Voir J2Ks

JPEG 2000, communément appelé J2K, est une norme de compression d'image et un système de codage créés par le comité Joint Photographic Experts Group en 2000 dans le but de remplacer la norme JPEG d'origine. Il a été développé pour répondre à certaines des limites de la norme JPEG d'origine et pour fournir un nouvel ensemble de fonctionnalités de plus en plus demandées pour diverses applications. JPEG 2000 n'est pas seulement une norme unique, mais une suite de normes, couvertes par la famille JPEG 2000 (ISO/IEC 15444).

L'un des principaux avantages de JPEG 2000 par rapport au format JPEG d'origine est son utilisation de la transformation en ondelettes au lieu de la transformée en cosinus discrète (DCT). La transformation en ondelettes permet des taux de compression plus élevés sans le même degré d'artefacts visibles qui peuvent être présents dans les images JPEG. Ceci est particulièrement bénéfique pour les applications d'images haute résolution et de haute qualité, telles que l'imagerie satellite, l'imagerie médicale, le cinéma numérique et le stockage d'archives, où la qualité de l'image est de la plus haute importance.

JPEG 2000 prend en charge à la fois la compression sans perte et avec perte dans une architecture de compression unique. La compression sans perte est obtenue en utilisant une transformée en ondelettes réversible, qui garantit que les données d'image d'origine peuvent être parfaitement reconstruites à partir de l'image compressée. La compression avec perte, d'un autre côté, utilise une transformée en ondelettes irréversible pour obtenir des taux de compression plus élevés en supprimant certaines des informations les moins importantes de l'image.

Une autre caractéristique importante de JPEG 2000 est sa prise en charge de la transmission progressive d'images, également connue sous le nom de décodage progressif. Cela signifie que l'image peut être décodée et affichée à des résolutions inférieures et progressivement augmentée à pleine résolution à mesure que davantage de données deviennent disponibles. Ceci est particulièrement utile pour les applications à bande passante limitée, telles que la navigation Web ou les applications mobiles, où il est avantageux d'afficher rapidement une version de qualité inférieure de l'image et d'améliorer la qualité à mesure que davantage de données sont reçues.

JPEG 2000 introduit également le concept de régions d'intérêt (ROI). Cela permet de compresser différentes parties de l'image à différents niveaux de qualité. Par exemple, dans un scénario d'imagerie médicale, la région contenant une caractéristique diagnostique pourrait être compressée sans perte ou à une qualité supérieure à celle des zones environnantes. Ce contrôle de qualité sélectif peut être très important dans les domaines où certaines parties d'une image sont plus importantes que d'autres.

Le format de fichier pour les images JPEG 2000 est JP2, qui est un format standardisé et extensible qui inclut à la fois les données d'image et les métadonnées. Le format JP2 utilise l'extension de fichier .jp2 et peut contenir un large éventail d'informations, notamment des informations sur l'espace colorimétrique, les niveaux de résolution et les informations de propriété intellectuelle. De plus, JPEG 2000 prend en charge le format JPM (pour les images composites, telles que les documents contenant à la fois du texte et des images) et le format MJ2 pour les séquences animées, similaire à un fichier vidéo.

JPEG 2000 utilise un schéma de codage sophistiqué connu sous le nom d'EBCOT (Embedded Block Coding with Optimal Truncation). EBCOT offre plusieurs avantages, notamment une meilleure résilience aux erreurs et la possibilité d'affiner la compression pour obtenir l'équilibre souhaité entre la qualité de l'image et la taille du fichier. L'algorithme EBCOT divise l'image en petits blocs, appelés blocs de code, et encode chacun indépendamment. Cela permet un confinement localisé des erreurs en cas de corruption des données et facilite la transmission progressive des images.

La gestion de l'espace colorimétrique dans JPEG 2000 est plus flexible que dans la norme JPEG d'origine. JPEG 2000 prend en charge une large gamme d'espaces colorimétriques, notamment les niveaux de gris, RVB, YCbCr et autres, ainsi que diverses profondeurs de bits, des images binaires jusqu'à 16 bits par composant ou plus. Cette flexibilité rend JPEG 2000 adapté à une variété d'applications et garantit qu'il peut répondre aux exigences des différentes technologies d'imagerie.

