JPEG2000

JPEG 2000 (o jp2 ) es un formato gráfico que utiliza tecnología de transformada wavelet en lugar de la transformada de coseno discreta utilizada en el formato JPEG , basada en la representación de la señal como una superposición de funciones básicas: paquetes de ondas.

Como resultado de dicha compresión, la imagen es más suave y clara, y el tamaño del archivo es más pequeño en comparación con JPEG con la misma calidad. JPEG 2000 está completamente libre del principal inconveniente de su predecesor: debido al uso de wavelets, las imágenes guardadas en este formato, con altos índices de compresión, no contienen artefactos en forma de "celosía" de bloques de 8x8 píxeles. El formato JPEG 2000, como JPEG, admite la llamada "compresión progresiva", que le permite ver primero una imagen borrosa y luego una imagen cada vez más clara a medida que se carga.

A partir de 2018, no ha sido ampliamente adoptado. Esto se debe a muchas razones que en algún momento influyeron en la adopción de la norma. Estos incluyen la complejidad de la implementación y los requisitos de memoria [3] .

Beneficios

Las principales ventajas de JPEG 2000 sobre JPEG:

• Mayor compresión lograda mediante el uso de una transformada wavelet discreta y una codificación de entropía más compleja.

• Escalabilidad de subimagen: JPEG 2000 comprime perfectamente los diferentes componentes de una imagen, y cada componente almacena entre 1 y 16 bits por muestra . Gracias al bloqueo, puede almacenar imágenes de diferentes resoluciones en un flujo de código.

• Codestream Random Access, también denominado a veces Acceso ROI varios grados de subdivisión (ROI)

• Formato de archivo flexible: los formatos de archivo JP2 y JPX almacenan información de espacio de color, metadatos e información para un acceso uniforme a través de aplicaciones de red que se comunican mediante el protocolo JPEG Parte 9 JPIP.

Otras ventajas de JPEG 2000 se presentan en la página oficial.

Normas relacionadas

Hay varias adiciones al estándar JPEG 2000, algunas de las cuales aún no se han implementado, que incluyen:

• ISO/IEC 15444-2 :2000: funcionalidad adicional, como cuantización de cuadrícula, formato de archivo extendido y conversiones de espacio de color adicionales ;
• ISO/IEC 15444-4 :2000 - prueba de enlace;
• ISO/IEC 15444-6 :2000: un formato de archivo de imagen compuesto que le permite comprimir texto e imagen al mismo tiempo;
• JPSEC - Extensión de transmisión de imagen segura (discutido en ISO);
• JPIP - Navegación de imágenes basada en conexión (discutido en ISO).

Aplicaciones JPEG 2000

Las principales áreas de aplicación de esta norma son:

• cine digital ;
• Para almacenar la foto del propietario en pasaportes biométricos (a partir del 08/03/2013, JasPer 1.6 se utiliza para la compresión)
• La Biblioteca del Congreso de EE . UU . utiliza JPEG 2000 como uno de los formatos para almacenar versiones digitalizadas de mapas. [cuatro]

Similitudes con el compresor ICER

JPEG 2000 es similar en muchos aspectos al formato de compresión de imágenes ICER utilizado por la NASA para comprimir imágenes en experimentos espaciales.

ICER también se basa en wavelets y proporciona:

• codificación progresiva,
• compresión sin pérdida (a diferencia de JPEG 2000, ICER utiliza un compresor LOCO -I modificado ( compresión de imágenes sin pérdida de baja complejidad ) en este modo), 
• compresión con pérdida ,
• corrección de errores para limitar el efecto de la pérdida de datos en el canal de comunicación.

ICER generalmente proporciona una compresión comparable a JPEG 2000.

La funcionalidad de ICER, similar a JPEG 2000, es que ambos compresores:

• proporcionar la división de la imagen en bloques para aumentar la eficiencia de la compresión, lo que permite un uso más eficiente del canal de comunicación, la memoria RAM y el tiempo del procesador;
• permitirle variar el grado de compresión según el tamaño de la imagen (en bytes );
• te permiten variar la relación de compresión dependiendo de la calidad (aunque ICER varía la relación de compresión con un error del 1% ).

Diferencias entre ICER y JPEG 2000:

• JPEG 2000 usa aritmética de punto flotante , ICER solo aritmética de enteros;
• ICER utiliza un compresor LOCO modificado para una compresión sin pérdidas;
• JPEG 2000 utiliza varios modelos diferentes de compresión sin pérdidas, cambiando el compresor de ondículas al modo de compresión sin pérdidas;
• ICER y JPEG 2000 utilizan diferentes espacios de color ;
• ICER en su forma actual comprime las imágenes monocromáticas mejor que las imágenes en color . .

