Jpeg2000 — графический формат с новыми возможностями и преимуществами
Тенденция в мире цифрового фото складывается весьма интересная – ещё вчера радовались фотоаппаратам с разрешающей способностью в 10 Мп.
Позавчера – приходили в восторг от фотокамер в 3 Мп, позволяющих делать фото размером 2048 х 1536 пикселей, ого!
На сегодняшний день снимками в 16 мегапикселей вряд ли кого удивишь. Спору нет: изначальная тенденция была весьма привлекательной. Подразумевался рост качества снимка пропорционально его разрешению в мегапикселях и, соответственно, размеру файла.
Тем не менее, количество мегапикселей в фотографиях продолжает увеличиваться, но размеры матриц фотоаппаратов за ними не спешат. Практически достигнут предел, когда наращивать количество мегапикселей на матрице без увеличения её реального размера нет смысла.
Это приводит к повышению уровня шумов, качество снимка падает. С другой стороны – снимки в 10 Мп с разрешением 3648 х 2736 точек могут занимать 4-8 Мб на диске.
Даже при не очень большом количестве фото, для съёмных устройств хранения это будет уже чувствительным. К тому же обработка таких файлов графическими редакторами требует наличия значительных аппаратных ресурсов компьютера.
Обратим внимание, что речь идёт об изображениях, сохраняемых в старом добром JPEG при качестве выше среднего. Если же говорить о не компрессированных снимках в формате RAW или BMP, то нужно увеличить размер файла в 6-10 раз.
Профессиональная фотосъёмка подразумевает хранение отснятого материала как раз в форматах RAW или BMP, хотя бы временно.
Таким образом, сохранение снимков с разрешением 10 Мп в формате RAW приведёт к необходимости использовать множество флеш-карт для хранения таких файлов.
Пример изображения в формате JPEG: 74,3 Кб.
Оригинал изображения
Отвлечёмся на время от формата RAW и профессиональной фотосъёмки — поговорим о хранении фотографий в сжатых форматах.
Jpeg2000 — возможности и преимущества формата
Разумеется, нас — энтузиастов и любителей фотографии интересует возможность снижения размера файла при сохранении на диск при тех же показателях визуального качества и том же размере фотокадра.
Один из возможных выходов в данной ситуации – хранение снимков в формате Jpeg 2000 с расширением файла jp2 или j2k.
Несмотря на то, что алгоритм компрессии в Jpeg2000 и сам формат существуют более 10 лет, широкого распространения он пока не получил, в силу очень прочных позиций его «старшего брата» — JPEG.
По этой же причине пока не так много графических программ способных просматривать и редактировать файлы Jpeg 2000.
Есть ли смысл в переходе к данному формату? Определённо, да. Компрессор Jpeg2000 может обеспечивать высокое визуальное качество снимков, а собственно это нам и нужно, не уступая JPEG.
При этом файлы будут иметь значительно меньший вес. Особенно это заметно при росте разрешения фотографий — достигается выигрыш в 15-20 раз при сжатии с потерями качества и до 5 раз при сжатии без потерь.
Но не будем голословными:
Пример изображения в формате JPEG, размер 866 x 726 пикселей: 196 Кб, без потери качества.
Оригинал изображения
Пример изображения, сжатого Jpeg2000, размер 866 x 726 пикселей: 77 Кб, качество 20%.
Оригинал изображения
Пример фотографии в формате JPEG, размер 3589 x 2691 пикселей: 4,869 Мб, без потери качества.
Оригинал изображения
Пример фото в формате Jpeg2000, размер 3589 x 2691 пикселей: 1,178 Мб, качество 20%.
Оригинал изображения
На приведённых снимках глаз человека не способен уловить какие-либо качественные различия, хотя во втором случае мы имеем сжатие с 20% качества относительно исходного JPEG.
Но предел ли это? Далее мы снижали качество до 10%, результат — 601 Кб против 4,869 Мб. Размер файла уменьшается в 8 раз. Можно скачать это изображение в формате jp2.
Особые, бросающиеся в глаза различия отсутствуют. Желающим и скептикам достаточно повторить опыт самим, чтобы убедиться.
Jpeg2000 Compressor
Для перекодировки как одиночных снимков так и массивов снимков можно использовать программу Jpeg2000 Compressor.
Данная программа – бесплатная. Её можно скачать на сайте разработчика в разделе freeware под названием A3D Compressor.
С помощью данного приложения можно переконвертировать графические файлы форматов JPEG и BMP в Jpeg2000. Есть также возможность установки качества выходного изображения относительно исходного снимка.
