JPEG XT - JPEG XT

Объединенная группа экспертов в области фотографии
РазработанОбъединенная группа экспертов в области фотографии
изначальный выпуск8 июня 2015 г.; 5 лет назад (2015-06-08)
Тип форматас потерями и без потерь формат изображения
СтандартISO / IEC 18477
Интернет сайтwww.jpeg.org/ jpegxt/

JPEG XT (ISO / IEC 18477) - это стандарт сжатия изображений, который определяет обратно совместимые расширения базового JPEG стандарт (ISO / IEC 10918-1 и Рекомендация ITU T.81).

JPEG XT расширяет JPEG за счет поддержки более высокой целочисленной битовой глубины, изображений с высоким динамическим диапазоном и кодирования с плавающей запятой, кодирования без потерь, кодирования альфа-канала и расширяемого формата файла на основе JFIF. Он также включает эталонную реализацию программного обеспечения и спецификацию тестирования на соответствие.

Расширения JPEG XT обратно совместимы с базовым форматом файлов JPEG / JFIF - существующее программное обеспечение является прямым совместимым и может читать двоичный поток JPEG XT, хотя декодирует только базовое 8-битное изображение с потерями.[1]

Стандарт JPEG XT

Стандарты JPEG официально называются Информационные технологии - Масштабируемое сжатие и кодирование неподвижных изображений с непрерывным тоном. ISO / IEC 18477 состоит из следующих частей:

Масштабируемое сжатие и кодирование изображений с непрерывным тоном в формате JPEG XT - части
ЧастьДата первого публичного выпускаНомер ISO / IECНомер ITUОфициальное название
Часть 12015-06ИСО / МЭК 18477-1Спецификация базовой системы кодирования
Часть 22016-07ИСО / МЭК 18477-2Кодирование изображений с высоким динамическим диапазоном
Часть 32015-12ИСО / МЭК 18477-3Формат файла коробки
Часть 42017-10ИСО / МЭК 18477-4Тестирование на соответствие
Часть 52018-03ИСО / МЭК 18477-5Справочное программное обеспечение
Часть 62016-02ИСО / МЭК 18477-6IDR Целочисленное кодирование
Часть 72017-05ИСО / МЭК 18477-7Кодирование с плавающей запятой HDR
Часть 82016-10ИСО / МЭК 18477-8Кодирование без потерь и почти без потерь
Часть 92016-10ИСО / МЭК 18477-9Кодирование альфа-канала

Обзор

Основная часть 1 стандарта определяет широко используемые сегодня спецификации JPEG, такие как ISO / IEC 10918-1 (базовый формат), 10918-5 JPEG File Interchange Format (JFIF) и 10918-6 (приложения для печати). Он ограничивает режимы кодирования JPEG до базового, последовательного и прогрессивного Хаффмана и включает определения JFIF для Рек. 601 преобразования цветового пространства с помощью YCbCr субдискретизация цветности.[2][1] Первую спецификацию разработали Томас Рихтер из Германии, Тим Брюланц и Питер Шелкенс из Бельгии и швейцарско-иранский инженер Турадж Эбрахими.[2]

Формат файла Box части 3 определяет расширяемый формат, который обратно совместим с JFIF. Расширения основаны на «блоках» - блоках по 64 КБ, помеченных маркером приложения 11 («APP11»), содержащих уровни улучшенных данных и дополнительные двоичные метаданные, описывающие, как объединить их с базовым 8-битным слоем для формирования изображения полной точности.[3] Часть 3 основана на Базовый формат медиафайлов ISO использован JPEG 2000; аналогичная схема использовалась в более ранних JPEG-HDR формат из Dolby Labs, который стандартизирован в JPEG XT Part 2.[2]

Часть 7 включает в себя инструменты кодирования HDR с плавающей запятой, которые создают улучшенный слой изображения из изображения с полной точностью и 8-битного слоя базового изображения с гамма-коррекцией. Эти инструменты предназначены для визуализация с высоким динамическим диапазоном с многократной экспозицией фото и компьютерные изображения которые превышают линейную 16-битную целочисленную точность.[2]

