JPEG XR

JPEG XR
JPEG XR logo.svg
Dateiname Erweiterung
Internet -Medientyp
  • Bild/vnd.ms-photo
  • Bild/JXR[3]
Entwickelt von Microsoft, Itu-t, ISO/IEC
Erstveröffentlichung 14. April 2009; vor 13 Jahren
Neueste Erscheinung
06/2019 (ITU-T); 2020 Ausgabe (ISO/IEC)
Juni 2019; Vor 3 Jahren
Art des Formats Grafikdateiformat
Enthalten von Tiff
Standard Itu-t rec. T.832 (06/2019),
ISO/IEC 29199-2: 2020
Offenes Format? Ja
Webseite ITU-T T.832 (06/2019),
ISO/IEC 29199-2: 2020

JPEG XR[4] (JPEG erweiterte Reichweite[5]) ist ein Bildkompression Standard für kontinuierlicher Ton fotografische Bilder, basierend auf dem HD -Foto (früher Windows Media Photo) Spezifikationen, die Microsoft ursprünglich entwickelt und patentiert.[6] Es unterstützt beide Verlust und Verlustfreie Kompressionund ist das bevorzugte Bildformat für ECMA-388 Offene XML -Papierspezifikation Unterlagen.

Die Unterstützung für das Format wurde in verfügbar Adobe Flash Player 11.0, Adobe AIR 3.0, Sumatra pdf 2.1, Windows -Bildgebungskomponente, .NET Framework 3.0, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Internet Explorer 9, Internet Explorer 10, Internet Explorer 11, Pale Mond 27.2.[7][8][9] Ab Januar 2021 gab es immer noch keine Kameras, die Fotos im JPEG XR (.JXR) -Format aufnahmen.

Geschichte

Microsoft kündigte zum ersten Mal Windows Media -Foto an Winhec 2006,[10] Und benannte es im November dieses Jahres in HD -Foto um. Im Juli 2007 die Gemeinsame fotografische Expertengruppe und Microsoft kündigte HD -Foto an, um ein JPEG -Standard zu werden, der als bekannt ist als JPEG XR.[11][12] Am 16. März 2009 erhielt JPEG XR die endgültige Genehmigung als Itu-t Empfehlung T.832 Und ab April 2009 wurde es in der ITU-T in "vor veröffentlichter" Form erhältlich.[1] Am 19. Juni 2009 verabschiedete es einen ISO/IEC -Stimmzettel für International Standard (International Standard), was zu einer endgültigen Genehmigung als Internationaler Standard ISO/IEC 29199-2.[13][14] Die ITU-T hat seine Veröffentlichung mit a aktualisiert Corrigendum Genehmigt im Dezember 2009,[1] und ISO/IEC gab am 30. September 2010 eine neue Ausgabe mit ähnlichen Korrekturen heraus.[15]

Nach Abschluss der Bildcodierungsspezifikation veröffentlichte ITU-T und ISO/IEC auch eine Bewegungsformatspezifikation (ITU-T T.833 | ISO/IEC 29199-3), ein Konformitätstestsatz (ITU-T T .834 | ISO/IEC 29199-4) und Referenzsoftware (ITU-T T.835 | ISO/IEC 29199-5) für JPEG XR. Im Jahr 2011 veröffentlichten sie einen technischen Bericht, in dem die Workflow-Architektur für die Verwendung von JPEG XR-Bildern in Anwendungen (ITU-T T.SUP2 | ISO/IEC TR 29199-1) beschrieben wurde.

