Добавлен: 29.10.2018
Просмотров: 6928
Скачиваний: 24
Рис. 1.14. Артефакты компрессии JPEG 2000 (числа показывают степень сжатия)
•
медицинские изображения;
•
хранение фотографии владельца в биометрических паспортах (на момент
08.03.2013 для сжатия используется JasPer 1.6);
•
сенсорные устройства, цифровые устройства/архивы (Библиотека Конгресса
США использует его как один из форматов для хранения оцифрованных вер-
сий географических карт).
Основные преимущества JPEG 2000 по сравнению с JPEG:
• Большая степень сжатия
: на высоких битрейтах, где артефакты незначи-
тельны, JPEG 2000 имеет степень сжатия в среднем на 20% больше, чем JPEG
(см. рис.
). На низких битрейтах JPEG 2000 также имеет преимущество
над основными режимами JPEG. Большая степень сжатия достигается благо-
даря использованию дискретного вейвлет-преобразования и более сложного
энтропийного кодирования.
• Масштабируемость фрагментов изображений
: JPEG 2000 обеспечивает бес-
шовное сжатие разных компонентов изображения, с каждым компонентом хра-
нится от 1 до 16 бит на сэмпл. Благодаря разбиению на блоки, можно хранить
изображения разных разрешений в одном кодовом потоке.
• Прогрессивное декодирование и масштабируемость отношения сигнал/шум
:
JPEG 2000
обеспечивает эффективную организацию кодового потока, которая
позволяет просматривать файл с меньшей разрешающей способностью или с
меньшим качеством.
• Сжатие как с потерями, так и без потерь
. Сжатие без потерь
обеспечивается путём использования обратимого (целочисленного) вейвлет-
преобразования
.
• Произвольный доступ к кодовому потоку
, также иногда называемый доступом
к «областям интереса» (Region of interest): кодовый поток JPEG 2000 обеспе-
чивает несколько механизмов для поддержки произвольного доступа, также
поддерживается несколько степеней разбиения на части (области интереса).
25
• Устойчивость к ошибкам
: JPEG 2000 устойчив к битовым ошибкам, кото-
рые вносятся зашумлёнными каналами связи. Это достигается путём вставки
маркеров ресинхронизации, кодирования данных в относительно небольшие
независимые блоки и обеспечение механизмов для нахождения и локализации
ошибок внутри каждого блока.
• Возможность последовательной сборки
: JPEG 2000 обеспечивает возмож-
ность последовательного декодирования и вывода изображения сверху вниз
без необходимости буферизации всего изображения.
• Гибкий формат файла
: обеспечивает хранение информации о цветовых про-
странствах, метаданных и информации для согласованного доступа в сетевых
приложениях, взаимодействующих с помощью протокола JPEG Part 9 JPIP.
Рис. 1.15. Сравнение JPEG и JPEG 2000
JPEG XR
(ранее назывался HD Photo и Windows Media Photo,
.jxr, .hdp,
.wdp) — формат кодирования и файловый формат для фотографий, разработанный
и запатентованный Microsoft.
JPEG XR
поддерживается операционной ОС Windows Vista, a также любой ОС с
установленным .NET Framework 3.0.
В целом эффективность JPEG XR довольно высока: так, при 85%-ном качестве
уже практически отсутствуют артефакты. При сравнении с JPEG 2000 на 85% при
меньшем размере файла JPEG XR даёт меньше артефактов.
Достоинства:
•
Более эффективное сжатие чем JPEG, в разы быстрее открываются файлы
тех же размеров что и JPEG 2000 .
•
Поддержка 16-bit позволяет хранить снимки с полным охватом цветов разме-
ром в разы меньше чем TIFF .
•
Возможность сжатия без потерь (файл меньше аналогичного PNG).
26
•
Возможность использовать альфа-канал.
•
Можно использовать не только R8G9B8 , но и другие форматы, такие как
R32G32B32
, YUV , CMYK .
•
Стандартизирован ISO и ECMA для свободного использования.
•
Корректное отображение метаданных (в JPEG 2000 это реализовано только на
бумаге).
•
Поддерживают: XnView; Capture One; Photoshop (через плагин Windows и OS
X).
JPEG XR
запрещает создание реализаций, а также применение в ОС с лицен-
зиями copyleft
, например GPL и ОС GNU/Linux. Linux занимает очень крупную
долю серверного и мобильного рынков.
JPEG XR
поддерживается только браузерами IE7+ и выше. Открытые браузеры
(например Mozilla Firefox) являются лицензионно несовместимыми c JPEG XR. Под-
держка возможна только на основе плагина, но он будет работать исключительно в
Windows.
Использование формата де факто принуждает пользователя продвигать ОС и
технологии компании Microsoft.
PNG
(Portable Network Graphics,
.png) — выходной формат растровых изобра-
жений для электронных публикаций, поддерживается почти всеми издательскими
и графическими пакетами. Поддерживаются палитры: серая 16 бит, индексирован-
ная 24 бит и полноцветная 48 бит; Z-сжатие без потерь (использует открытый, не
запатентованный алгоритм сжатия DEFLATE); двумерная чересстрочная развёрт-
ка
; прозрачный цвет; возможность гамма-коррекции; опциональная поддержка
альфа-канала
; возможность расширения формата пользовательскими блоками (на
этом основан, в частности, формат APNG).
PNG
был создан как для улучшения, так и для замены формата GIF графиче-
ским форматом, не требующим лицензии для использования, а также, в некоторой
степени, для замены значительно более сложного формата TIFF .