Disputas legales

JPEG 2000 no está libre de algoritmos de compresión patentados, pero el comité de JPEG acordó que se pueden usar de forma gratuita como parte de este formato: [5]

Siempre una de las mayores ventajas de los estándares emitidos por el comité JPEG ha sido que se pueden implementar en una configuración básica sin ningún tipo de pago de licencia. El nuevo estándar JPEG 2000 se preparó con esta posibilidad en mente, se llegó a un acuerdo entre 20 grandes organizaciones, los titulares de la mayoría de las patentes en el campo de la compresión, que permitieron que su propiedad intelectual se usara como parte de la implementación del estándar sin regalías.

Por supuesto, las patentes vagas y ocultas aún pueden ser peligrosas. Sin embargo, JPEG 2000 debe considerarse un formato más seguro que, por ejemplo, MP3, para el cual dicho trabajo se llevó a cabo a un nivel mucho más bajo.

Artefactos de compresión

Los artefactos que ocurren cuando se comprime usando el algoritmo JPEG 2000 con un alto grado de compresión (pérdidas) difieren cualitativamente poco de los artefactos que ocurren cuando se comprime con un compresor JPEG; en aquellos lugares donde la imagen original tenía transiciones de color suaves, se vuelven aún más suaves ( borroso); en los mismos lugares donde hubo transiciones bruscas de brillo o color (áreas de la imagen con alto contraste), aparece un artefacto característico en forma de un contorno brillante que enmarca el borde de la transición, retrocediendo ligeramente (por un par de píxeles) de la sección más oscura de la transición. Diferencias en artefactos: sin cuadrícula de 8 por 8 píxeles; los colores de los pequeños detalles que difieren mucho en color del fondo no se distorsionan; Los artefactos característicos de JPEG 2000 se vuelven perceptibles a relaciones de compresión más altas que en el caso de JPEG.

Comparación con PNG

Aunque el formato JPEG 2000 es compatible con la compresión sin pérdidas, no pretende reemplazar por completo el formato PNG, que es uno de los formatos más utilizados para este fin en la actualidad.

El formato PNG (Portable Network Graphics) admite algunas funciones, como la transparencia, que no admite el formato JPEG 2000. En términos de compresión sin pérdida, PNG tiene un soporte de software y una funcionalidad relativamente mejores, por lo que es más adecuado para almacenar imágenes sin pérdida del calidad original

Una comparación incorrecta de PNG y JPEG 2000 a menudo conduce a confusión y malentendidos sobre el propósito real de los formatos. JPEG 2000 se diseñó originalmente como una plataforma muy flexible para reemplazar JPEG y parcialmente TIFF con la capacidad de guardar 16 bits, con compresión con pérdida y sin pérdida.

PNG se desarrolló como reemplazo de GIF para trabajar con gráficos.

Véase también

• WebP
• jpegxr
• jpeg
• JPEG-LS
• Movimiento JPEG 2000

Notas

1. ↑ http://www.iana.org/assignments/media-types/image/jp2
2. ↑ http://www.iana.org/assignments/media-types/image/jpm
3. ↑ Por qué JPEG 2000 nunca despegó - Blog de ANSI . Consultado el 15 de diciembre de 2018. Archivado desde el original el 16 de diciembre de 2018. (indefinido)
4. ↑ How to View (Memoria estadounidense de la Biblioteca del Congreso)  ( 2014). Consultado el 3 de febrero de 2014. Archivado desde el original el 26 de enero de 2014.
5. ↑ Bienvenido a JPEG Archivado el 14 de julio de 2007. .

Literatura

• Jin Li. Compresión de imágenes: las matemáticas de JPEG 2000  //  Procesamiento de señales modernas. - Publicaciones MSRI, 2003. - Vol. 46 . - pág. 185-221 .
• Taubman, David S. and Marcellin, Michael W. JPEG 2000: fundamentos, estándares y práctica de la compresión de imágenes. - Editorial Académica Kluwer, 2001. - 776 p. — ISBN 079237519X .

Enlaces

• Sitio oficial  (inglés)
• Comparación de nueve códecs JPEG 2000 en términos de calidad resultante
• Todo lo que siempre quiso saber sobre JPEG 2000  intoPIX , 2008
• Puntos de referencia y medidas de rendimiento de JPEG2000 en GPU (inglés) 2018
• La biblioteca OpenJPEG es un proyecto de código abierto para el códec JPEG 2000.