Beschreibung

Fähigkeiten

JPEG XR ist ein Bilddateiformat, das mehrere wichtige Verbesserungen über bietet JPEG, einschließlich:[16]

Bessere Komprimierung
Das JPEG XR -Dateiformat unterstützt höhere Komprimierungsverhältnisse im Vergleich zu JPEG zur Codierung eines Bildes mit äquivalenter Qualität.
Verlustfreie Kompression
JPEG XR unterstützt auch Verlustfreie Kompression. Die Signalverarbeitungsschritte in JPEG XR sind sowohl für verlustfreie als auch für verlustartige Codierung gleich. Dies macht den verlustfreien Modus einfach zu unterstützen und ermöglicht das "Trimmen" einiger Teile eines verlustfreien komprimierten Bildes, um ein verlustes komprimiertes Bild zu erzeugen.
Unterstützung der Fliesenstruktur
Ein JPEG XR -codiertes Bild kann unterteilt werden in Fliese Regionen. Die Daten für jede Region können separat dekodiert werden. Dies ermöglicht einen schnellen Zugriff auf Teile eines Bildes, ohne das gesamte Bild zu dekodieren. Wenn eine Art von Fliesen als "weiche Fliesen" verwendet wird, kann die Strukturierung der Fliesenregion geändert werden, ohne das Bild vollständig zu dekodieren und ohne zusätzliche Verzerrung einzubeziehen.
Unterstützung für mehr Farbgenauigkeit
JPEG XR unterstützt neben der herkömmlichen 8-Bit-pro-Stichprobe eine Vielzahl von Bildfarbdarstellungen Yuv (formal YCBCR) 4: 2: 0 Codierung, das normalerweise für den ursprünglichen JPEG -Standard verwendet wird.
Zur Unterstützung von Bildern mit einem RGB -Farbraum, JPEG XR enthält eine interne Konvertierung in die Ycocg Farbraum und unterstützt eine Vielzahl von Bit -Tiefen- und Farbdarstellungsverpackungsschemata. Diese können mit und ohne einen dazugehörigen Alpha-Kanal für Formmaskierung und Halbtransparenzunterstützung verwendet werden, und einige von ihnen haben eine viel höhere Genauigkeit als die typischerweise für die Bildcodierung. Sie beinhalten:
  • Niedrige Bittiepackungen von RGB in 16 Bit pro Pixel mit 5 Bit für jeden Kanal oder 5 Bit für Rot und Blau und 6 Bit für Grün
  • 8 Bit pro Komponente (manchmal genannt wahre Farbe) in 24 oder 32 Bit pro Pixel verpackt
  • 10 Bit pro Komponente in einer 32-Bit-Verpackung dunkle Farbe)
  • 16 Bit pro Komponente als Ganzzahlen, Festpunktnummern oder halbprezision
  • 32 Bit pro Komponente als Festpunktnummern oder volle Precision-schwimmende Punktzahlen, die in 96 oder 128 Bit gepackt sind (für die eine verlustlose Codierung aufgrund der übermäßig hohen Präzision nicht unterstützt wird)
JPEG XR unterstützt außerdem 16-Bit pro Komponente (64-Bit pro Pixel) Ganzzahl CMYK -Farbmodell.[17]
16-Bit- und 32-Bit-Fixpunkt-Farbkomponenten-Codierungen werden auch in JPEG XR unterstützt. In solchen Codierungen werden die signifikantesten 4 Bits jedes Farbkanals als zusätzliche "Headroom" und "Toe Room" über den Wertebereich über den nominalen Schwarz-Weiß-Signalbereich hinaus behandelt.
Darüber hinaus werden in JPEG XR 16-Bit- und 32-Bit-Floating-Punkt-Farbkomponenten-Codierungen unterstützt. In diesen Fällen wird das Bild als Floating Point -Daten interpretiert, obwohl die JPEG XR -Codierungs- und Decodierungsschritte nur unter Verwendung von Ganzzahloperationen durchgeführt werden (um die Komprimierungsverarbeitung zu vereinfachen).
Das mit Shared-Exponent Floating Point Farb Format bekannt als als Rgbe (Glanz) wird ebenfalls unterstützt und ermöglicht eine treue Lagerung von HDR-Bilder mit hohem Dynamic-Reichweite.
Neben RGB- und CMYK -Formaten unterstützt JPEG XR auch Graustufen und Multi-Kanal Farbkodierungen mit einer willkürlichen Anzahl von Kanälen.
Die Farbdarstellungen werden in den meisten Fällen in eine interne Farbdarstellung umgewandelt. Die Transformation ist völlig reversibel, so dass dieser Farbtransformationsschritt keine Verzerrung führt und daher verlustlose Codierungsmodi unterstützt werden können.
Transparenzkartenunterstützung
Ein Alpha -Kanal kann vorhanden sein, um Transparenz darzustellen, sodass die Alpha -Misch -Overlay -Funktion aktiviert ist.
Bildmodifikation für Komprimiertedomänen
In JPEG XR ist die vollständige Decodierung des Bildes für die Konvertierung eines Bildes von einer verlustfreien zu verlustartigen Kodierung, die Verringerung der Treue einer verlustenden Codierung oder zur Verringerung der codierten Bildauflösung.
Die vollständige Dekodierung ist auch für bestimmte Bearbeitungsvorgänge wie Zuschneiden, horizontale oder vertikale Flips oder nicht erforderlich Kardinal Rotationen.
Die Fliesenstruktur für den Zugriff auf Bildregionen kann auch ohne vollständige Dekodierung und ohne Verzerrung geändert werden.
Metadatenunterstützung
Eine JPEG XR -Bilddatei kann optional eine eingebettete enthalten ICC Farbprofil, um eine konsistente Farbdarstellung über mehrere Geräte hinweg zu erzielen.
Exif und Xmp Metadatenformate werden ebenfalls unterstützt.

