JPEG 2000

JPEG 2000

Vergleich von JPEG 2000 mit dem ursprünglichen JPEG -Format.
Dateiname Erweiterung	.JP2, .J2K, .jpf, .jpm, .jpg2, .J2c, .jpc, .jpx, .mj2
Internet -Medientyp	Bild/JP2, Bild/JPX, Bild/JPM, Video/MJ2
Uniform Typ Identifier (UTI)	public.jpeg-2000
magische Zahl	00 00 00 0C 6A 50 20 20 0D 0A 87 0A / FF 4F FF 51
Entwickelt von	Gemeinsame fotografische Expertengruppe
Art des Formats	Grafikdateiformat
Standard	ISO/IEC 15444

JPEG 2000 (JP2) ist ein Bildkompression Standard- und Codierungssystem. Es wurde von 1997 bis 2000 von a entwickelt Gemeinsame fotografische Expertengruppe Ausschuss unter dem Vorsitz von Touradj Ebrahimi (später dem JPEG -Präsidenten),^[1] mit der Absicht, ihr Original zu ersetzen JPEG Standard (1992 erstellt), der auf a basiert Diskrete Cosinus -Transformation (DCT), mit einem neu gestalteten, Wavelet-basierte Methode. Die standardisierten Dateiname Erweiterung ist .JP2 zum ISO/IEC 15444-1 Konformen Dateien und .jpx Für die erweiterten Teil-2-Spezifikationen, veröffentlicht als ISO/IEC 15444-2. Die registrierten MIME types werden in RFC 3745 definiert. Für ISO/IEC 15444-1 ist es Bild/JP2.

JPEG 2000 -Code -Streams sind Regionen von Interesse Das bietet mehrere Mechanismen zur Unterstützung des räumlichen Zufallszugriffs oder der Region von Interesse in unterschiedlichem Grad der Granularität. Es ist möglich, verschiedene Teile desselben Bildes mit unterschiedlicher Qualität zu speichern.

JPEG 2000 ist ein Komprimierungsstandard basierend auf a Diskrete Wavelet -Transformation (DWT). Der Standard könnte für die Bewegungsbildgebung angepasst werden Video-Kompression mit dem Motion JPEG 2000 Verlängerung. Die JPEG 2000 -Technologie wurde als die ausgewählt Videocodierungsstandard zum Digitales Kino in 2004.^[2]

Ziele des Standards

Während die Komprimierungsleistung von JPEG 2000 im Vergleich zu JPEG eine bescheidene Zunahme von JPEG 2000 aufweist, ist die erhebliche Flexibilität des Codestreams. Der nach Kompression eines Bildes mit JPEG 2000 erhaltene Codestream ist in der Natur skalierbar, was bedeutet, dass es auf verschiedene Arten dekodiert werden kann. Zum Beispiel kann man durch Abschneiden des Codestream an einem beliebigen Punkt eine Darstellung des Bildes bei einer niedrigeren Auflösung erhalten oder Signal-Rausch Verhältnis - siehe Skalierbare Kompression. Durch die Bestellung des Codestreams auf verschiedene Weise können Anwendungen erhebliche Leistungserhöhungen erzielen. Infolge dieser Flexibilität erfordert JPEG 2000 jedoch Codecs Das sind komplex und rechenintensiv. Ein weiterer Unterschied im Vergleich zu JPEG liegt in Bezug auf die visuelle Artefakte: JPEG 2000 produziert nur Artefakte klingeln, manifestiert als Unschärfe und Ringe in der Nähe von Kanten im Bild, während JPEG sowohl Klingelartefakte als auch "blockierende" Artefakte erzeugt 8 × 8 Blöcke.

JPEG 2000 wurde als eine veröffentlicht ISO Standard, ISO/IEC 15444. Die Kosten für die Erlangung aller Dokumente für den Standard wurden auf 2718 CHF (ca. 2700 USD) geschätzt.^[3] Ab 2017^{[aktualisieren]}, JPEG 2000 ist nicht weit verbreitet in Internetbrowser (außer Safari) und wird daher im Allgemeinen nicht auf dem verwendet Internet.

Verbesserungen gegenüber dem JPEG -Standard von 1992

Darstellung mehrerer Auflösung

JPEG 2000 zersetzt das Bild im Verlauf seines Komprimierungsprozesses in eine Darstellung mehrerer Auflösung. Dies Pyramidendarstellung Kann für andere Bildpräsentationszwecke über die Komprimierung verwendet werden.

Progressive Übertragung durch Pixel- und Auflösungsgenauigkeit

Diese Merkmale sind allgemein bekannt als Progressive Dekodierung und Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) Skalierbarkeit. JPEG 2000 bietet effiziente Code-Stream-Organisationen, die nach Pixelgenauigkeit und Bildauflösung (oder nach Bildgröße) progressiv sind. Auf diese Weise kann der Betrachter nach einem kleineren Teil der gesamten Datei eine Version von niedrigerer Qualität des endgültigen Bildes sehen. Die Qualität verbessert sich dann zunehmend durch das Herunterladen von mehr Datenbits aus der Quelle.

Wahl der verlustfreien oder verlustigen Kompression

Wie Verlustloser JPEG Standard,^[4] Der JPEG 2000 -Standard liefert beide Verlustlos und Verlustige Komprimierung in einer einzigen Komprimierungsarchitektur. Verlustlose Komprimierung erfolgt durch die Verwendung einer reversiblen Ganzzahl -Wavelet -Transformation in JPEG 2000.

