La rimozione dello sfondo separa un soggetto dai suoi dintorni in modo da poterlo posizionare su trasparenza, scambiare la scena o comporla in un nuovo design. Sotto il cofano stai stimando un alpha matte—un'opacità per pixel da 0 a 1—e poi applicando il compositing alfa al primo piano su qualcos'altro. Questa è la matematica di Porter–Duff e la causa di problemi comuni come “frange” e alfa dritto vs. premoltiplicato. Per una guida pratica sulla premoltiplicazione e il colore lineare, vedere le note Win2D di Microsoft, Søren Sandmann, e l'articolo di Lomont sulla fusione lineare.
Se puoi controllare l'acquisizione, dipingi lo sfondo di un colore a tinta unita (spesso verde) e elimina quella tonalità. È veloce, ampiamente testato nel cinema e nelle trasmissioni, e ideale per i video. I compromessi sono l'illuminazione e l'abbigliamento: la luce colorata si riversa sui bordi (specialmente i capelli), quindi userai strumenti di despill per neutralizzare la contaminazione. Buone guide introduttive includono la documentazione di Nuke, Mixing Light, e una demo pratica di Fusion.
Per singole immagini con sfondi disordinati, gli algoritmi interattivi necessitano di alcuni suggerimenti dell'utente, ad esempio un rettangolo approssimativo o scarabocchi, e generano una maschera nitida. Il metodo canonico è GrabCut (capitolo del libro), che apprende modelli di colore per primo piano/sfondo e utilizza tagli di grafo in modo iterativo per separarli. Vedrai idee simili in Selezione primo piano di GIMP basato su SIOX (plugin ImageJ).
Il Matting risolve la trasparenza parziale ai confini sottili (capelli, pelliccia, fumo, vetro). Il matting a forma chiusa classico prende una trimappa (decisamente-primo piano/decisamente-sfondo/sconosciuto) e risolve un sistema lineare per l'alfa con una forte precisione dei bordi. Il deep image matting moderno addestra reti neurali sul dataset Adobe Composition-1K (documentazione MMEditing), ed è valutato con metriche come SAD, MSE, Gradiente e Connettività (spiegazione del benchmark).
Anche il lavoro di segmentazione correlato è utile: DeepLabv3+ affina i confini con un codificatore-decodificatore e convoluzioni dilatate (PDF); Mask R-CNN fornisce maschere per istanza (PDF); e SAM (Segment Anything) è un modello di base controllabile da prompt che genera maschere zero-shot su immagini sconosciute.
Il lavoro accademico riporta errori di SAD, MSE, Gradiente e Connettività su Composition-1K. Se stai scegliendo un modello, cerca quelle metriche (definizioni delle metriche; sezione metriche di Background Matting). Per ritratti/video, MODNet e Background Matting V2 sono molto efficaci; per immagini generiche di “oggetti salienti”, U2-Net è una solida base; per trasparenze difficili, FBA può dare risultati migliori.
JPEG 2000 (JP2) è uno standard di compressione delle immagini e un sistema di codifica creato dal comitato Joint Photographic Experts Group (JPEG) nel 2000 con l'intenzione di sostituire lo standard JPEG originale. JPEG 2000 è noto anche per l'estensione del nome file .jp2. È stato sviluppato da zero per affrontare alcune delle limitazioni del formato JPEG originale, fornendo al contempo una qualità dell'immagine e una flessibilità superiori. È importante notare che JPC viene spesso utilizzato come termine per fare riferimento al flusso di codice JPEG 2000, che è il flusso effettivo di byte che rappresenta i dati dell'immagine compressa, in genere presente nei file JP2 o in altri formati contenitore come MJ2 per sequenze JPEG 2000 in movimento.
JPEG 2000 utilizza la compressione basata su wavelet, al contrario della trasformata discreta del coseno (DCT) utilizzata nel formato JPEG originale. La compressione wavelet offre diversi vantaggi, tra cui una migliore efficienza di compressione, in particolare per immagini ad alta risoluzione, e una migliore qualità dell'immagine a rapporti di compressione più elevati. Ciò è dovuto al fatto che le wavelet non soffrono degli artefatti "a blocchi" che possono essere introdotti dalla DCT quando le immagini sono altamente compresse. Al contrario, la compressione wavelet può comportare un degrado più naturale della qualità dell'immagine, che spesso è meno evidente all'occhio umano.
Una delle caratteristiche principali di JPEG 2000 è il suo supporto sia per la compressione senza perdita di dati che per quella con perdita di dati all'interno dello stesso formato file. Ciò significa che gli utenti possono scegliere di comprimere un'immagine senza alcuna perdita di qualità oppure possono optare per la compressione con perdita di dati per ottenere dimensioni di file più piccole. La modalità senza perdita di dati di JPEG 2000 è particolarmente utile per applicazioni in cui l'integrità dell'immagine è critica, come l'imaging medico, gli archivi digitali e la fotografia professionale.
