J2C ตัวลบพื้นหลัง

รูปแบบภาพ J2C หรือที่รู้จักในชื่อ JPEG 2000 Code Stream เป็นส่วนหนึ่งของชุดมาตรฐาน JPEG 2000 JPEG 2000 เองเป็นมาตรฐานการบีบอัดภาพและระบบการเข้ารหัสที่สร้างโดยคณะกรรมการ Joint Photographic Experts Group โดยมีจุดประสงค์เพื่อแทนที่มาตรฐาน JPEG เดิม มาตรฐาน JPEG 2000 ได้รับการกำหนดขึ้นโดยมีเป้าหมายเพื่อจัดหาระบบการเข้ารหัสภาพใหม่ที่มีความยืดหยุ่นสูงและประสิทธิภาพการทำงานที่ดีกว่า JPEG โดยออกแบบมาเพื่อแก้ไขข้อจำกัดบางประการของรูปแบบ JPEG เช่น ประสิทธิภาพที่ไม่ดีในอัตราบิตต่ำและการขาดการปรับขนาด

JPEG 2000 ใช้การแปลงเวฟเล็ตแทนการแปลงโคไซน์แบบไม่ต่อเนื่อง (DCT) ที่ใช้ในมาตรฐาน JPEG เดิม การแปลงเวฟเล็ตช่วยให้ปรับขนาดได้ในระดับสูงขึ้นและสามารถทำการบีบอัดแบบไม่สูญเสียข้อมูล ซึ่งหมายความว่าสามารถสร้างภาพต้นฉบับขึ้นใหม่ได้อย่างสมบูรณ์แบบจากข้อมูลที่บีบอัดแล้ว นี่เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือการบีบอัดแบบสูญเสียข้อมูลของ JPEG เดิม ซึ่งจะสูญเสียข้อมูลภาพบางส่วนอย่างถาวรในระหว่างกระบวนการบีบอัด

รูปแบบไฟล์ J2C หมายถึงสตรีมโค้ดของ JPEG 2000 โดยเฉพาะ สตรีมโค้ดนี้เป็นข้อมูลภาพที่เข้ารหัสจริง ซึ่งสามารถฝังอยู่ในรูปแบบคอนเทนเนอร์ต่างๆ เช่น JP2 (รูปแบบไฟล์ JPEG 2000 ส่วนที่ 1), JPX (JPEG 2000 ส่วนที่ 2, รูปแบบไฟล์ที่ขยาย) และ MJ2 (รูปแบบไฟล์ Motion JPEG 2000 สำหรับวิดีโอ) รูปแบบ J2C เป็นข้อมูลภาพที่เข้ารหัสแบบดิบโดยพื้นฐานแล้ว โดยไม่มีเมตาเดตาหรือโครงสร้างเพิ่มเติมใดๆ ที่อาจมีให้โดยรูปแบบคอนเทนเนอร์

หนึ่งในคุณสมบัติหลักของรูปแบบ J2C คือการรองรับการบีบอัดทั้งแบบไม่สูญเสียข้อมูลและแบบสูญเสียข้อมูลในไฟล์เดียวกัน ซึ่งทำได้โดยใช้การแปลงเวฟเล็ตแบบกลับได้สำหรับการบีบอัดแบบไม่สูญเสียข้อมูลและการแปลงเวฟเล็ตแบบไม่กลับได้สำหรับการบีบอัดแบบสูญเสียข้อมูล ตัวเลือกการบีบอัดแบบไม่สูญเสียข้อมูลหรือแบบสูญเสียข้อมูลสามารถทำได้แบบรายไทล์ภายในภาพ ซึ่งช่วยให้สามารถผสมผสานพื้นที่ที่มีคุณภาพสูงและคุณภาพต่ำลงได้โดยขึ้นอยู่กับความสำคัญของเนื้อหา