Перечень программ-просмотрщиков файлов jp2 пока довольно бедноват, однако, в частности, последние версии Photoshop, GIMP и ряда браузеров способны адекватно отображать файлы Jpeg 2000.
Из просмотрщиков же, по мнению автора, заслуживает внимания небезызвестная программа FastStone Image Viewer, являющаяся бесплатной для домашнего использования.
Конвертация в Jpeg2000 также возможна с ее помощью, правда, пока нет возможности устанавливать параметры качества при пережатии, а, следовательно, не получается уменьшить размер файла изображения.
Читаем далее: статья Как работают видео-кодеки в современных фотоаппаратах.
JPEG 2000, JPEG-XR и WebP в стране упущенных возможностей / Хабр
Ни для кого не секрет, что первым пунктом в оптимизации сайтов стоит графика. Потому многие крупные корпорации годами пыхтят над разработкой оптимальных форматов, в перспективе способных заменить существующие и разом осчастливить и разработчиков, и пользователей. Но лягушка все никак не превратится в царевну, и в распределении форматов по сети из года в год ничего интересного не происходит:
Попробуем разобраться, почему JPEG 2000, JPEG-XR и WebP все еще пасут задних, и действительно ли они такие классные, как заявлено.
JPEG 2000
Отличный формат сжатия, поддерживает компрессию как с потерями качества, так и без, а также прозрачность и прогрессивное сжатие. Заявлено сжатие на 20% лучше, чем в обычном JPEG, и при этом главной фишкой является отсутствие артефактов при сильной компрессии.
Недостаток – слабая поддержка, и от этого очень скудное распространение в сети.
JPEG-XR
Жмет фотки еще лучше и еще быстрее, чем JPEG 2000, возможен вариант lossless, при этом поддерживает разные степени прозрачности и прогрессивное сжатие. Сжимает якобы на 50…75% лучше, чем JPEG, при этом сохраняя приличное качество. Так заявлено. В конце материала поэкспериментируем и проверим, не разводят ли нас.
Поддержка — только старым добрым IE 9 и старше.
WebP
Является полностью открытым стандартом. Поддерживает как lossy, так и lossless, и компрессит картинки на 30…40% лучше JPEG’а. Единственный минус по сравнению с двумя предыдущими – не поддерживает прогрессивное сжатие. Зато гораздо лучше поддерживается браузерами и имеет более светлое будущее.
Поддержка
Не смотря на очевидные преимущества, ни JPEG 2000, ни JPEG-XR, ни WebP пока не светит занять место среди самых популярных форматов сети.
Почему? Потому что договориться не могут. Посмотрим на поддержку:Использование
Неправильно:
<img src="myimage.webp"/>
Так картинка правильно отобразится только в дружественном браузере.
Правильно:
<picture> <source srcset='myimage.jxr' type='image/vnd.ms-photo'> <source srcset='myimage.jp2' type='image/jp2'> <source srcset='myimage.webp' type='image/webp'> <img srcset='myimage-quant.png' alt='myimage'> </picture>
Встроенную поддержку <picture> имеют только Chrome, Opera и последняя версия Firefox, но с помощью picturefill подстраиваемся и под другие браузеры. После загрузки скрипта добавьте к <head> следующее:
<script async=true src=/path/to/js/picturefill.js></script>
Сработает для WEBP and SVG.
Для остальных форматов сразу после тега <script> добавляем:
<script async=true src=/path/to/picturefill.js></script> <script async=true src=/path/to/jxr.js></script> <script async=true src=/path/to/jp2.js></script>
Ура. Картинка корректно отобразится в разных браузерах.
Сравниваем JPEG-XR и Webp
Мы решили на конкретном примере проверить, кто же лучше жмет картинки — JPEG-XR или WebP. Для этого мы собрали JPEG-картинки из лучших публикаций Хабры за последний месяц, и каждую поочередно сжали в WebP и в JPEG-XR с помощью этого и этого инструментов.
Вот, например, один и тот же манул, сжатый в JPEG-XR и в WebP.
Как видим, данные отличаются от заявленных.
Конспект
- JPEG 2000, JPEG-XR и WebP — инновационные форматы, не получившие должного признания в вебе.
- Ни один из браузеров не поддерживает хотя бы два из этих форматов.
- К общему знаменателю можно прийти с помощью picturefill.
- Вопреки заявленным значениям, WebP сжимает фотки в среднем на 10…25% лучше, чем JPEG-XR.