Днём рождения PNG можно считать 4 января 1995 г., когда Томас Боутелл
(Thomas Boutell) предложил в ряде конференций Usenet создать свободный формат,
который был бы не хуже GIF . Через три недели после публикации идеи были раз-
работаны четыре версии нового формата. Вначале он имел название PBF (Portable
Bitmap Format), а нынешнее имя получил 23 января 1995 г. Уже в декабре того же
года спецификация PNG версии 0.92 была рассмотрена консорциумом W3C , а с вы-
ходом 1 октября 1996 г. версии 1.0 PNG был рекомендован в качестве полноправного
сетевого формата.
1
Copyleft позволяет использовать оригинальные (исходные) работы при создании новых (про-
изводных) работ без получения разрешения владельца авторского права.
27
Рис. 1.16. Визуализация изображения в формате PNG с 8-битным каналом про-
зрачности («шахматный» фон обычно используется в графических редакторах для
обозначения «прозрачного» фона)
Рис. 1.17. Пример файла APNG
Хотя формат JPEG 2000 поддерживает сжатие без потерь, он не предназначен
для усовершенствования наилучшего формата сжатия без потерь.
Формат PNG более эффективен для изображений, содержащих одноцветные об-
ласти (при небольшом количестве цветов — например, < 1000), и поддерживает спе-
циальные функциональные возможности, которых нет у JPEG 2000 (см. рис.
Считается, что в текущей реализации стандартов применение PNG более эффек-
тивно для сжатия диаграмм, а JPEG 2000 — для сжатия фотографических изобра-
жений.
MNG
(Multiple-image Network Graphics,
.mng) — формат графических файлов
для создания анимированных изображений, поддерживает все возможности алго-
ритмов сжатия PNG и JPEG (в том числе альфа-канал и гамма-коррекцию).
Поддерживается в браузере Konqueror, в браузере Mozilla — только с 2000 до 2003 г.
MNG
близко связан с PNG. Когда в 1995 г началась разработка формата PNG,
разработчики решили не включать поддержку анимации, так как в то время эта осо-
бенность использовалась редко. Тем не менее, началась работа над MNG — версией
PNG
с поддержкой анимации. Первая версия спецификации MNG вышла 31 января
2001 г.
В настоящий момент MNG не поддерживается популярными ПО и браузерами.
На его смену пришёл формат APNG, который намного проще MNG.
APNG
(animated PNG,
.png) — формат изображений, основанный на формате
PNG
с возможностью хранения анимации (аналогично GIF ).
APNG
— это расширенный формат PNG. Первый кадр PNG анимации хранит-
ся как обыкновенный поток PNG. Декодеры, не поддерживающие APNG, просто
отобразят этот кадр. Все кадры, кроме первого, хранятся в дополнительных блоках
APNG
, который хранит информацию о количестве кадров и повторений анимации.
Чтобы уменьшить размер, APNG использует промежуточный буфер (специфи-
кация называет его кадровым буфером). Каждый кадр имеет свой режим работы с
28
кадровым буфером:
None
— сохранять кадр в кадровый буфер;
Background
— очищать кадровый буфер;
Previous
— не сохранять кадр в кадровый буфер.
Спецификация APNG была разработана Стюартом Парментером (Stuart
Parmenter
) и Владимиром Вукичевичем (Vladimir Vuki´cevi´c) из Mozilla Corporation
(Mozilla Foundation) для хранения элементов интерфейса, таких как анимация
загрузки. Mozilla ранее отказалась от MNG (более мощного формата, поддержива-
ющего все возможности APNG) из-за немалого размера MNG-библиотеки; декодер
APNG, построенный прямо на библиотеке PNG, был намного меньше.
APNG
был плохо встречен людьми, сопровождавшими спецификации PNG и
MNG
, они подчёркивали, что «PNG — это формат для неподвижных изображений».
APNG
хранит все кадры, кроме первого, в дополнительных блоках PNG-файла, и
работающие с PNG программы будут игнорировать их.
В числе возражений — невозможно договориться с сервером о том, что выдавать:
PNG
или APNG, сложно отличить один от другого, а старая программа даже не
предупредит о дополнительных кадрах. Таким образом, в Mozilla повторили ту же
ошибку, которую совершили разработчики GIF 15 лет назад.
Глен Рэндерс-Пёрсон
(Glenn Randers-Pehrson) предложил дать APNG новый
MIME-тип (наподобие
video/png), но Mozilla отказалась от этих предложений в
пользу полной обратной совместимости.
20 апреля 2007 г. группа PNG официально отказалась признать APNG. Были и
другие предложения простейшего анимационного формата, основанного на PNG, но
не прошли и они.
В Mozilla Firefox APNG появился в версии 3 (23 марта 2007 г.). Но поскольку
libpng
поддерживается всё той же группой PNG, поддержки формата APNG, скорее
всего, в ней никогда не будет.
Браузер Iceweasel в Debian долго не поддерживал APNG, но и он в 2011 г. перешёл
с официальной библиотеки на модификацию Mozilla.
Роль Mozilla в продвижении формата APNG сравнивается с ролью Netscape в
продвижении анимационного GIF .
APNG
используется для слайдшоу во многих форматах цифрового радио.
Поддерживается ПО KSquirrel, XnView, ImageJ, Imagine, TweakPNG.
Не поддерживается ПО Adobe.
Поддержка браузерами:
• Mozilla Firefox
(с 3.0) а также другое ПО, основанное на Gecko (например,
SeaMonkey
);
• Opera
и Opera Mobile (с 9.5 до 15.0), Opera Presto;
•
браузерами на основе WebKit (например, Maxthon 3, Safari, Google Chrome и
Chromium
) с 59.0.3042.0;
• Iceweasel
.
29