Формат JPEG2000

Содержание

Слайд 2

Определение JPEG 2000 (или jp2) — графический формат, который вместо дискретного

Определение

JPEG 2000 (или jp2) — графический формат, который вместо дискретного косинусного

преобразования, применяемого в формате JPEG, использует технологию вейвлет-преобразования, основывающуюся на представлении сигнала в виде суперпозиции базовых функций — волновых пакетов.
Слайд 3

Преимущества JPEG2000

Преимущества JPEG2000

Слайд 4

Преимущества JPEG2000 В результате такой компрессии изображение получается более гладким и

Преимущества JPEG2000

В результате такой компрессии изображение получается более гладким и чётким,

а размер файла по сравнению с JPEG при одинаковом качестве оказывается меньшим.

JPEG 2000 полностью свободен от главного недостатка своего предшественника: благодаря использованию вейвлетов, изображения, сохранённые в этом формате, при высоких степенях сжатия не содержат артефактов в виде «решётки» из блоков размером 8х8 пикселей.

Формат JPEG 2000 так же, как и JPEG, поддерживает так называемое «прогрессивное сжатие», позволяющее по мере загрузки видеть сначала размытое, но затем всё более чёткое изображение.

Слайд 5

Преимущества JPEG2000 Эффективность сжатия в среднем превосходит JPEG на 15-20% при

Преимущества JPEG2000

Эффективность сжатия в среднем превосходит JPEG на 15-20% при меньших

потерях качества изображения.

Сохранена обратная совместимость с JPEG

При значительном сжатии с потерями (артефакты появляются при значительно большем сжатии чем при сжатии файла с помощью JPEG) (вместо сжатие Хаффмана используется арифметическое сжатие), на стыках тёмных и светлых (контрастных) участков появляется тонкая светлая (яркая) полоса, но нет характерных для формата JPEG секторов 8x8.

JPEG at 0.125 bpp

JPEG2000 at 0.125 bpp

Слайд 6

JPEG at 0.25 bpp JPEG 2000 at 0.25 bpp JPEG at

JPEG at 0.25 bpp

JPEG 2000 at 0.25 bpp

JPEG at 0.125 bpp

JPEG

2000 at 0.125 bpp
Слайд 7

Прогрессия по разрешению

Прогрессия по разрешению

Слайд 8

Приложения JPEG 2000 Основные области применения этого стандарта: цифровой кинематограф; охранные

Приложения JPEG 2000

Основные области применения этого стандарта:

цифровой кинематограф;

охранные системы (для сжатия

изображений, получаемых с цифровых видеокамер, преимущественно как Motion JPEG 2000, цифровые факсы, принтеры, сканеры);

клиент-серверные взаимодействия (Интернет, базы данных изображений, видеосерверы)

Слайд 9

Сходства с компрессором ICER JPEG 2000 во многом сходен с форматом

Сходства с компрессором ICER

JPEG 2000 во многом сходен с форматом сжатия

изображений ICER, используемым NASA для сжатия изображений в космических экспериментах.

ICER также основан на вейвлетах и обеспечивает:
прогрессивное кодирование,

ICER в целом обеспечивает сжатие, сравнимое с JPEG 2000.

сжатие без потерь (в отличие от JPEG 2000, ICER в этом режиме использует модифицированный компрессор LOCO (англ. Low Complexity Lossless Compression)),

сжатие с потерями,

коррекцию ошибок, позволяющую ограничить эффект потери данных в канале связи.

Слайд 10

Сходства с компрессором ICER Функциональные возможности ICER, сходные с JPEG 2000,

Сходства с компрессором ICER

Функциональные возможности ICER, сходные с JPEG 2000, состоят

в том, что оба компрессора:
обеспечивают разбиение изображения на блоки для увеличения эффективности сжатия, позволяя более эффективно использовать канал связи, оперативную память и процессорное время;

позволяют варьировать степень сжатия в зависимости от размера изображения (в байтах);

позволяют варьировать степень сжатия в зависимости от качества (хотя ICER варьирует степень сжатия с 1%-й погрешностью).

Слайд 11

Сходства с компрессором ICER Отличия между ICER и JPEG 2000: JPEG

Сходства с компрессором ICER

Отличия между ICER и JPEG 2000:
JPEG 2000 использует

арифметику с плавающей запятой, ICER — только целочисленную арифметику;

ICER использует модифицированный LOCO-компрессор для сжатия без потерь;

JPEG 2000 использует несколько разных моделей сжатия без потерь, с помощью переключения вейвлет-компрессора в режим сжатия без потерь;

ICER и JPEG 2000 используют разные цветовые пространства

ICER в своей нынешней форме лучше сжимает монохромные изображения, чем цветные;

Слайд 12

Поддерживаемые фильтры Вейвлеты с плавающей точкой: (9,7) (10,18) Целочисленные: (13,7), CRF(13,7),

