JPEG XT

JPEG XT (ISO/IEC 18477) es un estándar de compresión de imágenes que especifica extensiones compatibles con versiones anteriores del estándar JPEG base (ISO/IEC 10918-1 y ITU Rec. T.81).

JPEG XT amplía JPEG con soporte para profundidades de bits enteras más altas, imágenes de alto rango dinámico y codificación de punto flotante, codificación sin pérdidas, codificación de canal alfa y un formato de archivo extensible basado en JFIF . También incluye una implementación de software de referencia y una especificación de pruebas de conformidad.

Las extensiones JPEG XT son compatibles con versiones anteriores del formato de archivo JPEG/JFIF base; el software existente es compatible con versiones posteriores y puede leer el flujo binario JPEG XT, aunque solo decodificaría la imagen base con pérdida de 8 bits. ^{[ 1 ]}

Los estándares JPEG se denominan formalmente Tecnología de la información  : compresión y codificación escalables de imágenes fijas de tono continuo . La norma ISO/IEC 18477 consta de las siguientes partes:

La Parte 1 del estándar define las especificaciones JPEG de uso común en la actualidad, como ISO/IEC 10918-1 (formato base), 10918-5 Formato de Intercambio de Archivos JPEG (JFIF) y 10918-6 (aplicaciones de impresión). Restringe los modos de codificación JPEG a Huffman de línea base, secuencial y progresivo, e incluye definiciones JFIF de transformaciones del espacio de color Rec. 601 con submuestreo de croma YCbCr . ^{[ 2 ] [ 1 ]} La primera especificación fue elaborada por Thomas Richter de Alemania, Tim Bruylants y Peter Schelkens de Bélgica, y el ingeniero suizo-iraní Touradj Ebrahimi. ^{[ 2 ]}

El formato de archivo Box de la Parte 3 define un formato extensible que es retrocompatible con JFIF. Las extensiones se basan en "cajas" (bloques de 64 KB etiquetados con el marcador de aplicación 11 ("APP11")), que contienen capas de datos de mejora y metadatos binarios adicionales que describen cómo combinarlas con la capa base de 8 bits para formar una imagen de precisión completa. ^{[ 3 ]} La Parte 3 se basa en el formato de archivo multimedia base ISO utilizado por JPEG 2000 ; se empleó una disposición similar en el formato JPEG-HDR anterior de Dolby Labs , que está estandarizado en JPEG XT Parte 2. ^{[ 2 ]}

La parte 7 incluye herramientas de codificación HDR de punto flotante que generan una capa de mejora de imagen a partir de una imagen de precisión completa y una capa de imagen base de 8 bits con corrección gamma y mapeo tonal. Estas herramientas están diseñadas para imágenes de alto rango dinámico con múltiples exposiciones fotográficas e imágenes generadas por computadora que superan la precisión lineal de enteros de 16 bits. ^{[ 2 ]}

Define tres algoritmos principales para reconstruir la imagen HDR: el Perfil A utiliza un factor de escala logarítmico común para el mapeo tonal inverso de la capa base; el Perfil B utiliza una capa de extensión de imagen divisor escalada por el valor de exposición común; el Perfil C es similar al A, pero utiliza factores de escala por componente y espacio logarítmico con funciones lineales por partes, lo que permite una codificación sin pérdidas. El Perfil A se basa en el formato de imagen Radiance RGBE ^{[ 2 ]} y el Perfil B se basa en el formato XDepth de Trellis Management ^{[ 4 ]} .

El perfil D utiliza un algoritmo simple que no genera una imagen de mejora; la capa de mejora se utiliza para almacenar la precisión extendida de los coeficientes de transferencia de la transformada discreta del coseno (DCT), y se aplica una función de transferencia no gamma para aumentar el rango dinámico a 12 bits. La compatibilidad con versiones anteriores es limitada porque los decodificadores antiguos no entienden las nuevas curvas EOTF y producen colores subsaturados. ^{[ 2 ]} El perfil D no está implementado en el software de referencia.

JPEG XT también permite la mezcla de varios elementos de diferentes perfiles en el flujo de código, lo que permite una precisión DCT extendida y una codificación sin pérdidas en todos los perfiles (el 'Perfil Completo'). ^{[ 1 ]}

La Parte 6, Codificación de enteros de imágenes de rango dinámico intermedio (IDR), es una extensión para codificar muestras enteras de 9 a 16 bits típicas de datos de sensores RAW ; sus herramientas de codificación son idénticas a las de la Parte 7 Perfil C. ^{[ 2 ]}

La Parte 2 define una implementación de imágenes HDR basada en el formato JPEG-HDR de Dolby. ^{[ 5 ]} Utiliza el formato de imagen RGBE definido por la Parte 7 Perfil A, que admite muestras tanto enteras como de punto flotante; el formato de archivo se basa en la Parte 3, pero utiliza una sintaxis de metadatos basada en texto propietaria. ^{[ 2 ]}

