Преобразовать JPGs в JXLs

Формат JPEG 2000 Multi-layer (JPM) является расширением стандарта JPEG 2000, который представляет собой стандарт сжатия изображений и систему кодирования. Он был создан комитетом Joint Photographic Experts Group в 2000 году с целью замены оригинального стандарта JPEG. JPEG 2000 известен своей высокой эффективностью сжатия и способностью обрабатывать широкий спектр типов изображений, включая черно-белые, цветные и многокомпонентные изображения. Формат JPM специально расширяет возможности JPEG 2000, включая поддержку составных документов, которые могут содержать смесь текста, графики и изображений.

JPM определен в части 6 пакета JPEG 2000 (ISO/IEC 15444-6) и предназначен для инкапсуляции нескольких изображений и связанных данных в одном файле. Это делает его особенно полезным для таких приложений, как обработка изображений документов, медицинская визуализация и техническая визуализация, где необходимо хранить вместе различные типы контента. Формат JPM позволяет эффективно хранить страницы в документе, каждая из которых может содержать несколько областей изображений с различными характеристиками, а также неизобразительные данные, такие как аннотации или метаданные.

Одной из ключевых особенностей JPM является использование потока кода JPEG 2000 (JPX), который является расширенной версией базового потока кода JPEG 2000 (JP2). JPX поддерживает более широкий спектр цветовых пространств, более сложные метаданные и более высокую глубину битов. В файле JPM каждое изображение или «слой» хранится как отдельный поток кода JPX. Это позволяет сжимать каждый слой в соответствии с его собственными характеристиками, что может привести к более эффективному сжатию и более качественным результатам, особенно для составных документов с различными типами контента.

Структура файла JPM является иерархической и состоит из ряда блоков. Блок — это автономный блок, который включает заголовок и данные. Заголовок указывает тип и длину блока, а данные содержат фактическое содержимое. Блок верхнего уровня в файле JPM — это блок подписи, который идентифицирует файл как файл семейства JPEG 2000. За блоком подписи следуют блоки типа файла, блоки заголовка и блоки содержимого, среди прочего. Блоки заголовка содержат информацию о файле, такую как количество страниц и атрибуты каждой страницы, а блоки содержимого содержат данные изображения и любые связанные неизобразительные данные.

С точки зрения сжатия файлы JPM могут использовать как методы сжатия без потерь, так и с потерями. Сжатие без потерь гарантирует, что исходные данные изображения могут быть идеально восстановлены из сжатых данных, что имеет решающее значение для приложений, где целостность изображения имеет первостепенное значение, таких как медицинская визуализация. Сжатие с потерями, с другой стороны, позволяет уменьшить размер файла за счет отбрасывания части данных изображения, что может быть приемлемо в ситуациях, когда не требуется идеальная точность.

JPM также поддерживает концепцию «прогрессивного декодирования», что означает, что можно отобразить версию изображения с низким разрешением, пока изображение с полным разрешением все еще загружается или обрабатывается. Это особенно полезно для больших изображений или медленных сетевых подключений, поскольку позволяет пользователям быстро просматривать изображение, не дожидаясь, пока весь файл станет доступным.

Еще одним важным аспектом JPM является поддержка метаданных. Метаданные в файлах JPM могут включать информацию о документе, такую как автор, название и ключевые слова, а также информацию о каждом изображении, такую как дата съемки, настройки камеры и географическое положение. Эти метаданные можно хранить в формате XML, что делает их легкодоступными и изменяемыми. Кроме того, JPM поддерживает включение профилей ICC, которые определяют цветовое пространство изображений, обеспечивая точное воспроизведение цветов на разных устройствах.

Файлы JPM также способны хранить несколько версий изображения, каждая с разным разрешением или настройками качества. Эта функция, известная как «многослойность», обеспечивает более эффективное хранение и передачу, поскольку соответствующую версию изображения можно выбрать в зависимости от конкретных потребностей приложения или доступной пропускной способности.

Безопасность — еще одна область, в которой JPM предоставляет надежные функции. Формат поддерживает включение цифровых подписей и шифрования, которые можно использовать для проверки подлинности документа и защиты конфиденциальной информации. Это особенно важно в таких областях, как управление юридическими и медицинскими документами, где целостность и конфиденциальность документов имеют первостепенное значение.

