Zobacz JPGs

Format JPEG 2000 Multi-layer (JPM) jest rozszerzeniem standardu JPEG 2000, który jest standardem kompresji obrazu i systemem kodowania. Został stworzony przez komitet Joint Photographic Experts Group w 2000 roku z zamiarem zastąpienia oryginalnego standardu JPEG. JPEG 2000 jest znany z wysokiej wydajności kompresji i możliwości obsługi szerokiej gamy typów obrazów, w tym obrazów w skali szarości, kolorowych i wieloskładnikowych. Format JPM specjalnie rozszerza możliwości JPEG 2000 o obsługę dokumentów złożonych, które mogą zawierać mieszankę tekstu, grafiki i obrazów.

JPM jest zdefiniowany w części 6 pakietu JPEG 2000 (ISO/IEC 15444-6) i jest zaprojektowany do kapsułkowania wielu obrazów i powiązanych danych w jednym pliku. Dzięki temu jest szczególnie przydatny w takich zastosowaniach, jak obrazowanie dokumentów, obrazowanie medyczne i obrazowanie techniczne, gdzie różne typy treści muszą być przechowywane razem. Format JPM umożliwia wydajne przechowywanie stron w dokumencie, z których każda może zawierać kilka regionów obrazu o różnych charakterystykach, a także dane nieobrazowe, takie jak adnotacje lub metadane.

Jedną z kluczowych cech JPM jest wykorzystanie strumienia kodu JPEG 2000 (JPX), który jest rozszerzoną wersją podstawowego strumienia kodu JPEG 2000 (JP2). JPX obsługuje szerszą gamę przestrzeni kolorów, bardziej zaawansowane metadane i większe głębie bitowe. W pliku JPM każdy obraz lub „warstwa” jest przechowywany jako osobny strumień kodu JPX. Dzięki temu każda warstwa może być kompresowana zgodnie z własnymi charakterystykami, co może prowadzić do bardziej wydajnej kompresji i wyników o wyższej jakości, szczególnie w przypadku dokumentów złożonych z różnorodnymi typami treści.

Struktura pliku JPM jest hierarchiczna i składa się z serii boksów. Boks jest samodzielną jednostką, która zawiera nagłówek i dane. Nagłówek określa typ i długość boksu, podczas gdy dane zawierają rzeczywistą treść. Boks najwyższego poziomu w pliku JPM to boks sygnatury, który identyfikuje plik jako plik rodziny JPEG 2000. Po boksie sygnatury znajdują się między innymi boksy typu pliku, boksy nagłówka i boksy zawartości. Boksy nagłówka zawierają informacje o pliku, takie jak liczba stron i atrybuty każdej strony, podczas gdy boksy zawartości zawierają dane obrazu i wszelkie powiązane dane nieobrazowe.

Pod względem kompresji pliki JPM mogą wykorzystywać zarówno metody kompresji bezstratnej, jak i stratnej. Kompresja bezstratna zapewnia, że oryginalne dane obrazu mogą być idealnie zrekonstruowane z danych skompresowanych, co jest kluczowe dla zastosowań, w których integralność obrazu jest najważniejsza, takich jak obrazowanie medyczne. Z drugiej strony kompresja stratna pozwala na zmniejszenie rozmiaru pliku poprzez odrzucenie części danych obrazu, co może być dopuszczalne w sytuacjach, gdy nie jest wymagana idealna wierność.

JPM obsługuje również koncepcję „dekodowania progresywnego”, co oznacza, że można wyświetlić wersję obrazu o niskiej rozdzielczości, podczas gdy obraz o pełnej rozdzielczości jest nadal pobierany lub przetwarzany. Jest to szczególnie przydatne w przypadku dużych obrazów lub wolnych połączeń sieciowych, ponieważ pozwala użytkownikom na szybki podgląd bez konieczności czekania na dostępność całego pliku.

Innym ważnym aspektem JPM jest obsługa metadanych. Metadane w plikach JPM mogą zawierać informacje o dokumencie, takie jak autor, tytuł i słowa kluczowe, a także informacje o każdym obrazie, takie jak data wykonania, ustawienia aparatu i lokalizacja geograficzna. Te metadane można przechowywać w formacie XML, dzięki czemu są łatwo dostępne i modyfikowalne. Ponadto JPM obsługuje dołączanie profili ICC, które definiują przestrzeń kolorów obrazów, zapewniając dokładne odwzorowanie kolorów na różnych urządzeniach.

Pliki JPM są również zdolne do przechowywania wielu wersji obrazu, każda z różnymi rozdzielczościami lub ustawieniami jakości. Ta funkcja, znana jako „wielowarstwowość”, umożliwia bardziej wydajne przechowywanie i przesyłanie, ponieważ odpowiednia wersja obrazu może być wybierana w oparciu o konkretne potrzeby aplikacji lub dostępną przepustowość.

Bezpieczeństwo to kolejna dziedzina, w której JPM zapewnia solidne funkcje. Format obsługuje dołączanie podpisów cyfrowych i szyfrowanie, które można wykorzystać do weryfikacji autentyczności dokumentu i ochrony poufnych informacji. Jest to szczególnie ważne w takich dziedzinach, jak zarządzanie dokumentami prawnymi i medycznymi, gdzie integralność i poufność dokumentów mają najwyższe znaczenie.

Pomimo wielu zalet format JPM nie zyskał powszechnego zastosowania, szczególnie na rynku konsumenckim. Wynika to częściowo ze złożoności formatu i zasobów obliczeniowych wymaganych do przetwarzania plików JPM. Ponadto rodzina standardów JPEG 2000, w tym JPM, podlegała problemom z licencjonowaniem patentów, które utrudniały jej przyjęcie w porównaniu z oryginalnym standardem JPEG, który ogólnie nie jest obciążony patentami.

Dla programistów oprogramowania i inżynierów pracujących z plikami JPM dostępnych jest kilka bibliotek i narzędzi, które zapewniają obsługę tego formatu. Należą do nich biblioteka OpenJPEG, która jest kodekiem JPEG 2000 typu open source, oraz oferty komercyjne różnych firm zajmujących się oprogramowaniem do obrazowania. Podczas pracy z plikami JPM programiści muszą znać składnię strumienia kodu JPEG 2000, a także szczegółowe wymagania dotyczące obsługi dokumentów złożonych i metadanych.

Podsumowując, format obrazu JPM jest potężnym rozszerzeniem standardu JPEG 2000, który oferuje szereg funkcji odpowiednich do przechowywania i zarządzania dokumentami złożonymi. Obsługa wielu warstw obrazu, dekodowania progresywnego, metadanych, wielowarstwowości i funkcji bezpieczeństwa sprawiają, że jest to idealny wybór dla profesjonalnych i technicznych zastosowań, w których jakość obrazu i integralność dokumentu mają kluczowe znaczenie. Chociaż może nie być tak powszechnie używany jak inne formaty obrazu, jego specjalistyczne możliwości zapewniają, że pozostaje ważnym narzędziem w takich dziedzinach, jak obrazowanie dokumentów i obrazowanie medyczne.