Containerformat

Eine Datei Containerformat Mit diesem kann zum Speichern von JPEG XR -Bilddaten in Anhang A des JPEG XR -Standards angegeben werden. Es ist ein Tiff-ähnliches Format mit einer Tabelle von Bilddateiverzeichnis (IFD) Tags. Eine JPEG XR -Datei enthält Bilddaten, optionale Alpha -Kanaldaten, Metadaten, optional Xmp Metadaten gespeichert als RDF/XMLund optional Exif Metadaten, in IFD -Tags. Die Bilddaten sind ein zusammenhängendes eigenständiges Datenback. Der optionale Alpha -Kanal kann, falls vorhanden, als separater Bilddatensatz komprimiert werden, wodurch die Dekodierung der Bilddaten unabhängig von Transparenzdaten in Anwendungen ermöglicht wird, die keine Transparenz unterstützen. (Alternativ unterstützt JPEG XR auch ein "Engeschoner" -Alpha -Kanal -Format, in dem die Alpha -Kanaldaten zusammen mit den anderen Bilddaten in einem einzelnen komprimierten Codestream codiert werden.)

Dieses Format ist TIFF-basiert und erbt alle Einschränkungen des TIFF-Formats, einschließlich der 4-GB-Dateigrenze, die gemäß der HD-Fotospezifikation "in einem zukünftigen Update behandelt wird".[18]

Im JPEG -Komitee wurden neue Arbeiten begonnen, um die Verwendung der JPEG XR -Bildcodierung im JPX -Dateispeicherformat zu ermöglichen.[13] Zusätzlich wurde im März 2010 eine Antrags -JPEG XR -Spezifikation als ISO -Standard für Motion (Video) genehmigt.[19]

Kompressionsalgorithmus

Vergleich zwischen JPEG 2000, JPEG XR und JPEG.

JPEG XRs Design[1][20] ist konzeptionell sehr ähnlich zu JPEG: Das Quellbild wird optional in a konvertiert Luma-Chroma Farbspace, die Chroma -Flugzeuge sind optional untergetastetJede Ebene ist in Blöcke fester Größe unterteilt, die Blöcke werden in die Frequenzdomäne und die Frequenzkoeffizienten quantisiert und werden quantisiert und Entropie codiert. Hauptunterschiede sind die folgenden:

  • JPEG unterstützt Bit -Tiefen von 8 und 12 Bits; JPEG XR unterstützt Bit -Tiefen von bis zu 32 Bit. JPEG XR unterstützt auch eine verlustlose und verlustige Komprimierung von Gleitkomma-Bilddaten (durch Darstellung der Gleitkommawerte in einem IEEE 754-ähnliches Format und kodier sie so, als wären sie Ganzzahlen) und Rgbe Bilder.
  • Jfif und andere typische Bildcodierungspraktiken geben eine lineare Transformation von RGB zu YCBCR, was in der Praxis aufgrund von etwas verlust ist Roundoff -Fehler. JPEG XR gibt eine verlustfreie Farbspace -Transformation an, nämlich Ycocg-r,[21][22] Gegeben (für RGB) durch:[23]
  • Während JPEG 8 × 8 Blöcke für seine Frequenztransformation verwendet, verwendet JPEG XR hauptsächlich 4 × 4 -Blocktransformationen. (2 × 4 und 2 × 2 Transformationen werden auch für spezielle Fälle definiert, in denen Chroma -Subsampling; Zu den Encoderoptionen gehören YUV_444, YUV_422, YUV_420 und ein monochrom y_only.)[24]
  • Während JPEG eine einzelne Transformationsstufe verwendet, wendet JPEG XR seine 4 × 4-Kerntransformation in einer hierarchischen Weise in zwei Ebenen innerhalb von 16 × 16 an Makroblock Regionen. Dies gibt der Transformation a Wavelet-ähnliche Mehrauflösunghierarchie und verbessert seine Kompressionsfähigkeit.
  • Das DCTDie von JPEG verwendete Frequenztransformation ist aufgrund des Roundoff -Fehlers leicht verlustvoll. JPEG XR verwendet eine Art von Ganzzahl -Transformation, die a verwendet wird Hubschema.[25] Die erforderliche Transformation, die als Photo Core Transform (PCT) bezeichnet wird, ähnelt einem 4 × 4 -DCT, ist jedoch verlustlos (genau invertierbar). Tatsächlich handelt es sich um eine besondere Realisierung einer größeren Familie von binär-freundlichen Multiplikator-freien Transformationen, die als BindCT bezeichnet werden.[26]
  • JPEG XR ermöglicht einen optionalen Überlappungsschritt, der vor jedem seiner 4 × 4 -Kerntransformationsstufen als Photo Overlap Transform (POT) bezeichnet wird.[25] Der Filter arbeitet mit 4 × 4 -Blöcken, die in jeder Richtung mit 2 Proben aus den 4 × 4 -Kerntransformationsblöcken versetzt werden. Sein Zweck ist es, die Kompressionsfähigkeit zu verbessern und zu reduzieren Block- und Geburtsartefakte Bei niedrigen Bitraten. Bei hohen Bitraten, bei denen solche Artefakte in der Regel kein Problem sind, kann die Präfilterung weggelassen werden, um die Codierungs- und Decodierungszeit zu verkürzen. Die Überlappungsfilterung wird unter Verwendung von Ganzzahloperationen nach a konstruiert Hubschema, so dass es auch verlustlos ist. Wenn Sie sich angemessen kombinieren, bilden der Topf und der PCT in JPEG-XR eine geläutete Transformation.[27]
  • In JPEG werden die Bild -DC -Koeffizienten der DCT -Blöcke durch die Anwendung der Gleichstromvorhersage aus dem linken Nachbartransformationsblock vorhergesagt, und es werden keine anderen Koeffizienten vorhergesagt. In JPEG XR werden 4 × 4 -Blöcke in Makroblocks von 16 × 16 Proben unterteilt, und die 16 DC -Koeffizienten aus den 4 × 4 -Blöcken jedes Makroblocks werden durch eine andere Frequenztransformation geleitet : Die Makroblock-DC-Koeffizienten (als DC bezeichnet), Wechselstromkoeffizienten auf Makroblockebene (als "Tiefpass" bezeichnet) und Wechselstromkoeffizienten auf unterer Ebene (als AC bezeichnet). Die Vorhersage der Koeffizientenwerte über Transformationsblöcke hinweg wird auf die Gleichstromkoeffizienten und auf eine zusätzliche Zeile oder Spalte von Wechselstromkoeffizienten angewendet.
  • JPEG XR unterstützt die Codierung eines Bildes, indem es in kleinere individuelle Rechteckel zerlegt wird Fliese Gebietsregionen. Jeder Fliesenbereich kann unabhängig von den anderen Bereichen des Bildes dekodiert werden. Dies ermöglicht einen schnellen Zugang zu räumlichen Bereichen von Bildern, ohne das gesamte Bild zu dekodieren.
  • Die Entropie -Codierungsphase von JPEG XR ist adaptiver und komplexer als die von JPEGs mit einem DC- und Wechselstromkoeffizientenvorhersageschema, einer adaptiven Koeffizienten -Neuordnung (im Gegensatz zu JPEGs fester Zickzackreihenfolge) und einer Form der adaptiven Huffman -Codierung für die Koeffizienten selbst.
  • JPEG verwendet eine einzelne Quantisierungsschrittgröße pro DC/AC -Komponente pro Farbebene pro Bild. JPEG XR ermöglicht eine Auswahl der DC -Quantisierungsschrittgrößen auf a Fliese Region Basis und ermöglicht die Quantisierungsschrittgrößen von Tiefpass- und Wechselstromquantisierungsgrößen von Makroblock bis Makroblock.
  • Da alle Codierungsphasen mit Ausnahme der Quantisierung verlustlos sind, ist JPEG XR verlustlos, wenn alle Quantisierungskoeffizienten gleich 1 sind. Dies gilt nicht für JPEG. JPEG definiert einen separaten verlustfreien Modus, der das DCT nicht verwendet, aber nicht implementiert wird von libjpeg und daher nicht weit verbreitet.