Fehlerresilienz

Wie JPEG 1992 ist JPEG 2000 aufgrund der Kodierung von Daten in relativ kleinen unabhängigen Blöcken robust für Bitfehler, die durch laute Kommunikationskanäle eingeführt wurden.

Flexible Dateiformat

Die Formate JP2 und JPX-Datei ermöglichen die Handhabung von Farbrauminformationen, Metadaten und die Interaktivität in vernetzten Anwendungen, wie im JPEG-Teil 9-JPIP-Protokoll entwickelt.

Unterstützung bei hoher Dynamikbereiche

JPEG 2000 unterstützt Bit -Tiefen von 1 bis 38 Bit pro Komponente. Unterstützte Farbräume umfassen Monochrom, 3 Arten von YCBCR, SRGB, Photoycc, CMY (K), YCCK und Cielab. Es fügte später auch die Unterstützung für Ciejab, E-SRGB, Romm, YPBPR und andere hinzu.^[5]

Räumliche Informationen des Seitenkanals

Vollständige Unterstützung für Transparenz- und Alpha -Flugzeuge.

JPEG 2000 Bildcodierungssystem - Teile

Das JPEG 2000 -Bildcodierungssystem (ISO/IEC 15444) besteht aus den folgenden Teilen:

JPEG 2000 Bildcodierungssystem - Teile^[6][7]

Teil	Nummer	Veröffentlichungsdatum		Neueste ändern- Ment	Identisch Itu-t Standard	Titel	Beschreibung
		Zuerst Auflage	Aktuell Auflage
Teil 1	ISO/IEC 15444-1	2000	2019[8]		T.800	Kerncodierungssystem	Die grundlegenden Eigenschaften der JPEG 2000 -Komprimierung (.JP2))
Teil 2	ISO/IEC 15444-2	2004	2004	2015[9]	T.801	Erweiterungen	(.jpx, .jpf, schwebende Punkte))
Teil 3	ISO/IEC 15444-3	2002	2007	2010[10]	T.802	Motion JPEG 2000	(.mj2))
Teil 4	ISO/IEC 15444-4	2002	2004[11]		T.803	Konformitätstests
Teil 5	ISO/IEC 15444-5	2003	2015[12]		T.804	Referenzsoftware	Java- und C -Implementierungen
Teil 6	ISO/IEC 15444-6	2003	2016[13]		T.805	Zusammengesetzte Bilddateiformat	(.jpm) z.B. Dokumentenbildgebung für Vordruck und faxähnliche Anwendungen
Teil 7	verlassen[6]					Richtlinie für die Mindestunterstützungsfunktion von ISO/IEC 15444-1[14]	(Technischer Bericht über Mindestunterstützungsfunktionen[15]))
Teil 8	ISO/IEC 15444-8	2007	2007	2008[16]	T.807	Sichere JPEG 2000	JPSec (Sicherheitsaspekte)
Teil 9	ISO/IEC 15444-9	2005	2005	2014[17]	T.808	Interaktivitätstools, APIs und Protokolle	JPIP (Interaktive Protokolle und API)
Teil 10	ISO/IEC 15444-10	2008	2011[18]		T.809	Erweiterungen für dreidimensionale Daten	JP3D (volumetrische Bildgebung)
Teil 11	ISO/IEC 15444-11	2007	2007	2013[19]	T.810	Kabellos	JPWL (drahtlose Anwendungen)
Teil 12	ISO/IEC 15444-12 (2017 zurückgezogen)	2004	2015[20]			ISO -Basismediendateiformat
Teil 13	ISO/IEC 15444-13	2008	2008[21]		T.812	Ein Einstiegs -JPEG 2000 -Encoder
Teil 14	ISO/IEC 15444-14	2013[22]			T.813	XML strukturelle Darstellung und Referenz	JPXML[23]
Teil 15	ISO/IEC 15444-15	2019	2019		T.814	Hochdurchsatz JPEG 2000
Teil 16	ISO/IEC 15444-16	2019	2019		T.815	Kapselung von JPEG 2000-Bildern in ISO/IEC 23008-12

Technische Diskussion

Das Ziel von JPEG 2000 ist nicht nur die Verbesserung der Komprimierungsleistung gegenüber JPEG, sondern auch Funktionen (oder verbessert) Funktionen wie Skalierbarkeit und Bearbeitbarkeit. Die Verbesserung der Komprimierungsleistung der 2000er Jahre im Vergleich zum ursprünglichen JPEG -Standard ist eigentlich eher bescheiden und sollte normalerweise nicht die primäre Überlegung für die Bewertung des Designs sein. Sehr niedrige und sehr hohe Kompressionsraten werden in JPEG 2000 unterstützt. Die Fähigkeit des Designs, eine sehr große Auswahl an effektiven Bitraten zu bewältigen Eine bestimmte Menge, die ratsame Sache mit dem ersten JPEG -Standard zu tun hat, besteht darin, die Auflösung des Eingabebildes vor der Codierung zu verringern. Dies ist bei der Verwendung von JPEG 2000 unnötig, da JPEG 2000 dies bereits automatisch durch seine Zersetzungsstruktur mit mehreren Auflösungen durchführt. Die folgenden Abschnitte beschreiben den Algorithmus von JPEG 2000.

