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Il formato immagine JPS, abbreviazione di JPEG Stereo, è un formato file utilizzato per memorizzare fotografie stereoscopiche scattate da fotocamere digitali o create da software di rendering 3D. Si tratta essenzialmente di una disposizione affiancata di due immagini JPEG all'interno di un singolo file che, se visualizzate tramite software o hardware appropriati, fornisce un effetto 3D. Questo formato è particolarmente utile per creare un'illusione di profondità nelle immagini, il che migliora l'esperienza visiva per gli utenti con sistemi di visualizzazione compatibili o occhiali 3D.

Il formato JPS sfrutta la consolidata tecnica di compressione JPEG (Joint Photographic Experts Group) per memorizzare le due immagini. JPEG è un metodo di compressione con perdita, il che significa che riduce le dimensioni del file scartando selettivamente le informazioni meno importanti, spesso senza una diminuzione evidente della qualità dell'immagine per l'occhio umano. Ciò rende i file JPS relativamente piccoli e gestibili, nonostante contengano due immagini anziché una.

Un file JPS è essenzialmente un file JPEG con una struttura specifica. Contiene due immagini compresse JPEG affiancate all'interno di un singolo fotogramma. Queste immagini sono chiamate immagini dell'occhio sinistro e dell'occhio destro e rappresentano prospettive leggermente diverse della stessa scena, imitando la leggera differenza tra ciò che vede ciascuno dei nostri occhi. Questa differenza è ciò che consente la percezione della profondità quando le immagini vengono visualizzate correttamente.

La risoluzione standard per un'immagine JPS è in genere il doppio della larghezza di un'immagine JPEG standard per ospitare sia l'immagine di sinistra che quella di destra. Ad esempio, se un'immagine JPEG standard ha una risoluzione di 1920x1080 pixel, un'immagine JPS avrebbe una risoluzione di 3840x1080 pixel, con ciascuna immagine affiancata che occupa metà della larghezza totale. Tuttavia, la risoluzione può variare a seconda dell'origine dell'immagine e dell'uso previsto.

Per visualizzare un'immagine JPS in 3D, uno spettatore deve utilizzare un dispositivo di visualizzazione o un software compatibile in grado di interpretare le immagini affiancate e presentarle a ciascun occhio separatamente. Ciò può essere ottenuto attraverso vari metodi, come l'anaglifo 3D, in cui le immagini vengono filtrate per colore e visualizzate con occhiali colorati; 3D polarizzato, in cui le immagini vengono proiettate attraverso filtri polarizzati e visualizzate con occhiali polarizzati; o otturatore attivo 3D, in cui le immagini vengono visualizzate alternativamente e sincronizzate con occhiali otturatore che si aprono e chiudono rapidamente per mostrare a ciascun occhio l'immagine corretta.

La struttura del file di un'immagine JPS è simile a quella di un file JPEG standard. Contiene un'intestazione, che include il marcatore SOI (Start of Image), seguito da una serie di segmenti che contengono vari elementi di metadati e i dati dell'immagine stessa. I segmenti includono i marcatori APP (Application), che possono contenere informazioni come i metadati Exif, e il segmento DQT (Define Quantization Table), che definisce le tabelle di quantizzazione utilizzate per comprimere i dati dell'immagine.

Uno dei segmenti chiave in un file JPS è il segmento JFIF (JPEG File Interchange Format), che specifica che il file è conforme allo standard JFIF. Questo segmento è importante per garantire la compatibilità con un'ampia gamma di software e hardware. Include anche informazioni come il rapporto di aspetto e la risoluzione dell'immagine in miniatura, che può essere utilizzata per anteprime rapide.

I dati dell'immagine effettivi in un file JPS sono memorizzati nel segmento SOS (Start of Scan), che segue l'intestazione e i segmenti dei metadati. Questo segmento contiene i dati dell'immagine compressa sia per l'immagine di sinistra che per quella di destra. I dati vengono codificati utilizzando l'algoritmo di compressione JPEG, che prevede una serie di passaggi tra cui conversione dello spazio colore, sottocampionamento, trasformata discreta del coseno (DCT), quantizzazione e codifica dell'entropia.