รูปแบบ J2C ยังปรับขนาดได้สูงมาก โดยรองรับคุณสมบัติที่เรียกว่า 'การถอดรหัสแบบก้าวหน้า' ซึ่งหมายความว่าสามารถถอดรหัสและแสดงภาพเวอร์ชันความละเอียดต่ำก่อน จากนั้นจึงตามด้วยเลเยอร์ความละเอียดที่สูงขึ้นตามลำดับเมื่อได้รับหรือประมวลผลข้อมูลภาพเพิ่มเติม สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันเครือข่ายที่มีแบนด์วิดท์จำกัด เนื่องจากช่วยให้สามารถดูตัวอย่างภาพได้อย่างรวดเร็วในขณะที่ยังคงดาวน์โหลดภาพความละเอียดสูงแบบเต็มอยู่

อีกแง่มุมที่สำคัญของรูปแบบ J2C คือการรองรับพื้นที่ที่น่าสนใจ (ROI) ด้วยการเข้ารหัส ROI บางส่วนของภาพสามารถเข้ารหัสด้วยคุณภาพที่สูงกว่าส่วนอื่นๆ ของภาพได้ สิ่งนี้มีประโยชน์เมื่อบางพื้นที่ของภาพมีความสำคัญมากกว่าและจำเป็นต้องรักษาไว้ด้วยความเที่ยงตรงที่สูงกว่า เช่น ใบหน้าในภาพบุคคลหรือข้อความในเอกสาร

รูปแบบ J2C ยังมีคุณสมบัติการทนต่อข้อผิดพลาดที่ซับซ้อน ซึ่งทำให้ทนทานต่อการสูญเสียข้อมูลระหว่างการส่งข้อมูลมากขึ้น ซึ่งทำได้โดยใช้รหัสแก้ไขข้อผิดพลาดและการจัดโครงสร้างสตรีมโค้ดในลักษณะที่ช่วยให้สามารถกู้คืนแพ็กเก็ตที่สูญหายได้ สิ่งนี้ทำให้ J2C เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับการส่งภาพผ่านเครือข่ายที่ไม่น่าเชื่อถือหรือการจัดเก็บภาพในลักษณะที่ลดผลกระทบของการเสียหายของข้อมูลที่อาจเกิดขึ้น

การจัดการพื้นที่สีใน J2C ยังล้ำหน้ากว่าใน JPEG เดิม รูปแบบนี้รองรับพื้นที่สีที่หลากหลาย รวมถึงเฉดสีเทา, RGB, YCbCr และอื่นๆ นอกจากนี้ยังอนุญาตให้ใช้พื้นที่สีที่แตกต่างกันภายในไทล์ต่างๆ ของภาพเดียวกัน ซึ่งให้ความยืดหยุ่นเพิ่มเติมในการเข้ารหัสและแสดงภาพ

ประสิทธิภาพการบีบอัดของรูปแบบ J2C เป็นอีกหนึ่งจุดแข็ง โดยการใช้การแปลงเวฟเล็ตและเทคนิคการเข้ารหัสเอนโทรปีขั้นสูง เช่น การเข้ารหัสเลขคณิต J2C สามารถบรรลุอัตราการบีบอัดที่สูงกว่า JPEG เดิมได้ โดยเฉพาะที่อัตราบิตต่ำกว่า สิ่งนี้ทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับแอปพลิเคชันที่พื้นที่จัดเก็บหรือแบนด์วิดท์มีค่าพรีเมียม เช่น ในอุปกรณ์เคลื่อนที่หรือแอปพลิเคชันเว็บ

แม้จะมีข้อดีมากมาย แต่รูปแบบ J2C ก็ยังไม่ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายเมื่อเทียบกับรูปแบบ JPEG เดิม สาเหตุหนึ่งมาจากความซับซ้อนที่มากขึ้นของมาตรฐาน JPEG 2000 ซึ่งต้องใช้ทรัพยากรการคำนวณมากกว่าในการเข้ารหัสและถอดรหัสภาพ นอกจากนี้ รูปแบบ JPEG เดิมยังฝังรากลึกในระบบต่างๆ มากมายและมีระบบนิเวศของซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ที่กว้างขวาง ซึ่งทำให้มาตรฐานใหม่ยากที่จะได้รับการยอมรับ