Laut dem Königliche Bibliothek der Niederlande"Die aktuelle JP2 -Formatspezifikation lässt Raum für mehrere Interpretationen, wenn es um die Unterstützung von ICC -Profilen und zur Behandlung von Gitterauflösungsinformationen geht".^[24]

Farbkomponenten Transformation

Anfänglich müssen Bilder aus der RGB transformiert werden Farbraum zu einem anderen Farbraum, der zu drei führt Komponenten das werden getrennt gehandhabt. Es gibt zwei mögliche Möglichkeiten:

1. Irreversible Color Transform (IKT) verwendet den bekannten BT.601 Yc_BC_R Farbraum. Es wird als "irreversibel" bezeichnet, weil es in schwebenden oder fixen Punkten implementiert werden muss und rundliche Fehler verursacht. Das IKT wird nur mit der 9/7 -Wavelet -Transformation verwendet.
2. Reversible Farb Transform (RCT) verwendet einen modifizierten YUV -Farbraum (fast gleich wie der gleiche wie Yc_GC_O) Das führt keine Quantisierungsfehler ein, daher ist es vollständig reversibel. Eine ordnungsgemäße Implementierung des RCT erfordert, dass die Zahlen wie angegeben gerundet werden und nicht genau in Matrixform ausgedrückt werden können. Die RCT darf nur mit der 5/3 -Wavelet -Transformation verwendet werden. Die Transformationen sind:

${\ displayStyle {\ begin {Array} {rl} y & = & \ links \ lfloor {\ frac {r+2g+b} {4}} \ rechde \ rfloor; \\ c_ {b} & = & b-G; \\ c_ {r} & = & r-g; \ end {Array}} \ qquad {\ begin {array} {rl} g & = & y- \ links \ lfloor {\ frac {c_ {b}+c_ {r} } {4}} \ rechts \ rfloor; \\ r & = & c_ {r}+g; \\ b & = & c_ {b}+g. \ End {Array}}}}}$

Wenn r, g und b auf die gleiche Präzision normalisiert sind, dann numerische Präzision von C_B und C_R ist ein bisschen größer als die Präzision der ursprünglichen Komponenten. Diese Zunahme der Präzision ist erforderlich, um die Reversibilität sicherzustellen. Das Chrominanz Komponenten können es sein, müssen aber nicht unbedingt in der Lösung heruntergekommen sein; Da die Wavelet -Transformation Bilder bereits in Skalen trennt, wird Downsampling effektiver behandelt, indem die feinste Wavelet -Skala fallen ließ. Dieser Schritt heißt Mehrfachkomponenten -Transformation In der JPEG 2000 -Sprache, da seine Verwendung nicht auf die beschränkt ist RGB -Farbmodell.^[25]

Fliesen

Nach der Farbtransformation wird das Bild in sogenannte Aufteilung aufgeteilt Fliesen, rechteckige Regionen des Bildes, die separat transformiert und codiert werden. Fliesen können jede Größe haben, und es ist auch möglich, das gesamte Bild als eine einzige Fliese zu betrachten. Sobald die Größe ausgewählt ist, haben alle Fliesen die gleiche Größe (außer optional die rechten und unteren Grenzen). Das Teilen des Bildes in Fliesen ist insofern von Vorteil, da der Decoder weniger Speicher benötigt, um das Bild zu dekodieren, und es kann sich entscheiden, nur ausgewählte Fliesen zu dekodieren, um eine teilweise Decodierung des Bildes zu erreichen. Der Nachteil dieses Ansatzes besteht darin, dass die Bildqualität aufgrund eines niedrigeren abnimmt Peak-Signal-Rausch-Verhältnis. Die Verwendung vieler Kacheln kann einen ähnlichen Blockiereffekt wie das Ältere erzeugen JPEG1992 Standard.

Wavelet -Transformation

Diese Kacheln sind dann Wavelet-transformiert zu einer willkürlichen Tiefe im Gegensatz zu JPEG 1992, das eine 8 × 8-Blockgröße verwendet Diskrete Cosinus -Transformation. JPEG 2000 verwendet zwei verschiedene Wavelet Transformationen:

1. irreversibel: das CDF 9/7 Wavelet -Transformation (entwickelt von Ingrid Daubechies).^[26] Es soll "irreversibel" sein, weil es Quantisierungsrauschen einführt, das von der Präzision des Decoders abhängt.
2. reversibel: Eine abgerundete Version der Biorthogonal Le Gall -Tabatabai (LGT) 5/3 Wavelet -Transformation^[27][26][28] (entwickelt von Didier Le Gall und Ali J. Tabatabai).^[29] Es wird nur ganzzahlige Koeffizienten verwendet, sodass der Ausgang keine Rundung (Quantisierung) erfordert und daher keine Quantisierungsrauschen einführt. Es wird in der verlustfreien Codierung verwendet.

Die Wavelet -Transformationen werden von der implementiert Hubschema oder von Faltung.