Он определяет три основных алгоритма восстановления HDR-изображения: Профиль A использует общий логарифмический масштабный коэффициент для обратного преобразования тонов базового слоя; Профиль B использует слой расширения изображения делителя, масштабированный по общему значению экспозиции; Профиль C похож на A, но использует коэффициенты масштабирования для каждого компонента и логарифмическое пространство с кусочно-линейными функциями, что позволяет кодировать без потерь. Профиль A основан на Radiance Формат изображения RGBE [2] и профиль B основан на XDepth формат из Управление решеткой.[4]

Профиль D использует простой алгоритм, который не генерирует улучшенное изображение - улучшенный слой используется для хранения расширенной точности дискретное косинусное преобразование (DCT) передаточные коэффициенты и не-гамма передаточная функция применяется для увеличения динамического диапазона до 12 бит. Обратная совместимость ограничена, поскольку устаревшие декодеры не понимают новые кривые EOTF и выдают ненасыщенные цвета.[2] Профиль D не реализован в эталонном программном обеспечении.

JPEG XT также позволяет смешивать различные элементы из разных профилей в потоке кода, обеспечивая повышенную точность DCT и кодирование без потерь во всех профилях («Полный профиль»).[1]

Часть 6, Целочисленное кодирование изображений с промежуточным динамическим диапазоном (IDR), представляет собой расширение для кодирования 9–16-битных целочисленных выборок, типичных для RAW данные датчика; его инструменты кодирования идентичны части 7 профиля C.[2]

Часть 2 определяет реализацию изображения HDR на основе формата JPEG-HDR от Dolby.[5] Он использует формат изображения RGBE, определенный в Части 7 Профиля A, поддерживая выборки как целых, так и с плавающей запятой; формат файла основан на Части 3, но использует собственный синтаксис метаданных на основе текста.[2]

Часть 8 Кодирование без потерь - это расширение кодирования с целыми числами и с плавающей запятой на основе Части 7 профиля C, позволяющее масштабировать сжатие с потерями до сжатия без потерь. Для 10- и 12-битной точности используется DCT для преобразования целого числа в целое без потерь, который заменяет каждое пространство вращения тремя сдвигами (аналогично вейвлет-преобразованию в JPEG2000). Для 16-битной точности приближение DCT с фиксированной точкой с потерями определено стандартом и требуется для реализации декодерами. Это позволяет кодировщику прогнозировать ошибки кодирования и сохранять их на уровне улучшения, обеспечивая восстановление без потерь. Остаточные ошибки в улучшающем слое могут быть либо несжатыми, либо сжатыми с помощью DCT целочисленного преобразования без потерь.[1] Показатели сжатия и качества изображения в Части 8 сопоставимы с PNG.[2][3]

Часть 9 Расширение альфа-канала позволяет кодировать прозрачные изображения и изображения произвольной формы с потерями и без потерь. Он использует слой непрозрачности (прозрачности), закодированный с точностью до целого числа или с плавающей запятой, и метаданные, чтобы указать, было ли содержимое предварительно умножено на альфа-канал или предварительно умножено и смешано с цветом фона.[1][2]

В будущем защита конфиденциальности и расширения безопасности позволят кодировать частные области изображений (или целые изображения) с пониженным разрешением, с цифровым шифрованием уровней улучшения, чтобы восстанавливать изображение с полным разрешением только для тех, у кого есть закрытый ключ дешифрования. Только общедоступные регионы будут видны тем, у кого нет ключа.[1][2]

JPEG-HDR

Кодирование JPEG XT Part 2 HDR основано на формате Dolby JPEG-HDR,[5] Создан в 2005 году Грегом Уордом[6] от BrightSide Technologies и Мэриэнн Симмонс из Анимация Уолта Диснея как способ хранить изображения с высоким динамическим диапазоном внутри стандарта JPEG файл. BrightSide Technologies была приобретена Dolby Laboratories в 2007.

