JPEG 2000

JPEG 2000是基於小波變換的影象壓縮標準，由建立和維護。JPEG 2000曾獲認為是未來取代JPEG的下一代影象壓縮標準。JPEG 2000檔案的副檔名通常為.jp2，MIME型別是image/jp2。JPEG 2000的壓縮比更高，而且不會產生原先的基於離散餘弦變換的JPEG標準產生的塊狀模糊瑕疵。JPEG 2000同時支援有損資料壓縮和無損資料壓縮。另外，JPEG 2000也支援更復雜的漸進式顯示和下載。JPEG 2000是國際標準化組織，網際網路上採用JPEG 2000技術製作的影象檔案數量仍然很少，並且大多數的瀏覽器仍然不支援JPEG 2000影象檔案的顯示。但是，由於JPEG 2000在無失真壓縮下仍然能有比較好的壓縮率，所以JPEG 2000在影象品質要求比較高的醫學影象的分析和處理中已經有了一定程度的廣泛應用。技術目標.JPEG 2000的目標不僅僅是效能要超越JPEG，而且增加和增強了如可縮放性和可編輯性這樣的特性。JPEG 2000最大的特色在於，與JPEG等技術在資料編碼上採取了不一樣的思維，同樣的資料編碼可以使用多種手段解碼以應付不同需求。JPEG 2000的編碼內容具有可縮放性。這意味了當需要更高壓縮率時，直接丟棄後方的編碼資料即可達成；或者，可以視需求只解碼頭一部分而得到縮圖。不過這樣的特徵也使得編碼、解碼單元必須更複雜。相關標準.已經發布的JPEG 2000標準包括ISO/IEC 15444-1：2000。另外，和JPEG 2000相關的一些額外標準也正在制定和討論中，比如JPEG 2000安全影象傳輸等。在JPEG 2000標準的幾個其他部分存在;他們當中有ISO / IEC 15444-2：2000，JPEG 2000的擴充套件定義.jpx檔案格式，具有例如網格量化，擴充套件的檔案格式和附加的色彩空間， ISO / IEC 15444-4：2000年，參考測試和ISO / IEC 15444-6：2000，化合物的影象檔案格式也已經可以從ISO。流媒體JPEG 2000影象JPIP協議.在2005年，一個JPEG 2000基於影象瀏覽協議，稱為JPIP已出版作為ISO / IEC 15444-9。在此框架下，潛在的巨大影象的選定區域已受從影象伺服器上的請求而傳送一個客戶端，從而減少所需的頻寬。JPEG 2000的資料也可以使用ECWP和ECWPS協議ERDAS ECW / JP2的SDK中發現流。Motion JPEG格式2000.主要文章：Motion JPEG格式2000動態JPEG 2000，。檔案格式為Motion JPEG格式2000的圖片檔案，像是RFC 3745的.mj2和.mjp2。它是一個開放的ISO標準和先進的更新MJPEG，這是基於傳統的JPEG格式。不像普通的圖片格式，如MPEG-4部分2，WMV和H.264，MJ2不採用時間或幀間壓縮。相反，每個幀是由任一種有損或JPEG 2000及其物理結構的無損變體不依賴於時間順序編碼一個獨立的實體，但它確實使用一個單獨的配置檔案，以補充資料。對於音訊，它支援的LPCM編碼，以及各種MPEG-4的變體，如“原始”或補充的內容動態JPEG 2000認為是數字檔案格式，由美國國會圖書館。 2013年6月，從美國國會圖書館為紐約時報雜誌，關於“小貼士歸檔家庭史”，就像FFV1編解碼採訪伯特倫里昂，H264或蘋果公司的ProRes有提及，但JPEG 2000是沒有的。ISO基本媒體檔案格式.ISO / IEC 15444-12相同與ISO / IEC 14496-12，並且它定義了ISO基本媒體檔案格式。例如，動態JPEG 2000檔案格式，MP4檔案格式或3GP檔案格式也基於此的ISO基礎媒體檔案格式GML JP2地理參考.開放地理空間聯盟編碼標準第1部分：核心獲批准2014-06-30。含有GMLJP2標記JP2的JPX檔案可以位於與顯示在由一個合適的地理資訊系統上的地球表面上的正確位置，以類似的方式來的GeoTIFF影象。JPEG 2000與原有技術比較.技術優勢.較佳的壓縮率及品質.尤其在低壓縮比情形下，JPEG 2000優勢尤其明顯。主要因為其基於小波轉換並搭配更強的熵編碼：小波轉換避免了離散餘弦轉換區塊化時遞進性與可縮放性.遞進性在此可以算是一體的兩面。JPEG 2000在編碼技術上使用了不同的思維，類似於從低解析度的資訊慢慢遞進排列到高解析度的資訊。