Quantisierung

Nach der Wavelet-Transformation sind die Koeffizienten skalarquantisiert Um die Anzahl der Bits zu reduzieren, um sie auf Kosten der Qualität zu repräsentieren. Die Ausgabe ist ein Satz von Ganzzahlzahlen, die bit für Bit codiert werden müssen. Der Parameter, der geändert werden kann, um die endgültige Qualität einzustellen, ist der Quantisierungsschritt: Je größer der Schritt ist, desto größer ist die Komprimierung und der Qualitätsverlust. Bei einem Quantisierungsschritt, der gleich 1 entspricht, wird keine Quantisierung durchgeführt (es wird in der verlustfreien Kompression verwendet).

Codierung

Das Ergebnis des vorherigen Prozesses ist eine Sammlung von Unterbänder die mehrere Annäherungsskalen darstellen. Ein Unterband ist ein Satz von Koeffizienten—reale Nummern die Aspekte des Bildes darstellen, die mit einem bestimmten Frequenzbereich sowie einem räumlichen Bereich des Bildes verbunden sind.

Die quantisierten Unterbänder sind weiter in die Aufteilung Bezirke, rechteckige Regionen in der Wavelet -Domäne. Sie sind in der Regel so groß, dass sie eine effiziente Möglichkeit bieten, nur auf einen Teil des (rekonstruierten) Bildes zuzugreifen, obwohl dies keine Voraussetzung ist.

Bezirke werden weiter in die Aufteilung gebracht in Codeblöcke. Codeblöcke befinden sich in einem einzelnen Unterband und haben gleiche Größen-außer denen, die sich an den Rändern des Bildes befinden. Der Ender Ebcot planen. Ebcot Hier steht für Eingebettete Blockcodierung mit optimaler Kürzung. In diesem Codierungsprozess jeder Bitebene des Codeblocks wird in drei sogenannten sogenannten Codierung kodiert Codierung passt, zuerst codierende Bits (und Anzeichen) von unbedeutenden Koeffizienten mit signifikanten Nachbarn (d. H. Mit 1 Bit in höheren Bitebenen), dann Verfeinerungsbits signifikanter Koeffizienten und schließlich ohne signifikante Nachbarn. Die drei Pässe werden genannt Signifikanzausbreitung, Größe Verfeinerung und Aufräumen pass jeweils.

Im verlustfreien Modus müssen alle Bitebenen vom EBCOT kodiert werden, und es können keine Bitebenen fallen gelassen werden.

Die von diesen Codierungsprägen ausgewählten Bit arithmetischer Codierer, nämlich der binäre MQ-Coder (wie auch angewendet von JBIG2). Der Kontext eines Koeffizienten wird durch den Zustand seiner acht Nachbarn im Codeblock gebildet.

Das Ergebnis ist ein Bitstrom, das in unterteilt ist Pakete wo ein Paket Ausgewählte Gruppenausweise aller Codeblöcke von einem Bezirk in eine unteilbare Einheit. Pakete sind der Schlüssel zur Qualitätskalierbarkeit (d. H. Pakete, die weniger signifikante Bits enthalten, können verworfen werden, um niedrigere Bitraten und eine höhere Verzerrung zu erreichen).

Pakete aus allen Unterbändern werden dann in sogenannten gesammelt Schichten. Die Art und Weise, wie die Pakete aus der Code-Block-Codierung erstellt werden und die Pakete eine Ebene enthalten, wird nicht vom JPEG 2000-Standard definiert, aber im Allgemeinen versucht ein Codec, Ebenen so zu erstellen, dass das Bild das Bild erstellt Die Qualität erhöht sich mit jeder Schicht monoton, und die Bildverzerrung schrumpft von Schicht zu Schicht. Daher definieren Ebenen die Fortschritte nach Bildqualität innerhalb des Codestreams.

Das Problem besteht nun darin, die optimale Paketlänge für alle Codeblöcke zu finden, wodurch die Gesamtverzerrung so minimiert wird, dass die generierte Zielbitrate der geforderten Bitrate entspricht.

Während der Standard kein Verfahren für die Ausführung dieser Form von definiert Rate -Distortion -OptimierungDer allgemeine Umriss ist in einem seiner vielen Anhänge angegeben: Für jedes vom EBCOT -Codierer kodierende Bit wird die Verbesserung der Bildqualität, die als mittlerer quadratischer Fehler definiert ist, gemessen. Dies kann durch einen einfachen Tisch-Lookup-Algorithmus implementiert werden. Darüber hinaus wird die Länge des resultierenden Codestreams gemessen. Dies bildet für jeden Code einen Diagramm in der Rate -Distortion -Ebene, was die Bildqualität über die Bitstream -Länge ergibt. Die optimale Auswahl für die Kürzungspunkte, daher für die Paketaufbaupunkte Hänge Von diesen Kurven und der Auswahl all dieser Codierung passt, deren Kurve in der Rate -Distortion -Diagramm steiler ist als die gegebene kritische Steigung. Diese Methode kann als spezielle Anwendung der Methode von gesehen werden Lagrange -Multiplikator Dies wird für Optimierungsprobleme unter Einschränkungen verwendet. Das Lagrange -Multiplikator, typischerweise mit λ gekennzeichnet, stellt sich heraus, dass es sich um die kritische Steigung handelt, die Einschränkung ist das geforderte Ziel -Bitrate und der Wert zur Optimierung ist die Gesamtverzerrung.

Pakete können im JPEG 2000-Bit-Stream fast willkürlich neu angeordnet werden. Dies verleiht dem Encoder sowie den Bildservern ein hohes Maß an Freiheit.