JPEG — JPEG 2000
JPEG 2000 — это система кодирования изображений, использующая самые современные методы сжатия на основе технологии вейвлетов и обеспечивающая исключительно высокий уровень масштабируемости и доступности. Контент может быть закодирован один раз с любым качеством, вплоть до без потерь, но доступен и декодирован с потенциально очень большим количеством других качеств и разрешений и/или по интересующей области без существенного снижения эффективности кодирования. Стандарт поддерживает до 16 384 компонентов с размерами, исчисляемыми тысячами терапикселей, и точностью до 38 бит/выборку, с мозаичной структурой или без нее, а также с различными взаимозаменяемыми последовательностями данных и возможностями произвольного доступа.
JPEG 2000 относится ко всем частям стандарта. Ниже приведен список текущих частей, составляющих полный набор стандартов JPEG 2000.
Часть 1, Базовая система кодирования Часть 1 определяет ядро JPEG 2000: синтаксис кодового потока JPEG 2000 и необходимые шаги, связанные с декодированием изображений JPEG 2000, с информативным руководством для кодировщиков. | Часть 2, Расширения Часть 2 определяет расширения кодового потока и формата файла, включая: многокомпонентные преобразования; более гибкие ядра вейвлет-преобразования и структуры декомпозиции; альтернативные схемы квантования; и нелинейные точечные преобразования. | Часть 3, Motion JPEG 2000 (MJ2 или MJP2)Часть 3 определяет формат файла для последовательностей движения изображений JPEG 2000, где каждое изображение кодируется как независимый кодовый поток JPEG 2000. |
Часть 4, СоответствиеЧасть 4 определяет процедуры тестирования как для процессов кодирования, так и для процессов декодирования, определенных в Части 1, включая определение набора классов соответствия декодера. Тестовые файлы части 4 включают в себя как чистые кодовые потоки, так и файлы JP2. | Часть 5, Справочное программное обеспечение Часть 5 состоит из двух пакетов исходного кода, которые реализуют Часть 1. | Часть 6, Формат файла составного изображенияЧасть 6 определяет формат файла JPM для визуализации многостраничных документов, в котором используется модель смешанного растрового содержимого (MRC) стандарта ISO/IEC 16485. JPM является расширением формата файла JP2, определенного в части 1. Хотя он является членом семейства JPEG 2000, он поддерживает использование многих других технологий кодирования или сжатия, включая JBIG2 и JPEG. |
Часть 8, Защищенный JPEG 2000 (JPSEC) Часть 8 стандартизирует инструменты для обеспечения безопасности транзакций, защиты содержимого (IPR) и защиты технологий (IP), а также позволяет приложениям генерировать, потреблять и обмениваться защищенными битовыми потоками JPEG 2000. | Часть 9, JPIPЧасть 9 определяет инструменты для поддержки поэтапного и выборочного доступа к изображениям и метаданным в сетевой среде. Основное внимание в Части 9является эффективным и оперативным интерактивным удаленным просмотром содержимого JPEG 2000, соответствующим любой из других частей стандарта. | Часть 10, JP3DЧасть 10 является объемным расширением части 1 стандарта JPEG 2000. Он явно определяет понятие дополнительного пространственного измерения (Z-измерения), расширяя ключевые понятия JPEG 2000, такие как фрагменты, границы и кодовые блоки, на все три измерения, поэтому как обеспечить свойства доступности разрешения и интересующей области в 3D. Часть 10 также добавляет поддержку структур вейвлет-декомпозиции, которые расширяются иерархически во всех трех измерениях. |
Часть 11, JPWL Часть 11 стандарта определяет инструменты и методы для достижения эффективной передачи изображений JPEG 2000 по подверженной ошибкам беспроводной сети. | Часть 13, Кодер начального уровняЧасть 13 определяет реализацию кодера начального уровня части 1. | Часть 14, JPXMLЧасть 14 определяет XML-представление формата файла JPEG 2000 и сегментов маркеров, а также методы доступа к внутренним данным изображения JPEG 2000. |
Часть 15, Высокопроизводительный JPEG 2000 Часть 15 ускоряет JPEG 2000 на порядок за счет небольшого снижения эффективности кодирования. Получившаяся в результате система HTJ2K сохраняет расширенные функции JPEG 2000 с уменьшенной масштабируемостью качества, но при этом работает быстрее и намного эффективнее, чем традиционный JPEG. | Часть 16, Упаковка в HEIFЧасть 16 определяет перенос кодовых потоков JPEG 2000 в ISO/IEC 23008-12, обычно называемых HEIF. В настоящее время проводится пересмотр для поддержки более гибкого переноса всех кодовых потоков JPEG 2000, включая HTJ2K. | Часть 17, Расширения для кодирования прерывистых сред Часть 17, которая в настоящее время находится в разработке, вводит альтернативные пространственные вейвлет-преобразования, «зависящие от точки останова», которые зависят от вспомогательного компонента изображения, известного как «компонент точки останова», и технологии масштабируемого кодирования для этих компонентов точки останова. |
Формат файла JPX части 2 расширяет формат файла JP2 части 1, позволяя: более полные описания цветового пространства и примеры представлений HDR; несколько кодовых потоков; композиция, кадрирование, геометрические преобразования; богатые анимации; описательные метаданные; и богатый набор метаданных для фотографических изображений.
