JPeG fájlformátum: Négy legfontosabb szabványuk: Közös név. ISO/EIC besorolás. ITU Ajánlás. Formális cím JPEG ISO/IEC ITU-T T.

Átírás

1 JPeG fájlformátum: Teljes nevén: Joint Photographic Experts Group Ez a bizottság dolgozta ki az amúgy veszteségesen tömörített, de rendkívül népszerű képformátumot. Maga a csoport 1982ben alakult és évente háromszor találkozik, helyek szerint 11 alkalommal: ÉszakAmerikában, Ázsiában és Európában. Manapság a digitális fényképezőgépek és a mobiltelefonok egyik legnépszerűbb formátuma, bár a veszteséges tömörítés miatt sokan nem kedvelik. Négy legfontosabb szabványuk: Közös név ISO/EIC besorolás ITU Ajánlás Formális cím JPEG ISO/IEC ITUT T.81 ajánlás 1 / 18

2 Információs technológia A színátmenetes képek tömörítése és kódolása Követelmények és ajánl JPEG 2000 ISO/IEC ITUT T.800 ajánlás Információs technológia A JPEG 2000es képkódolási rendszer Alapvető kódmag JPEG 2000 ISO/IEC ITUT T.801 ajánlás Információs technológia A JPEG 2000es képkódolási rendszer Kiterjesztések JBIG ISO/IEC / 18

3 ITUT T.82 ajánlás Információs technológia Kép és hangkódolás megvalósítása Progresszív kétirányú képkódolás Az informatikában az egyik leggyakrabban alkalmazott (fény)képtömörítési eljárás a JPEG, mivel be lehet állítani a tömörítés mértékét. Ezáltal szabályozhatóvá válik a kép minősége, így a kapott fájl mérete is jól skálázható. JPEG általában eléri a 10:1 arányú tömörítési arányt a kapott kép minőségének igen kis arányú rontásával. A JPEG tömörítési eljárást számos képformátumnál használják. A JPEG/Exif a digitális kamerák, illetve egyéb fotótechnikai eszközök által leggyakrabban használt képformátum. A JPEG/jfif viszont a világháló által preferált képtároló, illetve továbbító formátum. Igazság szerint ezt a két alformátumot nem mindig különböztetik meg, hanem egyszerűen csak JPEGként használják az összes képet. A JPEG internetes MIME médiatípusa: image/jpeg. Szabványosított száma: RFC 1341 URL: Tipikus használat: A JPEG tömörítés az egyik legjobb lehetőség a fényképek és a rajzok/festmények eredeti árnyalatainak és kontrasztjainak reprodukálására. A webes használatnál, ahol kiemelt jelentőségű a képméret, a JPEG igen népszerű kis mérete és jó minősége miatt. Másrészt a JPEG/Exif a digitális fényképezőgépek legnépszerűbb formátuma. Viszont figyelni kell arra is, hogy a JPEG nem igazán alkalmas vonalas rajzok, vagy egyéb szöveges ábrák, illetve kis ikonok átvitelére, ahol a szomszédos képpontok között éles kontraszt van. Az ilyen képeket célszerűbb egy veszteségmentes tömörített formátumban 3 / 18