Bereits codierte Bilder können über Netzwerke mit beliebigen Bitraten gesendet werden, indem eine schichtprogressive Codierungsreihenfolge verwendet werden. Andererseits können Farbkomponenten im Bitstrom zurückgezogen werden. Niedrigere Auflösungen (entsprechend niedriger Frequenz-Subbands) können zuerst zur Vorschau von Bild gesendet werden. Schließlich ist das räumliche Surfen großer Bilder durch geeignete Fliesen- und/oder Partitionsauswahl möglich. Alle diese Operationen erfordern keine Neukodierung, sondern nur von Byte-Weisen-Kopienoperationen.

Kompressionsrate

Im Vergleich zum vorherigen JPEG -Standard liefert JPEG 2000 eine typische Kompressionsgewinn im Bereich von 20%, abhängig von den Bildeigenschaften. Bilder mit höherer Auflösung profitieren tendenziell mehr, wobei die räumliche Vorhersage von JPEG 2000 mehr zum Komprimierungsprozess beitragen kann. In sehr niedrigen Anwendungen haben Studien gezeigt, dass JPEG 2000 übertroffen werden soll^[30] im Intra-Frame-Codierungsmodus von H.264. Gute Anwendungen für JPEG 2000 sind große Bilder, Bilder mit niedrigen kontrastischen Kanten-z. B. medizinische Bilder.

Computerkomplexität und Leistung

JPEG 2000 ist im Vergleich zum JPEG -Standard viel komplizierter. Kacheln, Farbkomponenten-Transformation, diskrete Wavelet-Transformation und Quantisierung könnten ziemlich schnell durchgeführt werden, obwohl die Entropie-Codec zeitaufwändig und ziemlich kompliziert ist. EBCOT-Kontextmodellierung und arithmetischer MQ-Coder nehmen die meiste Zeit von JPEG 2000 Codec.

Bei der CPU ist die Hauptidee, schneller JPEG 2000 -Codierung und -decodierung zu erhalten, eng mit AVX/SSE und Multithreading verbunden, um jede Fliese in einem separaten Faden zu verarbeiten. Die schnellsten JPEG 2000 -Lösungen verwenden sowohl die CPU- als auch die GPU -Leistung, um Hochleistungs -Benchmarks zu erhalten.^[31][32]

Obwohl das JPEG 2000 -Format verlustfreie Codierung unterstützt, soll es nicht die heutigen dominanten verlustfreien Bilddateiformate vollständig ersetzen.

Dateiformat und Code -Stream

Ähnlich wie bei JPEG-1 definiert JPEG 2000 sowohl ein Dateiformat als auch einen Codestrom. Während JPEG 2000 die Bildproben vollständig beschreibt, enthält JPEG-1 zusätzliche Meta-Information wie die Auflösung des Bildes oder den Farbraum, mit dem das Bild codiert wurde. JPEG 2000 -Bilder sollten - wenn sie als Dateien gespeichert werden - im JPEG 2000 -Dateiformat untergebracht, wo sie das erhalten .JP2 Verlängerung. Die Teil-2-Erweiterung von JPEG 2000, d. H. ISO/IEC 15444-2, bereichert dieses Dateiformat auch, indem Mechanismen für die Animation oder Komposition mehrerer Codeströme in ein einzelnes Bild aufgenommen werden. Bilder in diesem erweiterten Dateiformat verwenden die .jpx Verlängerung.

Es gibt keine standardisierte Erweiterung für Code-Stream-Daten, da Code-Stream-Daten nicht in erster Linie in Dateien gespeichert werden sollen .jpc oder .J2K häufig erscheinen.

Metadaten

Für traditionelle JPEG, zusätzlich Metadaten, z.B. Beleuchtungs- und Belichtungsbedingungen werden in einem Anwendungsmarker in der Exif Format von der Jeita angegeben. JPEG 2000 wählt eine andere Route aus und kodiert die gleichen Metadaten in Xml bilden. Die Referenz zwischen den EXIF-Tags und den XML-Elementen wird vom ISO TC42-Komitee im Standard 12234-1.4 standardisiert.

Erweiterbare Metadatenplattform kann auch in JPEG 2000 eingebettet werden.

Anwendungen

Einige Märkte und Anwendungen, die nach diesem Standard bedient werden sollen, sind unten aufgeführt:

• Verbraucheranwendungen wie Multimedia -Geräte (z. B. Digitalkameras, persönliche digitale Assistenten, 3G -Mobiltelefone, Farbfaksimile, Drucker, Scanner usw.)
• Client/Server -Kommunikation (z. B. das Internet, Bilddatenbank, Video -Streaming, Videoserver usw.)
• Militär/Überwachung (z. B. HD -Satellitenbilder, Bewegungserkennung, Netzwerkverteilung und -speicher usw.)
• Medizinische Bilder, esp. das Dicom Spezifikationen für medizinische Datenaustausch.
• Biometrie.
• Fernerkundung
• Hochwertige rahmenbasierte Videoaufzeichnung, Bearbeitung und Speicherung.
• Live-HDTV-Feed-Beitrag (I-Frame nur Videokomprimierung mit niedriger Übertragungslatenz), wie z.
• Digitales Kino, wie zum Beispiel Digitales Kino -Paket
• JPEG 2000 hat viele Gemeinsamkeiten mit dem Design mit dem Icer Bildkomprimierungsformat, mit dem Bilder von der zurücksendet werden Mars Rovers.
• Digitalisierte audiovisuelle Inhalte und Bilder langfristig Digitale Erhaltung
• Weltmeteorologische Organisation hat die JPEG 2000 -Komprimierung in das neue GRIB2 -Dateiformat aufgebaut. Die GRIB -Dateistruktur ist für die globale Verteilung von meteorologischen Daten ausgelegt. Die Implementierung der JPEG 2000 -Komprimierung in GRIB2 hat die Dateigrößen auf 80%reduziert.^[33]