Кодирование изображения основано на двухслойной Формат изображения RGBE использован Сияние Renderer, оба из которых также были созданы Уордом. Уменьшение размера файла достигается путем предварительного преобразования изображения в тон сопоставлен версию, а затем сохраняя восстановленное изображение множителя в маркерах APP11 в том же файле JPEG / JFIF. Обычное программное обеспечение для просмотра игнорирует множитель изображения, позволяя любому увидеть версию изображения с отображением тонов, представленную в стандартном динамическом диапазоне и цветовой гамме.

Формат файла JPEG-HDR аналогичен формату файла JPEG XT Part 3 Box, но использует текстовые метаданные.[2]

Программы, поддерживающие JPEG-HDR, включают Photosphere от Грега Уорда.[7] и pfstools.[8]

Справочное программное обеспечение

Смотрите также: libjpeg
libjpeg
Разработчики)Томас Рихтер / Справка по JPEG, AhG
изначальный выпуск27 июля 2012 г.; 8 лет назад (2012-07-27)
Стабильный выпуск
1.55 / 20 июля 2018 г.; 2 года назад (2018-07-20)
ЛицензияGNU GPLv3; ISO
Интернет сайтgithub.com/ Thorfdbg/ libjpeg

ISO / IEC Объединенная группа экспертов по фотографии поддерживает эталонную программную реализацию для базовой JPEG (ISO / IEC 10918-1 и 18477-1) и расширения JPEG XT (ISO / IEC 18477, части 2 и 6-9), а также JPEG-LS (ИСО / МЭК 14495). Уменьшенная версия без JPEG-LS, арифметического кодирования и похожего на mozjpeg иерархического прогрессивного кодера доступна по лицензии ISO.[9] Как участник конкурса ICIP Grand Challenge, автор также включает в библиотеку некоторые существующие методы оптимизации JPEG, известные как «JPEG на стероидах».[10]

Программный кодировщик JPEG-HDR предоставлен Dolby Labs; Программное обеспечение JPEG XT Part 7 Profile B предоставляется XDepth / Trellis Management; реализация всех остальных частей была обеспечена Штутгартский университет.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж Томас Рихтер, Алессандро Артузи, Турадж Эбрахими, JPEG XT: новое семейство обратно-совместимых стандартов JPEG, IEEE Multimedia Magazine, выпуск за июль / сентябрь 2016 г. DOI: 10.1109 / MMUL.2016.49. Предпечатная версия. https://jpeg.org/downloads/jpegxt/IEEE_MM-preprint-AA-TE.pdf
  2. ^ а б c d е ж г час я j k л Томас Рихтер, Тим Бруилантс, Питер Шелкенс, Турадж Эбрахими (22 сентября 2015 г.). Набор стандартов JPEG XT: состояние и планы на будущее
  3. ^ а б Алессандро Артузи, Рафал К. Мантюк, Томас Рихтер, Павел Коршунов, Филипп Ханхарт, Турадж Эбрахими, Массимилиано Агостинелли. [https://infoscience.epfl.ch/record/214365/files/JPEGXT%20Column.pdf JPEG XT: стандарт сжатия для изображений HDR и WCG (стандарты в двух словах)]
  4. ^ Артузи, Алессандро; Мантюк, Рафал К .; Рихтер, Томас; Ханхарт, Филипп; Коршунов, Павел; Агостинелли, Массимилиано; Десять, Аркадий; Эбрахими, Турадж (19 декабря 2015 г.). «Обзор и оценка стандарта сжатия изображений JPEG XT HDR». Журнал обработки изображений в реальном времени. Дои:10.1007 / s11554-015-0547-х. ISSN  1861-8200.
  5. ^ а б https://www.dolby.com/us/en/technologies/JPEG-HDR.html
  6. ^ http://www.anyhere.com/gward/
  7. ^ http://anyhere.com/
  8. ^ http://pfstools.sourceforge.net/
  9. ^ https://jpeg.org/jpegxt/software.html
  10. ^ Рихтер, Томас (сентябрь 2016 г.). «JPEG на СТЕРОИДАХ: Общие методы оптимизации для сжатия изображений JPEG». Международная конференция IEEE по обработке изображений (ICIP), 2016 г.: 61–65. Дои:10.1109 / ICIP.2016.7532319. Сложить резюме.

Публикации

внешние ссылки