4 elmenteni, mint például TIFF, GIF vagy a veszteségmentes PNG. A JPEG szintén nem kifejezetten alkalmas arra, hogy képeket ezen formátumban szerkesszenek, mivel a képek kibetömörítésekor nem kevés információ elveszhet, illetve az egyes képeken tárolt fontos információs tartalom is gyengülhet. Ennek elkerülése érdekében érdemes a szerkesztendő képet a veszteségmentes PNG formátumban tárolni, majd a kész, megszerkesztett munkát végül JPGbe exportálni. Szerencsére a gyakoribb, illetve népszerűbb szerkesztőprogramok egyaránt támogatják a PNG, GIF, JPG importálását és exportálását is. Fontos figyelmeztetés! Mivel a JPG NEM veszteségmentes tárolási módszer, ezért nem használható orvosi, illetve csillagászati célokra, ahol a fényképek minden egyes képpontja hasznos információt tárolhat. Ilyen esetekben érdemesebb a veszteségmentes PNGt használni! JPEG tömörítés: A JPEG tömörítés általában veszteséges, ami a gyakorlatban azt jelenti, hogy a tömörítési eljárás során némi képi információ elveszik. Viszont létezik olyan JPEGvariáns is, ami veszteségmentes tömörítést képes létrehozni, de ez a gyakorlatban aligalig támogatott. Szintén létezik egy átlapolt (progresszív) JPEGtömörítési technológia, ahol az adatok magas fokú többutas tömörítéssel lettek eltárolva. Ez ideális nagyméretű képek megjelenítésére, ahol is a viszonylag lassú letöltés miatt egyszerre nem jelenne meg a teljes kép, de már elég korán egy gyengébb minőségű előtétképet kaphatunk. Sajnos ezt a kiváló és nagyon hasznos ötletet nem támogatják elég széles körben, például az Internet Explorer egyes verziói sem, mivel azok csak a kész képet hajlandóak megfelelően megjeleníteni, feltéve, hogy már az egész letöltődött. Habár létezik számos gyógyászati képalkotó eljárás, amely 12 bites JPEGképeket hoz létre, de ez jelenleg nem elég széles körben támogatott. Történetileg a JPEGszabványban számos hiányosságot derítettek fel: színtér definíció 4 / 18

5 komponens mintavételezési eljárás képpontképarány meghatározás Számos további szabvány alakult ki ezen hiányosságok leküzdésére. Ezek közül a legelső próbálkozás volt a már emlegetett 1992ben kiadott JPEG File Interchange Format (avagy jfif), majd 1998ban a Japán Elektronikai Ipari Fejlesztő Szövetség által kialakított Exchangeable Image File Format (exif). (Frissítés: 2002) A fejlődésben még fontos szerepet játszott az ICC (International Color Consortium) által kialakított színprofilok (ICC color profiles). Szigorúan véve a Jfif és az Exif fájlok nem kompatibilisek, mert mindketten meghatározzák, hogy minek kell lenni a fejlécükben. A gyakorlatban az Exif formátumú JPEG fájlok tartalmaznak egy kis Jfif fejlécet (is), amely az Exif fejléc előtt található meg a fájlban. Ez a régebbi verziós alkalmazások számára teszi lehetővé a Jfif kiolvasását, míg az újabb programok ezen szokás ismeretében már mutatják az Exif információkat is. Szintaxis és szerkezet: A JPEG fájl speciális markerek sorozata, melyek mindegyike 0xFF bájttal kezdődik, majd jön a marker típusjelzője. Néhány marker csak ezt a két bájtot tartalmazza, de a legtöbb markerben ezt számos egyéb adat követi, például a méretjelölő és a tartalommutató bájtok. Mivel minden adat 0xFF bájttal kezdődik, de a hosszuk változó, így néha a ki nem használt bájtokat fel kell tölteni adatokkal, melyek lényegi információt nem tartalmaznak. Ezek általában a 0x00 fájt kapják meg, de ezt a megjelenítők természetesen figyelmen kívül hagyják. Általános JPEGmarker szerkezet: (URL: ) 5 / 18

6 Név Bájt Töltelékadat Leírás Kép kezdete 0xFFD8 nincs Keret kezdete (Alap DCT) 0xFFC0 6 / 18

7 Változó hosszú Alapértelmezett DCT. Jelzi: szélesség, magasság, komponensek száma, valamint a komponensek m Keret kezdete (progresszív DCT) 0xFFC2 Változó hosszú Progresszív DCT. Jelzi: szélesség, magasság, komponensek száma, valamint a komponensek mintav Huffman tábla definíciója 0xFFC4 Változó hosszú Egy vagy több Huffman táblát definiál 7 / 18

8 Kvantált tábla definiálása 0xFFDB Változó hosszú Egy vagy több kvantált táblát definiál Újraindítási intervallum 0xFFDD Változó hosszú Az RSTn (Restart) markerek közötti intervallumokat definiálja, makróblokkokban Beolvasás kezdete 0xFFDA Változó hosszú 8 / 18