Rechtsstellung

ISO 15444 ist von Patenten abgedeckt, aber die beitragenden Unternehmen und Organisationen waren sich einig, dass Lizenzen für seinen ersten Teil - das Kernkodierungssystem - kostenlos von allen Mitwirkenden erhalten werden können.

Das JPEG -Komitee hat angegeben:

Es war schon immer ein starkes Ziel des JPEG 20 große Organisationen, die in diesem Bereich viele Patente innehat, um die Verwendung ihres geistigen Eigentums im Zusammenhang mit dem Standard ohne Zahlung von Lizenzgebühren oder Lizenzgebühren zu ermöglichen.^[34]

Das JPEG -Komitee bestätigte jedoch 2004, dass nicht angemeldet ist U -Boot -Patente kann eine Gefahr darstellen:

Es ist natürlich immer noch möglich, dass andere Organisationen oder Einzelpersonen Rechte an geistigem Eigentum beanspruchen, die die Umsetzung des Standards beeinflussen, und alle Implementierer werden aufgefordert, ihre eigenen Durchsuchungen und Untersuchungen in diesem Bereich durchzuführen.^[35]

Im neuesten ISO/IEC 15444-1: 2016 erklärte das JPEG-Komitee in Anhang L: Patenterklärung:

Die Internationale Organisation für Standardisierung (ISO) und die International Electrotechnical Commission (IEC) lenken darauf auf die Tatsache, dass die Einhaltung dieser Empfehlung | Der internationale Standard kann die Verwendung von Patenten beinhalten.

Die vollständige Liste der Rechteaussagen für geistiges Eigentum kann aus den Datenbanken ITU-T- und ISO-Patenterklärung (verfügbar unter https://www.iso.org/iso-standardards-patents.html))

ISO und IEC nehmen keine Position in Bezug auf die Beweise, die Gültigkeit und den Umfang dieser Patentrechte ein.

Die Aufmerksamkeit wird auf die Möglichkeit gelenkt, dass einige der Elemente dieser Empfehlung | Der internationale Standard kann Gegenstand von anderen Patentrechten sein als die in den oben genannten Datenbanken. ISO und IEC werden nicht für die Identifizierung einer oder aller dieser Patentrechte verantwortlich gemacht.

Die Analyse dieser Datenbank der ISO -Patenterklärung zeigt, dass 3 Unternehmen ihren Patentprozess, Telcordia Technologies Inc. (Bell Labs) US -Patentnummer 4.829.378, abgeschlossen haben sind seit 20090131, 20100226 abgelaufen (Quell Mitsubishi Electric Corporation, Corporate Licensing Division) und IBM N.Y. mit 11 Patenten gemäß der Deklaration 1 (RAND und kostenlos).

Das Patent von Telcordia Technologies Inc. 4.829.378 können überprüft werden http://patft.uspto.gov/netahtml/pto/srchnum.htm. Sein Titel lautet "Unterbandcodierung von Bildern mit geringer Rechenkomplexität", und es scheint, dass seine Beziehung zu JPEG 2000 "fern" ist, wie die beschriebene und behauptete Technik weit verbreitet ist (nicht nur von JPEG 2000).

Schließlich suchen Sie nach dem europäischen Patent (http://register.epo.org/smartsearch?lng=en ) und US-Patentdatenbanken zu JPEG 2000 zwischen 1978 und dem 15. März 2000 (Datum der ersten ITU T.801 oder ISO DTS 15444-1) liefern kein Patent, das in einer dieser 2 Patentdatenbanken registriert ist.

Dies liefert einen aktualisierten Kontext des JPEG 2000 -Rechtsstatus im Jahr 2019, der zeigt, dass ISO und IEC jedoch eine Verantwortung für andere versteckte Patentrechte als die in den oben genannten ISO -Datenbanken, das Risiko eines solchen Patentanspruchs auf ISO, verweigert haben 15444-1 und sein diskreter Wavelet-Transformationsalgorithmus scheint niedrig zu sein.

Verwandte Standards

Es gibt mehrere zusätzliche Teile des JPEG 2000 -Standards; Unter ihnen befinden sich ISO/IEC 15444-2: 2000, JPEG 2000-Erweiterungen, die die definieren .jpx Dateiformat, zum Beispiel mit Gitterquantisierung, ein erweitertes Dateiformat und zusätzlich Farbräume,^[36] ISO/IEC 15444-4: 2000, The Reference Testing und ISO/IEC 15444-6: 2000, das zusammengesetzte Bilddateiformat (.jpm), Ermöglichen der Kompression von zusammengesetzten Text-/Bildgrafiken.^[37]

Erweiterungen für sichere Bildübertragung, JpSec (ISO/IEC 15444-8), erweiterte Fehlerkorrekturschemata für drahtlose Anwendungen, JPWL (ISO/IEC 15444-11) und Erweiterungen für die Codierung volumetrischer Bilder, JP3D (ISO/IEC 15444-10) sind ebenfalls bereits aus der ISO erhältlich.

