5. rész | Referenciaszoftver | Két forráskódcsomagból (Java, C) áll, amelyek Core kódolási rendszert valósítanak meg, és nyílt forráskódú licencek alatt állnak rendelkezésre. | ISO/IEC 15444-5 |
| 6. rész | Összetett képfájl formátum | Meghatározza a JPM fájlformátumot, és lehetővé teszi a többoldalas dokumentumok képalkotását faxszerű alkalmazásokhoz. Támogatja a JBIG2 és JPEG használatát. | ISO/IEC 15444-6 |
| 8. rész | JPEG 2000 Biztonságos (JPSEC) | Gondoskodik a tranzakciók, a tartalom és a technológiák biztonságáról, és biztonságos JPEG 2000 bitfolyamokat tesz lehetővé. | ISO/IEC 15444-8 |
| 9. rész | JPIP | Eszközöket határoz meg hálózati környezetben a metaadatokhoz és képekhez való hozzáféréshez, és interaktív és hatékony protokollokat ír elő | ISO/IEC 15444-9 |
| 10. rész | JP3D | Az 1. rész térfogati kiterjesztése és a Z dimenzió bevezetése. Kibővíti a csempék, kódblokkok, körzetek és a 3D érdeklődési körökhöz kapcsolódó kisegítő lehetőségek fogalmát. | ISO/IEC 15444-10 |
| Part 11 | JPWL | Jól szervezett átvitellel foglalkozik egy hibás vezeték nélküli hálózaton keresztül. Ez a bővítmény kompatibilis a dekóderekkel | ISO/IEC 15444-11 |
| 13. rész | Belépő szintű kódoló | A Core kódrendszer belépő szintű kódoló megvalósítását határozza meg. | ISO/IEC 15444-13 |
| 14. rész | JPXML | A reprezentáció XML-ben, és elmagyarázza a markerszegmenseket és a képek belső adataihoz való hozzáférési módszereket. | ISO/IEC 15444-14 |
| Part 15 | HTJ2K (Feldolgozatlan) | Meghatároz egy alternatív blokkkódoló algoritmust. Az algoritmus tízszeresére növeli az áteresztőképességet és veszteségmentes kódolást/dekódolást. |
JP2 fájlformátum
A JPEG 2000 ugyanúgy határozza meg a fájlformátumot, mint a kódfolyamot, mint a JPEG-1. Bár a képmintákat kizárólag a JPEG 2000 írja le, a JPEG-1 azonban további információkat is tartalmaz a kép kódolásához elengedhetetlen színtérről és felbontásról. Ha egy kép JPEG 2000 fájlként van tárolva, a .jp2 kiterjesztést használja a rendszer. Ezt a fájlformátumot tovább javítja a JPEG 2000 part-2 kiterjesztése, amely animációs mechanizmusokat és számos kódfolyam konfigurálását határozza meg egyetlen képben. A .jpx kiterjesztést használja, ha a képeket ezzel a kiterjesztett fájlformátummal menti. Mivel a kódfolyam-adatokat nem tekintjük elsősorban fájlba mentettnek, ezért erre a célra nincs szabványos kiterjesztése. Bár tesztelési célból, gyakran a .jpc vagy .j2k kiterjesztést kapja. A JPEG-1-gyel ellentétben a JPEG 2000 más módszert választ a metaadatok XML formátumban történő kódolására. Az 12234-1.4 szabvány (az ISO TC42 bizottság által) referenciaként szolgál az Exif-címkék és az XML-komponensek között. A JPEG 2000 tartalmazhat egy ISO szabványt, az XMP-t.
Darabok
A JPEG 2000 fájlok egymást követő darabokból állnak. Minden csonk 8 bájtos fejléccel rendelkezik: 4 bájtos csonkméret (big-endian, magas bájt először) és 4 bájtos csonktípus – az előre meghatározott aláírások egyike: „jP” vagy „jP2”.
A második csonknak “ftyp” típusúnak kell lennie, és 8-as eltolásnál van egy altípusa. A JPEG 2000 altípusa határozza meg, amelynek a következő értékek valamelyikének kell lennie: “jp2 “(fájltípus *.JP2), “jp20” (fájl típus *.JPA), “jpm " (fájltípus *.JPM), “jpx " (fájl típusa *.JPX).
Iterálva a darabokat, amíg ismeretlen típust nem észlelünk, JPEG 2000 kép/videó fájlt készítünk.
Színátalakítás
Kezdetben a képek RGB színtérből másik színtérbe történő átalakítása szükséges. Erre a célra két módszer létezik: irreverzibilis színtranszformáció (ICT) és megfordítható színtranszformáció (RCT). Az előbbi YC,,B,,C,,R,, színteret használ, és fix/lebegőpontos, később pedig módosított YUV színtér, és természetében megfordítható.// //Nem korlátozódik az RGB modellre, JPEG A 2000 nyelv többkomponensű átalakítást használ.
Csempézés
Amikor a színátalakítás megtörtént, a kép téglalap alakú régiókká, úgynevezett csempékké alakul, amelyek külön átalakíthatók és kódolhatók. Az összes lapka mérete azonos lesz, vagy az egész kép egyetlen lapkának tekinthető. A Dekóder kihasználja a csempézés előnyeit, és kevesebb memóriát fogyaszt, vagy részben kódolhat néhány csempét. Bár ennek a technikának a hátránya a képminőség romlása.
Wavelet transzformáció
A csempézés után a kép wavelet transzformációra kerül, amely lehet irreverzibilis vagy reverzibilis, és a konvolúciós vagy emelési séma segítségével valósítható meg.
Tömörítési arány
A kép fizikai jellemzőitől függően 20%-os tömörítési nyereség érhető el. A JPEG 2000 térbeli redundancia-előrejelzése létfontosságú szerepet játszik a tömörítési folyamatban, és általában a nagy felbontású képek nyerik a legtöbb előnyt.
A szabvány által kiszolgált alkalmazások
- Képkocka alapú HD videók rögzítése, szerkesztése és tárolása
- Orvosi képek és biometrikus adatok
- Műholdképek, távérzékelés és mozgásérzékelés
- Kliens/szerver kommunikáció, hálózati elosztás és tárolás.
- Digitális mozi, élő HDTV közvetítés, digitalizált audio-vizuális cucc