La conversione dello spazio colore è il processo di conversione dei dati dell'immagine dallo spazio colore RGB, comunemente utilizzato nelle fotocamere digitali e nei display dei computer, allo spazio colore YCbCr, utilizzato nella compressione JPEG. Questa conversione separa l'immagine in un componente di luminanza (Y), che rappresenta i livelli di luminosità, e due componenti di crominanza (Cb e Cr), che rappresentano le informazioni sul colore. Ciò è vantaggioso per la compressione perché l'occhio umano è più sensibile ai cambiamenti di luminosità che di colore, consentendo una compressione più aggressiva dei componenti di crominanza senza influire in modo significativo sulla qualità dell'immagine percepita.

Il sottocampionamento è un processo che sfrutta la minore sensibilità dell'occhio umano ai dettagli del colore riducendo la risoluzione dei componenti di crominanza rispetto al componente di luminanza. I rapporti di sottocampionamento comuni includono 4:4:4 (nessun sottocampionamento), 4:2:2 (riducendo la risoluzione orizzontale della crominanza della metà) e 4:2:0 (riducendo sia la risoluzione orizzontale che verticale della crominanza della metà). La scelta del rapporto di sottocampionamento può influenzare l'equilibrio tra qualità dell'immagine e dimensioni del file.

La trasformata discreta del coseno (DCT) viene applicata a piccoli blocchi dell'immagine (in genere 8x8 pixel) per convertire i dati del dominio spaziale nel dominio della frequenza. Questo passaggio è cruciale per la compressione JPEG perché consente la separazione dei dettagli dell'immagine in componenti di varia importanza, con componenti a frequenza più alta spesso meno percepibili all'occhio umano. Questi componenti possono quindi essere quantizzati, o ridotti in precisione, per ottenere la compressione.

La quantizzazione è il processo di mappatura di un intervallo di valori su un singolo valore quantico, riducendo efficacemente la precisione dei coefficienti DCT. È qui che entra in gioco la natura con perdita della compressione JPEG, poiché alcune informazioni sull'immagine vengono scartate. Il grado di quantizzazione è determinato dalle tabelle di quantizzazione specificate nel segmento DQT e può essere regolato per bilanciare la qualità dell'immagine con le dimensioni del file.

Il passaggio finale nel processo di compressione JPEG è la codifica dell'entropia, che è una forma di compressione senza perdita. Il metodo più comune utilizzato in JPEG è la codifica Huffman, che assegna codici più brevi a valori più frequenti e codici più lunghi a valori meno frequenti. Ciò riduce le dimensioni complessive dei dati dell'immagine senza ulteriori perdite di informazioni.

Oltre alle tecniche di compressione JPEG standard, il formato JPS può anche includere metadati specifici relativi alla natura stereoscopica delle immagini. Questi metadati possono includere informazioni sulle impostazioni di parallasse, sui punti di convergenza e su qualsiasi altro dato che potrebbe essere necessario per visualizzare correttamente l'effetto 3D. Questi metadati sono in genere memorizzati nei segmenti APP del file.

Il formato JPS è supportato da una varietà di applicazioni software e dispositivi, tra cui televisori 3D, visori VR e visualizzatori di foto specializzati. Tuttavia, non è così ampiamente supportato come il formato JPEG standard, quindi gli utenti potrebbero dover utilizzare software specifici o convertire i file JPS in un altro formato per una compatibilità più ampia.

Una delle sfide con il formato JPS è garantire che le immagini di sinistra e di destra siano correttamente allineate e abbiano la parallasse corretta. Un disallineamento o una parallasse errata possono portare a un'esperienza visiva scomoda e possono causare affaticamento degli occhi o mal di testa. Pertanto, è importante per i fotografi e gli artisti 3D catturare o creare attentamente le immagini con i parametri stereoscopici corretti.

In conclusione, il formato immagine JPS è un formato file specializzato progettato per memorizzare e visualizzare immagini stereoscopiche. Si basa sulle consolidate tecniche di compressione JPEG per creare un modo compatto ed efficiente per memorizzare fotografie 3D. Sebbene offra un'esperienza visiva unica, il formato richiede hardware o software compatibili per visualizzare le immagini in 3D e può presentare sfide in termini di allineamento e parallasse. Nonostante queste sfide, il formato JPS rimane uno strumento prezioso per fotografi, artisti 3D e appassionati che desiderano catturare e condividere la profondità e il realismo del mondo in un formato digitale.