區域解碼.JPEG 2000的編碼除了在大小∕品質上有遞進性或可適性，在圖片的空間區域上也同樣有特別的安排。當使用者只想解碼取用圖片中特定區域時，可以依特定規律找出該區域的編碼資料，而不需預先解碼整張圖片。重點區塊處理.類似可適性與區域解碼的綜合結果，不同的區域可以挑選不同的壓縮品質。通常圖片中特定部分的重要性遠大於其他部位，此時可利用重點區塊處理達到差異化處理的效果。失真與非失真壓縮方法相同.JPEG 2000可以採用同一套編碼方式產生失真或非失真的壓縮結果。可以粗略想像為利用可縮放性直接把非失真的結果截斷為失真的結果。而JPEG的失真壓縮與非失真壓縮作法差異較大。錯誤容忍.JPEG 2000與JPG同樣有錯誤容忍的特性。若傳輸過程中出現些許位元錯誤，由於在編碼過程會切分許多階層結構，可以避免該錯誤影響範圍的擴大。其他.支援高動態範圍成像、支援圖片透明度。與JPEG比較.在有失真壓縮下，JPEG 2000一個比較明顯的優點就是沒有JPEG壓縮中的馬賽克失真效果。JPEG 2000的失真主要是模糊失真。模糊失真產生的主要原因是在編碼過程中高頻量一定程度的衰減。傳統的JPEG壓縮也存在模糊失真的問題。就影象整體壓縮效能來說，目前有一些文章可能誇大JPEG 2000的效能。事實上，在低壓縮比情形下指標來衡量。雖然峰值信噪比不能完全反映人類視覺效果，但是它仍是一個目前比較流行的量化指標。與PNG比較.雖然JPEG 2000也支援無失真的編碼方式，但是它並不企圖完全取代今日主要的無失真影像檔格式。例如圖表之類的影像，如果圖檔之中有許多畫素是同一顏色，那麼PNG格式仍然會有更小的儲存空間，而且有一些JPEG 2000所沒有的特殊壓縮功能。編碼技術.概論.JPEG 2000為了達成可適性的效果，將圖片的編碼分為眾多層級。依照壓縮編碼動作可以粗略分為：轉換.離散小波轉換.詳見離散小波變換條目。係以階層式的取樣。量化.量化的意義在於將一組連續訊號對應到一組離散訊號，後續的離散訊號以單純的位元表示，可達到壓縮資料並數位化的條件。簡言之為將頻塊帶有小數的資料分段、近似，以較為單純的位元表示。內嵌區段編碼與最佳化.此技術先將資料作好適當的切割、歸類後，利用搭配統計分佈模型的熵編碼法壓縮資料。由於資料經有條理的適當分割，具備可適性的特性，在最後可以衡量所需要的資料大小與品質，找出最佳分割點。捨棄該點以後的資料，仍保有高品質的特性。以下就三者分開描述內嵌區段編碼.首先對資料作適當的切割、歸類，如此有兩大好處：其一不同型別的資料其0、1位元的統計特性不同，分開處理可以增進壓縮效率；其二為依資料重要性的不同作出區隔，從最重要到不重要作排列，以達成可適性的效果。在切割歸類上，有以下名詞作為單位：算術編碼.詳見算術編碼條目。算術編碼是一種無損的熵編碼法。算術編碼把輸入資料視為一種0～1之間的切割，根據內容統計模型決定這次輸入資料的切割位置。當所有資料輸入畢以後，可以得到一個0～1之間的小數，該小數的數值以資料形式表示還要更接近熵編碼法的數學理論極限。最佳化.由於上述壓縮後的資料，具備可適性的特性，在壓縮的最後可以視需求衡量最後資料大小與品質，找出最佳分割點。捨棄該點以後的資料，仍保有在該需求的衡量下，最高品質的特性。做到良好的壓縮率控制。JPEG 2000缺點.雖然避免了8X8區塊克服了塊狀模糊的問題，不過也同時失去了8X8區塊對於運算效率幫助的部分，造成需要運算時間加長，此外8X8區塊也可以幫助減少硬體的需求，JPEG2000就不得不面對這個問題。JPEG 2000版權專利問題.JPEG 2000存在版權和專利的風險。這也許是目前JPEG 2000技術沒有得到廣泛應用的原因之一。JPEG 2000標準本身是沒有授權費用，但是，因為編碼的核心部分的各種演算法被大量註冊專利，所以一般認為，不太可能避開這些專利費用開發出免授權費的商用編碼器。且JPEG 2000是受專利保護，但貢獻的公司和組織一致認為，其第一部分 - 核心許可證編碼系統，所有貢獻者可以免費得到。該JPEG委員會指出：一直以來，該委員會的JPEG其標準應該是可執行其基準形式不需支付使用費和特許費強大的目標...和未來的JPEG 2000標準已經沿著這些路線準備，並達成協議超過持有多項專利在這一領域，允許在不與支付許可費或使用費的標準連線使用其智慧財產權的20大機構。然而，JPEG委員會已經承認，未申報的專利潛艇可能仍然存在危險：當然，還是有可能的，其他組織或者個人不得聲稱影響執行標準的智慧財產權，任何實施者都敦促開展自己的搜尋和調查在這個區域。