La codificación sin pérdidas de la Parte 8 es una extensión de la codificación de enteros y punto flotante basada en el Perfil C de la Parte 7, que permite una compresión escalable con pérdidas a sin pérdidas. Para una precisión de 10 y 12 bits, se utiliza la DCT de entero a entero sin pérdidas, que reemplaza cada espacio de rotación con tres cizallamientos (similar a la transformada wavelet en JPEG2000). Para una precisión de 16 bits, el estándar especifica una aproximación DCT de punto fijo con pérdidas, la cual debe ser implementada por los decodificadores. Esto permite que el codificador prediga errores de codificación y los almacene en la capa de mejora, lo que permite una reconstrucción sin pérdidas. Los residuos de error en la capa de mejora pueden no comprimirse o comprimirse con la DCT de entero a entero sin pérdidas. ^{[ 1 ]} El rendimiento de compresión y calidad de imagen de la Parte 8 es comparable al de PNG . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

La extensión del canal alfa de la Parte 9 permite la codificación con y sin pérdida de imágenes transparentes e imágenes de forma arbitraria. Utiliza una capa de opacidad (transparencia), codificada con precisión de entero o coma flotante, y metadatos para especificar si el contenido se multiplicó previamente con alfa, o si se multiplicó previamente y se mezcló con el color de fondo. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

En el futuro, las extensiones de seguridad y protección de la privacidad permitirían codificar regiones privadas de imágenes (o imágenes completas) con resolución reducida, con capas de mejora encriptadas digitalmente para restaurar la imagen de resolución completa solo a quienes posean la clave de descifrado privada. Solo las regiones públicas serán visibles para quienes no tengan la clave. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

La codificación JPEG XT Parte 2 HDR se basa en el formato Dolby JPEG-HDR, ^{[ 5 ]} creado en 2005 por Greg Ward ^{[ 6 ]} de BrightSide Technologies y Maryann Simmons de Walt Disney Feature Animation como una forma de almacenar imágenes de alto rango dinámico dentro de un archivo JPEG estándar . BrightSide Technologies fue adquirida por Dolby Laboratories en 2007.

La codificación de la imagen se basa en el formato de imagen RGBE de dos capas utilizado por el motor de renderizado Radiance , ambos creados también por Ward. La reducción del tamaño del archivo se logra convirtiendo primero la imagen a una versión con mapeo tonal y, a continuación, almacenando una imagen multiplicadora reconstructiva en marcadores APP11 dentro del mismo archivo JPEG/JFIF. El software de visualización habitual ignorará la imagen multiplicadora, lo que permite ver la versión con mapeo tonal de la imagen con un rango dinámico y una gama de colores estándar.

El formato de archivo JPEG-HDR es similar al formato de archivo JPEG XT Parte 3 Box, pero utiliza metadatos basados ​​en texto. ^{[ 2 ]}

Entre los programas que admiten JPEG-HDR se incluyen Photosphere de Greg Ward ^{[ 7 ]} y pfstools. ^{[ 8 ]}

El Grupo Conjunto de Expertos en Fotografía ISO/IEC mantiene una implementación de software de referencia para JPEG base (ISO/IEC 10918-1 y 18477-1) y extensiones JPEG XT (ISO/IEC 18477 Partes 2 y 6-9), así como JPEG-LS (ISO/IEC 14495). Una versión reducida sin JPEG-LS, codificación aritmética y un codificador progresivo jerárquico similar a mozjpeg está disponible bajo la licencia ISO. ^{[ 9 ]} Como participante del ICIP Grand Challenge, el autor también incluye en la biblioteca algunas técnicas de optimización de JPEG existentes conocidas como "JPEG con esteroides". ^{[ 10 ]}

Dolby Labs proporciona un codificador de software JPEG-HDR; XDepth/Trellis Management proporciona el software JPEG XT Parte 7 Perfil B; la Universidad de Stuttgart proporcionó la implementación de todas las partes restantes .

• JPEG XR
• JPEG XL

• JPEG-HDR: Una extensión de alto rango dinámico compatible con versiones anteriores para JPEG (pdf)
• Kunkel, Timo; Reinhard, Erik (2010). «Una reevaluación del rango dinámico simultáneo del sistema visual humano» . Actas del 7.º Simposio sobre Percepción Aplicada en Gráficos y Visualización . Apgv '10. ACM. págs. 17-24 . doi : 10.1145/1836248.1836251 . ISBN  978-1-4503-0248-7. S2CID 8956334 . Consultado el 7 de marzo de 2016 . 

• Sitio web oficial del Grupo Conjunto de Expertos en Fotografía (JPEG).
• jpeg.org/jpegxt/
• Codificación de subbandas de imágenes de alto rango dinámico
• El arte del HDR
• Codificador JPEG-HDR de BrightSide Technologies (versión archivada)
• Tecnología de imágenes de rango extendido KODAK PROFESSIONAL