JPIP -Protokoll zum Streaming von JPEG 2000 -Bildern

Im Jahr 2005 wurde ein JPEG 2000 -Basis -Bild -Browsing -Protokoll genannt, das genannt wird JPIP wurde als ISO/IEC 15444-9 veröffentlicht.^[38] Innerhalb dieses Frameworks müssen nur ausgewählte Regionen potenziell großer Bilder von einem Imageserver auf die Anfrage eines Clients übertragen werden, wodurch die erforderliche Bandbreite verringert wird.

JPEG 2000 -Daten können auch unter Verwendung der ECWP- und ECWPS -Protokolle gestreamt werden, die innerhalb der ERDAS gefunden wurden ECW/JP2 SDK.

Motion JPEG 2000

Motion JPEG 2000, (MJ2), ursprünglich in Teil 3 des ISO-Standards für JPEG2000 (ISO/IEC 15444-3: 2002,) als eigenständiges Dokument, der jetzt von ISO/IEC 15444-3: 2002/AMD 2: 2003 ausgedrückt wurde In Bezug auf das ISO-Basisformat, ISO/IEC 15444-12 und in Itu-t Empfehlung T.802.^[39] Es gibt die Verwendung des JPEG 2000 -Formats für zeitgesteuerte Bildersequenzen (Bewegungssequenzen) an, die möglicherweise mit Audio kombiniert und in eine Gesamtpräsentation komponiert wurden.^[40][41] Es definiert auch ein Dateiformat,^[42] Basierend auf dem ISO-Basismediendateiformat (ISO 15444-12). Dateiname -Erweiterungen für Bewegung JPEG 2000 Videodateien sind .mj2 und .MJP2 Laut RFC 3745.

Es ist offen ISO Standard und ein erweitertes Update auf MJPEG (oder MJ), das auf dem Erbe beruhte JPEG Format. Im Gegensatz zu gemeinsamen Videoformaten wie z. MPEG-4 Teil 2, WMV, und H.264, MJ2 verwendet keine zeitliche oder interrahmen Komprimierung. Stattdessen handelt es sich bei jedem Frame um eine unabhängige Entität, die entweder durch eine verlustige oder verlustfreie Variante von JPEG 2000 kodiert wird. Seine physikalische Struktur hängt nicht von der Zeitreihenfolge ab, verwendet jedoch ein separates Profil, um die Daten zu ergänzen. Für Audio unterstützt es LPCM Codierung sowie verschiedene MPEG-4-Varianten als "rohe" oder ergänzende Daten.^[43]

Motion JPEG 2000 (oft als MJ2 oder MJP2 bezeichnet) wird als digitales Archivformat angesehen^[44] bis zum Kongressbibliothek Obwohl mxf_op1a_jp2_ll (verlustfreier JPEG 2000, der in MXF-Betriebsmuster 1A eingewickelt ist), vom Location Packard Campus für audio-visuelle Erhaltung bevorzugt wird.

ISO -Basismediendateiformat

ISO/IEC 15444-12 ist mit ISO/IEC 14496-12 (MPEG-4 Teil 12) identisch und definiert ISO -Basismediendateiformat. Zum Beispiel Motion JPEG 2000 -Dateiformat, MP4 Dateiformat oder 3GP Das Dateiformat basiert auch auf diesem ISO -Basis -Mediendateiformat.^{[45][46][47][48][49]}

GML JP2 Georeferenzierung

Das Offenes Geospatial Consortium (OGC) hat a definiert Metadaten Standard für Georeferenzierung JPEG 2000 -Bilder mit Embedded Xml Verwendung der Geographie -Markup -Sprache (GML) Format: GML in JPEG 2000 für geografische Bildercodierung (GMLJP2), Version 1.0.0, datiert 2006-01-18.^[50] Version 2.0, berechtigt GML in JPEG 2000 (GMLJP2) Codierung Standard Teil 1: Kern wurde 2014-06-30 genehmigt.^[50]

JP2- und JPX -Dateien, die GMLJP2 -Markup enthalten Geographisches Informationssystem (GIS) in ähnlicher Weise wie Geotiff und GTG -Bilder.