Un'altra caratteristica significativa di JPEG 2000 è il suo supporto per la decodifica progressiva. Ciò consente di decodificare e visualizzare un'immagine in modo incrementale man mano che i dati vengono ricevuti, il che può essere molto utile per applicazioni Web o situazioni in cui la larghezza di banda è limitata. Con la decodifica progressiva, è possibile visualizzare prima una versione di bassa qualità dell'intera immagine, seguita da raffinamenti successivi che migliorano la qualità dell'immagine man mano che diventano disponibili più dati. Ciò è in contrasto con il formato JPEG originale, che in genere carica un'immagine dall'alto verso il basso.
JPEG 2000 offre anche una ricca serie di funzionalità aggiuntive, tra cui la codifica della regione di interesse (ROI), che consente di comprimere parti diverse di un'immagine a diversi livelli di qualità. Ciò è particolarmente utile quando alcune aree di un'immagine sono più importanti di altre e devono essere preservate con maggiore fedeltà. Ad esempio, in un'immagine satellitare, l'area di interesse potrebbe essere compressa senza perdita di dati, mentre le aree circostanti vengono compresse con perdita di dati per risparmiare spazio.
Lo standard JPEG 2000 supporta anche un'ampia gamma di spazi colore, tra cui scala di grigi, RGB, YCbCr e altri, nonché una profondità del colore che va da 1 bit (binario) fino a 16 bit per componente sia nelle modalità senza perdita di dati che con perdita di dati. Questa flessibilità lo rende adatto a una varietà di applicazioni di imaging, dalla semplice grafica Web all'imaging medico complesso che richiede un'elevata gamma dinamica e una rappresentazione precisa del colore.
In termini di struttura del file, un file JPEG 2000 è composto da una serie di box, che contengono diverse informazioni sul file. Il box principale è il box di intestazione JP2, che include proprietà come il tipo di file, le dimensioni dell'immagine, la profondità di bit e lo spazio colore. Dopo l'intestazione, ci sono box aggiuntivi che possono contenere metadati, informazioni sul profilo colore e i dati effettivi dell'immagine compressa (il flusso di codice).
Il flusso di codice stesso è costituito da una serie di marcatori e segmenti che definiscono come vengono compressi i dati dell'immagine e come dovrebbero essere decodificati. Il flusso di codice inizia con il marcatore SOC (Start of Codestream) e termina con il marcatore EOC (End of Codestream). Tra questi marcatori, ci sono diversi segmenti importanti, tra cui il segmento SIZ (Image and tile size), che definisce le dimensioni dell'immagine e delle tessere, e il segmento COD (Coding style default), che specifica la trasformazione wavelet e i parametri di quantizzazione utilizzati per la compressione.
La resilienza agli errori di JPEG 2000 è un'altra caratteristica che lo distingue dal suo predecessore. Il flusso di codice può includere informazioni di correzione degli errori che consentono ai decodificatori di rilevare e correggere gli errori che potrebbero essersi verificati durante la trasmissione. Ciò rende JPEG 2000 una buona scelta per la trasmissione di immagini su canali rumorosi o per l'archiviazione di immagini in modo da ridurre al minimo il rischio di danneggiamento dei dati.
Nonostante i suoi numerosi vantaggi, JPEG 2000 non ha visto un'adozione diffusa rispetto al formato JPEG originale. Ciò è dovuto in parte alla maggiore complessità computazionale della compressione e decompressione basata su wavelet, che può richiedere maggiore potenza di elaborazione e può essere più lenta dei metodi basati su DCT. Inoltre, il formato JPEG originale è profondamente radicato nell'industria dell'imaging e ha un ampio supporto su software e hardware, rendendolo una scelta predefinita per molte applicazioni.
Tuttavia, JPEG 2000 ha trovato una nicchia in alcuni campi in cui le sue funzionalità avanzate sono particolarmente vantaggiose. Ad esempio, viene utilizzato nel cinema digitale per la distribuzione di film, dove sono importanti la sua rappresentazione di immagini di alta qualità e il supporto per diversi rapporti di aspetto e frame rate. Viene utilizzato anche nei sistemi di informazione geografica (GIS) e nel telerilevamento, dove la sua capacità di gestire immagini molto grandi e il supporto per la codifica ROI sono preziosi.
Per gli sviluppatori software e gli ingegneri che lavorano con JPEG 2000, sono disponibili diverse librerie e strumenti che forniscono supporto per la codifica e la decodifica di file JP2. Una delle più note è la libreria OpenJPEG, che è un codec JPEG 2000 open source scritto in C. Anche altri pacchetti software commerciali offrono supporto JPEG 2000, spesso con prestazioni ottimizzate e funzionalità aggiuntive.
In conclusione, il formato immagine JPEG 2000 offre una gamma di funzionalità e miglioramenti rispetto allo standard JPEG originale, tra cui una maggiore efficienza di compressione, supporto sia per la compressione senza perdita di dati che con perdita di dati, decodifica progressiva e avanzata resilienza agli errori. Sebbene non abbia sostituito JPEG nella maggior parte delle applicazioni tradizionali, funge da strumento prezioso nei settori che richiedono archiviazione e trasmissione di immagini di alta qualità. Man mano che la tecnologia continua ad avanzare e cresce la necessità di soluzioni di imaging più sofisticate, JPEG 2000 potrebbe vedere una maggiore adozione in mercati nuovi ed esistenti.
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