Несмотря на множество преимуществ, формат JPM не получил широкого распространения, особенно на потребительском рынке. Это отчасти связано со сложностью формата и вычислительными ресурсами, необходимыми для обработки файлов JPM. Кроме того, семейство стандартов JPEG 2000, включая JPM, было подвержено проблемам лицензирования патентов, что препятствовало его принятию по сравнению с оригинальным стандартом JPEG, который обычно не обременен патентами.

Для разработчиков программного обеспечения и инженеров, работающих с файлами JPM, доступно несколько библиотек и инструментов, которые обеспечивают поддержку формата. К ним относятся библиотека OpenJPEG, которая является открытым кодеком JPEG 2000, и коммерческие предложения от различных компаний, занимающихся программным обеспечением для обработки изображений. При работе с файлами JPM разработчики должны быть знакомы с синтаксисом потока кода JPEG 2000, а также с конкретными требованиями к обработке составных документов и метаданных.

В заключение, формат изображения JPM является мощным расширением стандарта JPEG 2000, который предлагает ряд функций, подходящих для хранения и управления составными документами. Его поддержка нескольких слоев изображений, прогрессивного декодирования, метаданных, многослойности и функций безопасности делают его идеальным выбором для профессиональных и технических приложений, где качество изображения и целостность документа имеют решающее значение. Хотя он может быть не таким распространенным, как другие форматы изображений, его специализированные возможности гарантируют, что он остается важным инструментом в таких областях, как обработка изображений документов и медицинская визуализация.

Формат изображения JPEG XL (JXL) — это стандарт кодирования изображений нового поколения, который призван превзойти возможности существующих форматов, таких как JPEG, PNG и GIF, обеспечивая превосходную эффективность сжатия, качество и функции. Он является результатом совместных усилий комитета Объединенной группы экспертов по фотографии (JPEG), который сыграл важную роль в разработке стандартов сжатия изображений. JPEG XL разработан как универсальный формат изображений, который может обрабатывать широкий спектр вариантов использования, от профессиональной фотографии до веб-графики.

Одной из основных целей JPEG XL является обеспечение высококачественного сжатия изображений, которое может значительно уменьшить размер файлов без ущерба для визуального качества. Это достигается за счет сочетания передовых методов сжатия и современной структуры кодирования. Формат использует модульный подход, позволяющий включать различные операции обработки изображений, такие как преобразование цветового пространства, тоновое отображение и адаптивное изменение размера, непосредственно в конвейер сжатия.

JPEG XL создан на основе двух предыдущих кодеков изображений: PIK от Google и FUIF (Free Universal Image Format) от Cloudinary. Эти кодеки внедрили несколько инноваций в сжатие изображений, которые были дополнительно усовершенствованы и интегрированы в JPEG XL. Формат разработан как не требующий лицензионных отчислений, что делает его привлекательным вариантом как для разработчиков программного обеспечения, так и для создателей контента, которым требуется экономичное решение для хранения и распространения изображений.

В основе эффективности сжатия JPEG XL лежит использование современной техники энтропийного кодирования, называемой асимметричными числовыми системами (ANS). ANS — это форма арифметического кодирования, которая обеспечивает почти оптимальные коэффициенты сжатия за счет эффективного кодирования статистического распределения данных изображения. Это позволяет JPEG XL достичь лучшего сжатия, чем традиционные методы, такие как кодирование Хаффмана, которое используется в исходном формате JPEG.

JPEG XL также вводит новое цветовое пространство под названием XYB (eXtra Y, Blue-yellow), которое разработано для лучшего соответствия человеческому зрительному восприятию. Цветовое пространство XYB обеспечивает более эффективное сжатие за счет приоритизации компонентов изображения, которые более важны для человеческого глаза. В результате получаются изображения, которые не только имеют меньший размер файла, но и демонстрируют меньше артефактов сжатия, особенно в областях с тонкими цветовыми вариациями.

Еще одной ключевой особенностью JPEG XL является поддержка изображений с высоким динамическим диапазоном (HDR) и широкой цветовой гаммой (WCG). По мере развития технологий отображения растет спрос на форматы изображений, которые могут обрабатывать расширенный диапазон яркости и цвета, который могут воспроизводить эти новые дисплеи. Собственная поддержка HDR и WCG в JPEG XL гарантирует, что изображения будут выглядеть яркими и реалистичными на новейших экранах без необходимости дополнительных метаданных или дополнительных файлов.