Die HD -Photo Bitstream -Spezifikation behauptet, dass "HD -Foto die Bildqualität vergleichbar ist mit JPEG-2000 Mit der Rechen- und Speicherleistung vergleichbar mit JPEG ", dass es" ein verlustkomprimiertes Bild einer besseren Wahrnehmungsqualität als JPEG mit weniger als der Hälfte der Dateigröße liefert "und" verlustfreie komprimierte Bilder ... sind in der Regel 2,5 -mal kleiner als das Original als das Original unkomprimierte Daten ".

Software-Unterstützung

Eine Referenzsoftware-Implementierung von JPEG XR wurde als ITU-T-Empfehlung T.835 und ISO/IEC International Standard 29199-5 veröffentlicht.

Die folgenden bemerkenswerten Softwareprodukte unterstützen JPEG XR nativ:

Produktname Verleger Unterstützung lesen Unterstützung schreiben
Erfassen Sie einen 7 oder später Phase Eins Ja Ja
Corel Paint Shop Pro X2 oder höher Corel Ja Ja [28]
Schneller Bildbieter Axel Rietschin -Softwareentwicklungen Ja — [29]
Imagemagick Imagemagick Studio LLC Ja Ja [30]
Internet Explorer 9 Microsoft Ja — [31][32]
Microsoft Expression Design Microsoft Ja Ja [33]
Microsoft Expression Media Microsoft Ja Nein
Microsoft Image Composite Editor Microsoft Ja Ja [34]
Paint.net Rick Brewster Ja Ja [35]
Pale Mond (Webbrowser) Moonchild Productions Ja — [36]
PhotoLine Computerinsel Ja Ja
Serif -Photoplus X7 Serife Europa Ja Ja
Windows Live -Fotogalerie Microsoft Ja Ja
Windows -Fotogalerie Microsoft Ja Ja
Windows Photo Viewer Microsoft Ja —
Xara Designer Pro Xara Group Limited Ja Nein [37]
Xnview Pierre-Emmanuel Gugelet Ja Ja [38][39]
Zoner Photo Studio 13 oder später Zoner -Software Ja Ja

Die folgende bemerkenswerte Software unterstützen JPEG XR durch a Plug-In:

Produktname Verleger Plug-in-Name Plug-in-Verlag Unterstützung lesen Unterstützung schreiben
Adobe Photoshop (CS2, CS5-CS6) Adobe Systems JPEG XR-Dateiformat-Plug-In für Photoshop Microsoft Corporation Ja Ja [40][41]
Gimp Das GIMP -Entwicklungsteam JPEG XR -Plugin für GIMP C. Hausner Ja Ja [42]
Irfanview 4.25 und später Irfan Skiljan HDP -Version 4.26 Irfan Skiljan Ja Nein [43]
Paint.net Rick Brewster JPEG XR -Plugin für Paint.net C. Hausner Ja Ja [44]
Schneller Blick Apple Inc. JPEG XR -Plugin für einen schnellen Look B. Hoary Ja — [45]