Anwendungsunterstützung

Anwendungen

Anwendungsunterstützung für JPEG 2000

Programm	Teil 1		Teil 2		Lizenz
	Lesen	Schreiben	Lesen	Schreiben
ACDSEE	Ja	Ja	?	?	Proprietär
Adobe Photoshop [Anmerkung 1]	Ja	Ja	Ja	Ja	Proprietär
Adobe Lightroom	Nein	Nein	Nein	Nein	Proprietär
Apfel iPhoto	Ja	Nein	Ja	Nein	Proprietär
Apfel Vorschau [Anmerkung 2]	Ja	Ja	Ja	Ja	Proprietär
Autodesk Autocad[Klarstellung erforderlich]	Ja	Ja	Ja	?	Proprietär
BAE -Systeme Kompass	Ja	Nein	Ja	Nein	Proprietär
Mixer[51]	Ja	Ja	?	?	Gpl
Phase Eins Erfassen Sie einen	Ja	Ja	Ja	Ja	Proprietär
Chasys Draw IES	Ja	Ja	Ja	Ja	Freeware
CineasSet	Ja	Ja	Ja	Ja	Proprietär
Compupic Pro	Ja	Ja	?	?	Proprietär
Corel Photo-Paint	Ja	Ja	Ja	Ja	Proprietär
Daminion[52]	Ja	Nein	Ja	Nein	Proprietär
dunkel[53]	?	Ja	?	?	Gpl
DBGALLERY	Ja	Nein	Ja	Nein	Proprietär
Digikam[54][55] (Kde[56]))	Ja	Ja	?	?	Gpl
Ecognition	Ja	Ja	?	?	Proprietär
Envi	Ja	Ja	?	?	Proprietär
Erdas stellen sich vor	Ja	Ja	?	?	Proprietär
Evince (PDF 1.5 Einbettung)	Ja	Nein	Nein	Nein	GPL v2
Faststone Image Viewer	Ja	Ja	Ja	Ja	Freeware
Faststone Maxview	Ja	Nein	Ja	Nein	Proprietär
Fotografix 2.0	Nein	Nein	Nein	Nein	Proprietär
Fotosketcher 2.70	Nein	Nein	Nein	Nein	Proprietär
GIMP 2.10	Ja[57]	Nein	?	Nein	Gpl
Global Mapper	Ja	Ja	Nein	Nein	Proprietär
Gnome Web	Ja	–	?	–	Gpl
Google Chrome	Nein	Nein	Nein	Nein	Proprietär
GraphicConverter	Ja	Ja	Ja	?	Shareware
Gwenview (Kde[56]))	Ja	Ja	?	?	Gpl
Idl	Ja	Ja	?	?	Proprietär
Imagemagick	Ja	Ja	Ja	Ja	Imagemagick -Lizenz
Stellen Sie sich vor (mit einem Plugin)[58]	Ja	Nein	Nein	Nein	Freeware
Irfanview	Ja	Ja	Nein	Nein	Freeware
Kolourpaint (Kde[56]))	Ja	Ja	?	?	2-Klausel BSD
Leadtools[59][60]	Ja	Ja	Ja	Ja	Proprietär
Mathematica	Ja	Ja	Nein	Nein	Proprietär
Matlab	über Toolbox	über Toolbox	über Toolbox	über Toolbox	Proprietär
Mozilla Firefox	Nein [Notiz 3]	Nein	Nein	Nein	Mpl
Oper	über Schnelle Zeit	–	?	–	Proprietär
Paint Shop Pro	Ja	Ja	Ja	Ja	Proprietär
Photofiltr	Nein	Nein	Nein	Nein	Proprietär
PhotoLine	Ja	Ja	?	?	Proprietär
Bildfenster Pro 7	Ja	Nein	?	Nein	Proprietär, eingestellt
Pixel Image Editor	Ja	Ja	?	?	Proprietär
Vorschau	Ja	Ja	?	?	Proprietär
Qgis (mit einem Plugin)	Ja	Ja	?	?	Gpl
Safari	Ja	–	?	–	Proprietär
Silberfast	Ja	Ja	Ja	Ja	Proprietär
Xnview	Ja	Ja	Ja	Ja	Proprietär
Ziproxy	Ja	Ja	Nein	Nein	Gpl

Bibliotheken

Bibliotheksunterstützung für JPEG 2000

Programm	Teil 1		Teil 2		Sprache	Lizenz
	Lesen	Schreiben	Lesen	Schreiben
Gräulich	Ja	Ja	Ja	Nein	C ++	Agpl
Jaspis	Ja	Ja	Nein	Nein	C	Jasper Software -Lizenz
Kakadu	Ja	Ja	Ja	Ja	C ++	Proprietär
OpenJpeg	Ja	Ja	Ja	Nein	C	BSD

Siehe auch

• Avif
• Vergleich der Grafikdateiformate
• Digitales Kino
• DJVU- Ein Komprimierungsformat, das auch Wavelets verwendet und für die Verwendung im Web konzipiert ist.
• ECW- Ein Wavelet -Komprimierungsformat, das gut mit JPEG 2000 verglichen wird.
• Medientransport mit hoher Bitrate
• JPEG-LS - Ein weiterer verlustfreier Bildkomprimierungsstandard von JPEG.
• JPEG XL -Langfristiger Ersatz für JPEG 2000, JPEG-LS, JPEG und verwandte Formate.
• JPIP- JPEG 2000 Interaktives Protokoll
• Mrsid- Ein Wavelet -Komprimierungsformat, das gut mit JPEG 2000 verglichen wird
• PGF- Ein schnelles Wavelet -Komprimierungsformat, das gut mit JPEG 2000 verglichen wird
• Schnelle Zeit- Ein von Apple entwickeltes Multimedia -Framework-, Anwendungs- und Webbrowser -Plugin, das verschiedene Multimedia -Dateien (einschließlich JPEG 2000 -Bildern standardmäßig) entwickelt, entschlüsselt und abgespielt hat).
• Videokomprimierungsbildertypen
• Wavelet
• Webp- ein Bildformat in Bezug auf Webm, unterstützende und verlustlose Komprimierung

Verweise

Zitate

Allgemeine Quellen

Externe Links

• Offizielle Website
• NVJPEG2000 - Nvidias Cuda Decoder und Encoder