อย่างไรก็ตาม ในสาขาเฉพาะบางสาขา รูปแบบ J2C ได้กลายเป็นตัวเลือกที่ต้องการเนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะตัวอย่าง ในการถ่ายภาพทางการแพทย์ ตัวอย่างเช่น ความสามารถในการบีบอัดแบบไม่สูญเสียข้อมูลและการรองรับภาพช่วงไดนามิกสูงและภาพความลึกของบิตสูงทำให้ J2C เป็นรูปแบบที่เหมาะ ในทำนองเดียวกัน ในโรงภาพยนตร์ดิจิทัลและการจัดเก็บวิดีโอ คุณภาพสูงในอัตราการบีบอัดสูงและคุณสมบัติการปรับขนาดของรูปแบบนี้มีค่าอย่างมาก

กระบวนการเข้ารหัสของภาพ J2C เกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน ขั้นแรก ภาพจะถูกแบ่งออกเป็นไทล์ ซึ่งสามารถประมวลผลได้อย่างอิสระ การแบ่งไทล์นี้ช่วยให้สามารถประมวลผลแบบขนานและสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการเข้ารหัสและถอดรหัสได้ จากนั้นแต่ละไทล์จะถูกแปลงโดยใช้การแปลงเวฟเล็ตแบบกลับได้หรือแบบไม่กลับได้ โดยขึ้นอยู่กับว่าต้องการการบีบอัดแบบไม่สูญเสียข้อมูลหรือแบบสูญเสียข้อมูล

หลังจากการแปลงเวฟเล็ตแล้ว ค่าสัมประสิทธิ์จะถูกทำให้เป็นปริมาณ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการลดความแม่นยำของค่าสัมประสิทธิ์เวฟเล็ต ในการบีบอัดแบบไม่สูญเสียข้อมูล ขั้นตอนนี้จะถูกข้าม เนื่องจากการทำให้เป็นปริมาณจะทำให้เกิดข้อผิดพลาด ค่าสัมประสิทธิ์ที่ทำให้เป็นปริมาณจะถูกเข้ารหัสเอนโทรปีโดยใช้การเข้ารหัสเลขคณิต ซึ่งจะลดขนาดของข้อมูลโดยใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติทางสถิติของเนื้อหาภาพ

ขั้นตอนสุดท้ายในกระบวนการเข้ารหัสคือการประกอบสตรีมโค้ด ข้อมูลที่เข้ารหัสเอนโทรปีสำหรับแต่ละไทล์จะรวมกับข้อมูลส่วนหัวที่อธิบายภาพและวิธีการเข้ารหัส ซึ่งรวมถึงข้อมูลเกี่ยวกับขนาดของภาพ จำนวนไทล์ การแปลงเวฟเล็ตที่ใช้ พารามิเตอร์การทำให้เป็นปริมาณ และข้อมูลอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง สตรีมโค้ดที่ได้สามารถจัดเก็บในไฟล์ J2C หรือฝังอยู่ในรูปแบบคอนเทนเนอร์

การถอดรหัสภาพ J2C นั้นเกี่ยวข้องกับการย้อนกลับกระบวนการเข้ารหัสโดยพื้นฐานแล้ว สตรีมโค้ดจะถูกวิเคราะห์เพื่อแยกข้อมูลส่วนหัวและข้อมูลที่เข้ารหัสเอนโทรปีสำหรับแต่ละไทล์ จากนั้นข้อมูลที่เข้ารหัสเอนโทรปีจะถูกถอดรหัสเพื่อกู้คืนค่าสัมประสิทธิ์เวฟเล็ตที่ทำให้เป็นปริมาณ หากภาพถูกบี