Folgende Apis und Software -Frameworks Unterstützen Sie JPEG XR und kann in anderen Software verwendet werden, um Endbenutzern JPEG XR -Unterstützung zu bieten:

Produktname Verleger Unterstützung lesen Unterstützung schreiben
Adobe Integrierte Laufzeit 3.3 Adobe Systems Ja Ja [46]
Adobe Flash Player 11.3 Adobe Systems Ja Ja [46]
Integrierte Leistungsprimitive (IPP) Intel Ja Ja [47][48]
Windows -Bildgebungskomponente (WIC) Microsoft Ja Ja

Das Videospiel 2011 Wut beschäftigt die JPEG XR -Komprimierung, um seine zu komprimieren Texturen.[49]

Lizenzierung

Microsoft hat Patente zur Technologie in JPEG XR. Ein Microsoft -Vertreter erklärte in einem Interview im Januar 2007, dass die Spezifikation unter dem zur Verfügung gestellt wird, um die Annahme und Verwendung von HD -Foto zu fördern Microsoft Open Spezifikationsversprechen, was behauptet, dass Microsoft die Implementierung der Spezifikation kostenlos ermöglicht und keine Anzüge für die patentierte Technologie für ihre Implementierung einreicht.[50] Wie Berichten zufolge von Josh Weisberg, Direktor der Rich Media Group von Microsoft, erklärt. Ab dem 15. August 2010 machte Microsoft den resultierenden JPEG XR -Standard unter seiner Gemeinschaftsversprechen.[51]

Im Juli 2010 wurde die Referenzsoftware zur Implementierung des JPEG XR-Standards als ITU-T-Empfehlung T.835 und veröffentlicht Internationaler Standard ISO/IEC 29199-5. Microsoft hat diese Veröffentlichungen in die Liste der Spezifikationen einbezogen Gemeinschaftsversprechen.[51]

Im April 2013 veröffentlichte Microsoft eine Open -Source -JPEG XR -Bibliothek unter dem BSD -Lizenz.[52][53] Dies löste etwaige Lizenzprobleme mit der Bibliothek in Softwarepaketen, die unter beliebten Open -Source -Lizenzen wie dem verteilt sind GNU Allgemeine öffentliche Lizenz, mit dem das zuvor veröffentlichte "HD Photo Device Porting Kit"[54] war unvereinbar.

Siehe auch

  • Avif, ein Komprimierungsformat von Google, Mozilla und anderen in einer Gruppe namens The Allianz für offene Medien[55]
  • JPEG, ein Bildformat, das zur verlustenden Komprimierung verwendet wird (JPEG XR -Verlust ist damit vergleichbar.)
  • JPEG 2000, eine Verbesserung, die JPEG durch das JPEG -Komitee ab 2000 ersetzen soll
  • JPEG XS, Format für Bild und Video mit sehr geringer Latenz, effizienter für das Streaming von hochwertigem Video
  • JPEG XL, ist ein lizenzfreies Raster-Graphics-Dateiformat, das sowohl verlust- als auch verlustfreie Komprimierung unterstützt. Es soll bestehende Rasterformate übertreffen und somit zu ihrem universellen Ersatz werden.
  • Png, ein Format für eine verlustfreie Komprimierung, mit der JPEG XR verlustlos vergleichbar ist
  • Webp, ein Format mit verlustiger oder verlustfreier Kompression, vorgeschlagen von Google in 2010
  • Bessere tragbare Grafiken, ein Vorschlag von Fabrice Bellard im Jahr 2014 basierend auf HEVC
  • Heif, ein 2015 -Format basierend auf MPEG-H Teil 12 (ISO/IEC 23008-12) und HEVC. Implementiert von Apfel als Grundlage für ihr Einzelbildformat .HEIC auf iPhone 7.

Verweise

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Externe Links

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