JPEG XL также разработан с учетом прогрессивного декодирования. Это означает, что изображение может отображаться с более низким качеством, пока оно еще загружается, и качество может постепенно улучшаться по мере поступления дополнительных данных. Эта функция особенно полезна для просмотра веб-страниц, где у пользователей может быть разная скорость интернета. Она обеспечивает лучший пользовательский интерфейс, предоставляя предварительный просмотр изображения без необходимости ждать загрузки всего файла.

С точки зрения обратной совместимости JPEG XL предлагает уникальную функцию, называемую «пересжатие JPEG». Это позволяет пересжимать существующие изображения JPEG в формат JPEG XL без дополнительной потери качества. Пересжатые изображения не только имеют меньший размер, но и сохраняют все исходные данные JPEG, что означает, что при необходимости их можно преобразовать обратно в исходный формат JPEG. Это делает JPEG XL привлекательным вариантом для архивирования больших коллекций изображений JPEG, поскольку он может значительно сократить требования к хранилищу, сохраняя при этом возможность возврата к исходным файлам.

JPEG XL также решает проблему адаптивных изображений в Интернете. Благодаря возможности хранить несколько разрешений изображения в одном файле веб-разработчики могут предоставлять наиболее подходящий размер изображения в зависимости от устройства пользователя и разрешения экрана. Это устраняет необходимость в отдельных файлах изображений для разных разрешений и упрощает процесс создания адаптивных веб-дизайнов.

Для профессиональных фотографов и графических дизайнеров JPEG XL поддерживает сжатие без потерь, что гарантирует сохранение каждого бита исходных данных изображения. Это имеет решающее значение для приложений, в которых целостность изображения имеет первостепенное значение, таких как медицинская визуализация, цифровые архивы и профессиональное редактирование фотографий. Режим без потерь JPEG XL также отличается высокой эффективностью, часто приводя к уменьшению размера файла по сравнению с другими форматами без потерь, такими как PNG или TIFF.

Набор функций JPEG XL расширяется и включает поддержку анимации, аналогичную форматам GIF и WebP, но с гораздо лучшим сжатием и качеством. Это делает его подходящей заменой GIF в Интернете, обеспечивая более плавную анимацию с более широкой цветовой палитрой и без ограничений GIF в 256 цветов.

Формат также включает надежную поддержку метаданных, включая профили EXIF, XMP и ICC, гарантируя, что важная информация об изображении сохраняется во время сжатия. Эти метаданные могут включать такие сведения, как настройки камеры, информация об авторских правах и данные управления цветом, которые необходимы как для профессионального использования, так и для сохранения цифрового наследия.

Безопасность и конфиденциальность также учитываются при разработке JPEG XL. Формат не допускает включения исполняемого кода, что снижает риск уязвимостей безопасности, которые могут быть использованы через изображения. Кроме того, JPEG XL поддерживает удаление конфиденциальных метаданных, что может помочь защитить конфиденциальность пользователей при обмене изображениями в Интернете.

JPEG XL разработан как перспективный формат с гибким контейнерным форматом, который можно расширить для поддержки новых функций и технологий по мере их появления. Это гарантирует, что формат сможет адаптироваться к изменяющимся требованиям и продолжать служить универсальным форматом изображений в течение многих лет.

С точки зрения внедрения JPEG XL все еще находится на ранних стадиях, и продолжаются усилия по интеграции поддержки в веб-браузеры, операционные системы и программное обеспечение для редактирования изображений. По мере того как все больше платформ будут внедрять этот формат, ожидается, что он получит распространение в качестве замены более старых форматов изображений, предлагая сочетание улучшенной эффективности, качества и функций.

В заключение, JPEG XL представляет собой значительный шаг вперед в технологии сжатия изображений. Его сочетание высокой эффективности сжатия, поддержки современных функций обработки изображений и обратной совместимости делает его сильным кандидатом на роль нового стандарта для хранения и передачи изображений. По мере того как формат получает более широкое распространение, он может изменить способ создания, обмена и потребления цифровых изображений, сделав их более доступными и приятными для всех.