9 Tetejétől az aljáig kezdi beolvasni a képet. Az alapértelmezett DCT JPEG képeknél ez általában egysz Újraindítás (Restart) 0xFFD0 0xFFD7 nincs Megismétli minden r. makróblokknál a DRI eljárást, ha van ilyen. Ha nincs DRI, akkor ez kihasználatla Alkalmazásspecifikus 0xFFE n Változó hosszú Például az Exif információk tárolása, vagy egyéb adatok. Megjegyzés 9 / 18

10 0xFFFE Változó hosszú Szöveges megjegyzés Kép vége 0xFFD9 nincs Minta a képminőség romlására: Az alábbi kép Londonban készült a Madame Tussauds Panoptikum ban. 4 verziót mutatok belőle. Méretek ugyanazok (300x225 képpont), csak a tömörítés foka más és más: 10 / 18

11 100% minőség: bájt 50% minőség: bájt 11 / 18

12 10% minőség: bájt 1% minőség: bájt Jól látható, hogy mi is történik, ha egy képek rosszabbnál rosszabb minőségben mentünk el. A 100% még teljesen hibamentes, ám az 50%nál már érezhető a "pixelesedés", azaz már vannak rossz minőségű foltok. A 10%nál már kemény problémák vannak, így ez a verzió csak 12 / 18

13 előtétképként használható. Végül az 1%nál a kép gyakorlatilag szétesett. Szinte semmi sem látható az eredetiből. A képhez hozzátartozó Exif adatok: (ezúttal angolul) 13 / 18

14 14 / 18

15 A kép átalakítását, illetve az Exif adatok kiírását az IrfanView 4.23as program végezte el! 15 / 18

16 Látható, hogy itt rengeteg információt tárol a JPEG, ami a sima felhasználásnál általában felesleges, de a profik számára igen fontos lehetőséget rejt! Szabványok JPEG (veszteséges és veszteségmentes): ITUT T.81, ISO/IEC IS JPEG (kiterjesztés): ITUT T.84 JPEGLS (veszteséges, fejlesztett): ITUT T.87, ISO/IEC IS JBIG (fekete/fehér képekre): ITUT T.82, ISO/IEC IS JPEG 2000 (JPEG/JPEGLS jogutódja): ITUT T.800, ISO/IEC IS JPEG2000 (kiterjesztés): ITUT T.801 JPEG XR (hivatalosan HD Photo) valószínű kódja: ISO/IEC / 18

17 JPEG2000 A kiváló tömörítés mellett a JPEG számos hibát rejt, melyek közül csak az egyik a megfelelő digitális jogvédelem hiánya. A JPEGet kifejlesztő eredeti tömörülés, a Joint Photographic Experts Group dolgozta ki ezt a tömörítési szabványt még 2000ben, ami később kiterjesztésként is szabványos lett, bár koránt sem lett olyan népszerű, mint az eredeti JPEG. A szabványos ISO/IEC szerinti szabványos fájlnév kiterjesztése: JP2, illetve a 2. generációs fejlesztéseknek már az ISO/IEC szerint JPX. A jogvédelem jobb megvalósítása mellett a JPEG2000 némi javulást hozott a technológiában, így a képet kevésbé veszteségesen tömöríti, mint az elődje. További fejlesztés, hogy a hagyományos EXIF adatokat az újabb verzió immáron XMLformátumban tárolja, ami a könnyebb kiolvashatóságot és az egységes megjelenítést is elősegíti. Fontos, hogy ezt a szabványt nem minden böngésző támogatta a kezdetektől, így a várt átütő siker elmaradt! A JPEG2000 javasolt alkalmazásai: Egyes piacok és alkalmazások által kínált szolgáltatások a következők: Technológiai eszközökbe épített programok, pl.: digitális kamerák, PDAk, 3Gtelefonok, faxok, lézernyomtatók, szkennerek, Szerverkliens forgalmú eszközök, pl.: internet, térképadatbázisok, videókiszolgáló, stb. Jó élességet követelő fényképek, pl.: műholdak, mozgásérzékelők, orvosi műszerek, képtárolók, stb. 17 / 18

18 Távérzékelés Digitális mozi Űrbéli eszközök, pl.: műholdak, megfigyelő szondák, mesterséges holdak és kutatóállomások, stb. (c) TFeri.hu, Felújítva: / 18