Реализации были разработаны вместе с Частью 1 и использовались для ее тестирования. Один написан на C, а другой на Java. Оба они доступны по лицензии с открытым исходным кодом.
В частности, Часть 11 расширяет элементы базовой системы кодирования, описанные в Части 1, механизмами защиты и исправления ошибок. Эти расширения обратно совместимы: декодеры, реализующие Часть 1, могут пропускать расширения, определенные в Части 11.
Это достигается заменой блочного кодера части 1 инновационным блочным кодером для современных векторных вычислительных архитектур. Это также позволяет выполнять транскодирование без математических потерь в/из устаревшего JPEG 2000. Предполагается, что часть 15 будет бесплатной.
Это улучшает кодирование мультимедиа с резкие разрывы. Важным примером таких носителей являются изображения глубины, где каждый образец изображения связан с длиной сегмента 3D-линии между соответствующей точкой сцены и камерой. Изображения глубины включают в себя стереокарты диспаратности, где значения выборки обратно связаны с глубина.Другим примером сред с сильными разрывами являются данные оптического потока, где каждое положение выборки является двумерным вектором.В этих примерах разрывы естественным образом возникают на границах объектов сцены.JPEG 2000: лучшая альтернатива JPEG, которая так и не стала популярной
На рубеже веков Объединенная группа экспертов по фотографии создала то, что они считали следующим поколением сжатия изображений JPEG. Стандарт, получивший соответствующее название JPEG 2000, обещал лучшую производительность сжатия с улучшенным качеством изображения. Однако, несмотря на то, что стандарт был выпущен пятнадцать лет назад, почему большинство фотографов только просматривают вариант при сохранении в Photoshop? Сегодня мы исследуем преимущества и недостатки формата файла, который, кажется, уже стал сноской в истории.
JPEG 2000 — гораздо лучшее решение для изображения, чем исходный формат файла JPEG. Используя сложный метод кодирования, файлы JPEG 2000 могут сжимать файлы с меньшей потерей визуальной производительности. Кроме того, формат файла менее подвержен влиянию «битовых ошибок» и других ошибок файловой системы благодаря более эффективной структуре кодирования.
(Слева — JPEG. Справа — JPEG 2000.) Обратите внимание на артефакты в исходном формате.Те, кто предпочитает сохранять свои файлы в стандарте JPEG 2000, также могут выбирать между использованием сжатия или сохранением файла без потерь, чтобы сохранить исходные детали. Расширенный динамический диапазон также поддерживается форматом без ограничения разрядности изображения. Вместе эти возможности создали намного лучшую альтернативу, чем оригинальное решение JPEG.
Итак, остается вопрос: почему никто не использует JPEG 2000? Ответ сам по себе немного сложен, и мы никогда не сможем дать окончательный ответ.
Тем не менее, есть несколько аспектов, которые могли способствовать тому, что JPEG 2000 практически не применялся.
JPEG 2000 был совершенно другим форматом, основанным на новом коде; это означает, что формат не был обратно совместим. Те, кто хотел поддерживать JPEG 2000, должны были кодировать новый стандарт, одновременно поддерживая исходный. Кроме того, обработка файлов JPEG 2000 намного сложнее и требует для обработки машин с большим объемом памяти. Хотя сегодня это может быть не таким ограничивающим фактором, но в 2000 году, когда средний компьютер имел около 64 МБ памяти, это было немного более проблематично.
(Слева — JPEG. Справа — JPEG 2000.) Обратите внимание на разницу в сжатии. Кроме того, JPEG 2000 поставил перед дилеммой курица или яйцо. Производители камер и веб-сайты не были готовы принять этот формат, пока он не получил широкого распространения; однако потребители не были готовы, пока формат не стал широко доступен.