Поддерживаемые фильтры
Вейвлеты с плавающей точкой: (9,7) (10,18)
Целочисленные: (13,7), CRF(13,7), (5,3), (2,10)
По

умолчанию целочисленное (с потерями): CRF(13,7)
По умолчанию целочисленное (без потерь): (5,3)
Пользовательские фильтры
Слайд 13

Типы операций кодирования Zero Coding (ZC) Run-Length coding (RLC) Sign coding (SC) Magnitude refinement (MR)

Типы операций кодирования
Zero Coding (ZC)
Run-Length coding (RLC)
Sign coding (SC)
Magnitude refinement (MR)

Слайд 14

Zero Coding (ZC) Используется 1 из 9 различных состояний окружения (соседей)

Zero Coding (ZC)

Используется 1 из 9 различных состояний окружения (соседей) для

кодирования значения символа в зависимости от переменных состояния значимости:
• Непосредственные горизонтальные соседи (h)
• Непосредственные вертикальные соседи (v)
• Непосредственные диагональные соседи (d)
• Не ближайшие соседи (f)
Слайд 15

Run-Length coding • Используется в сочетании с примитивом ZC, чтобы уменьшить

Run-Length coding

• Используется в сочетании с примитивом ZC, чтобы уменьшить число

двоичных символов, которые требуется закодировать с помощью арифметического кодирования
• Если образец ещё не является значимым, то сочетание ZC и RLC используется для кодирования значения символа в текущей битовой плоскости

Sign coding

• Используется не более одного раза для каждого образца в блоке сразу же обнаруживается, что ранее незначимый символ является во время операций кодирования ZC и RLC
• Если это выполняется, то SC также должен быть вызван для отправки (кодирования) знака

Magnitude refinement

• Используется для кодирования уже значимого образца
• Если образец уже значим, то MR используется для кодирования новой битовой позиции

Слайд 16

Базовая схема кодирования

Базовая схема кодирования

Слайд 17

Энтропийное кодирование Формирование кодовых потоков из слоёв (пакетизация) Создание блочных битовых

Энтропийное кодирование

Формирование кодовых потоков из слоёв (пакетизация)
Создание блочных битовых потоков

(кодирование битовых плоскостей с помощью арифметического кодера)
Слайд 18

Многоуровневое формирование битового потока Каждый битовый поток организован как последовательность слоев

Многоуровневое формирование битового потока

Каждый битовый поток организован как последовательность слоев

Каждый слой содержит дополнительные вклады от каждого блока (некоторые вклады могут быть пустыми)
Точки усечения блоков, связанные с каждым слоем, являются оптимальными в смысле искажения скорости
оптимизация искажения скорости выполняется, но она не нужно стандартизировать
Слайд 19

Структура потоков слоёв • Каждый битовый поток организован, как последовательность слоёв

Структура потоков слоёв

• Каждый битовый поток организован, как последовательность слоёв

Каждый слой содержит дополнительные вклады (вбросы) из каждого блока (возможно пустые)

• Точки усечения блоков, связанные с каждым слоем, являются оптимальными по искажениям скорости

• Оптимизация искажений скорости выполняется, но не должна стандартизироваться

Слайд 20

Правовые споры JPEG 2000 не является свободным от патентованных алгоритмов компрессии,

Правовые споры

JPEG 2000 не является свободным от патентованных алгоритмов компрессии, но усилиями комитетаJPEG достигнуто согласие, что в составе этого формата они могут использоваться бесплатно:
Всегда одним из самых больших преимуществ стандартов, выпущенных комитетом JPEG,

было то, что они могут быть реализованы в базовой конфигурации без каких-либо лицензионных выплат. Новый стандарт JPEG 2000 был подготовлен с учетом этой возможности, согласие было достигнуто между 20 большими организациями-держателями большинства патентов в области сжатия, что позволило использовать их интеллектуальную собственность в составе реализации стандарта без лицензионных выплат.
Однако, не обращая внимания на свободность лицензирования патентов, JPEG 2000 всё равно не может соответствовать Debian Free Software Guidelines (тест на свободность программного обеспечения). Это может затруднить адаптацию JPEG 2000 к требованиям веба, так как это исключит свободные веб-браузеры (особо отметим браузеры, основанные на Gecko) и популярные веб-приложения LAMP.
Слайд 21

Сравнение с PNG Хотя формат JPEG 2000 поддерживает сжатие без потерь,

Сравнение с PNG

Хотя формат JPEG 2000 поддерживает сжатие без потерь, он

не предназначен для усовершенствования наилучшего формата сжатия без потерь.

Формат PNG (Portable Network Graphics)

более эффективен для изображений, содержащих

одноцветные области (при небольшом количестве цветов — например, < 1000), и поддерживает специальные функциональные возможности, которых нет у JPEG 2000.

Считается, что в текущей реализации стандартов применение

PNG

более эффективно для сжатия

диаграмм, а

JPEG 2000

— для сжатия фотографических изображений.