JPEG 2000 inclut également des fonctionnalités de sécurité robustes, telles que la possibilité d'inclure un cryptage et un filigrane numérique dans le fichier. Ceci est particulièrement important pour les applications où la protection des droits d'auteur ou l'authentification du contenu est une préoccupation. La partie JPSEC (JPEG 2000 Security) de la norme décrit ces fonctionnalités de sécurité, fournissant un cadre pour une distribution sécurisée des images.

L'un des défis de JPEG 2000 est qu'il est plus gourmand en calcul que la norme JPEG d'origine. La complexité de la transformée en ondelettes et du schéma de codage EBCOT signifie que l'encodage et le décodage des images JPEG 2000 nécessitent plus de puissance de traitement. Cela a historiquement limité son adoption dans l'électronique grand public et les applications Web, où la surcharge de calcul pourrait être un facteur important. Cependant, à mesure que la puissance de traitement a augmenté et que la prise en charge matérielle spécialisée est devenue plus courante, cette limitation est devenue moins problématique.

Malgré ses avantages, JPEG 2000 n'a pas connu une adoption généralisée par rapport au format JPEG d'origine. Cela est en partie dû à l'omniprésence du format JPEG et au vaste écosystème de logiciels et de matériel qui le prend en charge. De plus, les problèmes de licence et de brevet entourant JPEG 2000 ont également entravé son adoption. Certaines des technologies utilisées dans JPEG 2000 étaient brevetées, et la nécessité de gérer les licences pour ces brevets le rendait moins attrayant pour certains développeurs et entreprises.

En termes de taille de fichier, les fichiers JPEG 2000 sont généralement plus petits que les fichiers JPEG de qualité équivalente. Cela est dû aux algorithmes de compression plus efficaces utilisés dans JPEG 2000, qui peuvent réduire plus efficacement la redondance et la non-pertinence dans les données d'image. Cependant, la différence de taille de fichier peut varier en fonction du contenu de l'image et des paramètres utilisés pour la compression. Pour les images avec beaucoup de détails fins ou des niveaux de bruit élevés, la compression supérieure de JPEG 2000 peut entraîner des fichiers considérablement plus petits.

JPEG 2000 prend également en charge le tiling, qui divise l'image en tuiles plus petites et encodées indépendamment. Cela peut être utile pour les très grandes images, telles que celles utilisées dans l'imagerie satellite ou les applications de cartographie, car cela permet un encodage, un décodage et une manipulation plus efficaces de l'image. Les utilisateurs peuvent accéder et décoder des tuiles individuelles sans avoir besoin de traiter l'image entière, ce qui peut économiser de la mémoire et des besoins de traitement.

La standardisation de JPEG 2000 comprend également des dispositions pour la gestion des métadonnées, ce qui est un aspect important pour les systèmes d'archivage et de récupération. Le format JPX, une extension de JP2, permet l'inclusion de métadonnées étendues, notamment des boîtes XML et UUID, qui peuvent stocker tout type d'informations de métadonnées. Cela fait de JPEG 2000 un bon choix pour les applications où la préservation des métadonnées est importante, telles que les bibliothèques numériques et les musées.

En conclusion, JPEG 2000 est une norme de compression d'image sophistiquée qui offre de nombreux avantages par rapport au format JPEG d'origine, notamment des taux de compression plus élevés, un décodage progressif, des régions d'intérêt et des fonctionnalités de sécurité robustes. Sa flexibilité en termes d'espaces colorimétriques et de profondeurs de bits, ainsi que sa prise en charge des métadonnées, le rendent adapté à un large éventail d'applications professionnelles. Cependant, sa complexité de calcul et les problèmes de brevet initiaux ont limité son adoption généralisée. Malgré cela, JPEG 2000 reste le format de choix dans les industries où la qualité de l'image et l'ensemble des fonctionnalités sont plus critiques que l'efficacité du calcul ou une large compatibilité.