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| インターネットメディアの種類 |
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| 開発者 | マイクロソフト、ITU-T、ISO / IEC |
| 初回リリース | 2009年4月14日 |
| 最新リリース | 06/2019 (ITU-T); 2020年版 (ISO/IEC) 2019年6月 |
| フォーマットの種類 | グラフィックファイル形式 |
| 含まれるもの | ティフ |
| 標準 | ITU-T勧告T.832（2019年6月）、 ISO/IEC 29199-2:2020 |
| オープンフォーマット? | はい |
| Webサイト | ITU-T T.832 (06/2019)、 ISO/IEC 29199-2:2020 |
JPEG XR [4]（JPEG拡張範囲[5]）は、マイクロソフトが最初に開発し特許を取得したHD Photo（旧Windows Media Photo）仕様に基づいた、連続階調の写真画像用の画像圧縮規格です。 [6]非可逆圧縮と可逆圧縮の両方をサポートしており、Ecma-388 Open XML Paper Specific文書の推奨画像形式です。
この形式のサポートは、Adobe Flash Player 11.0、Adobe AIR 3.0、Sumatra PDF 2.1、Windows Imaging Component、.NET Framework 3.0、Windows Vista、Windows 7、Windows 8、Internet Explorer 9、Internet Explorer 10、Internet Explorer 11、Pale Moon 27.2で利用可能になりました。[7] [8] [9] 2021年1月時点では、JPEG XR（.JXR）形式で写真を撮影するカメラはまだありませんでした。
歴史
マイクロソフトは、 WinHEC 2006で初めてWindows Media Photoを発表し、 [10]同年11月にHD Photoに改名した。2007年7月、Joint Photographic Experts Groupとマイクロソフトは、 HD PhotoをJPEG XRとして知られるJPEG標準にすることを検討中であると発表しました。[11] [12] 2009年3月16日、JPEG XRはITU-T勧告T.832として最終承認され、2009年4月からITU-Tから「公開前」の形式で利用可能になりました。[1] 2009年6月19日、ISO/IEC最終国際標準草案（FDIS）の投票を通過し、国際標準ISO/IEC 29199-2として最終承認されました。[13] [14] ITU-Tは2009年12月に承認された正誤表で出版物を更新し、 [1] ISO/IECは2010年9月30日に同様の訂正を加えた新版を発行した。[15]
2010 年、画像符号化仕様の完成後、ITU-T と ISO/IEC は JPEG XR のモーション フォーマット仕様 (ITU-T T.833 | ISO/IEC 29199-3)、適合性テスト セット (ITU-T T.834 | ISO/IEC 29199-4)、およびリファレンス ソフトウェア (ITU-T T.835 | ISO/IEC 29199-5) も公開しました。2011 年には、アプリケーションで JPEG XR 画像を使用するためのワークフロー アーキテクチャを説明する技術レポート (ITU-T T.Sup2 | ISO/IEC TR 29199-1) を公開しました。
説明
機能
JPEG XRはJPEGに比べていくつかの重要な改良が施された画像ファイル形式である。[16]
- より良い圧縮
- JPEG XR ファイル形式は、同等の品質で画像をエンコードするために、JPEG と比較して高い圧縮率をサポートします。
- ロスレス圧縮
- JPEG XR はロスレス圧縮もサポートしています。JPEG XR の信号処理手順は、ロスレス コーディングとロッシー コーディングの両方で同じです。これにより、ロスレス モードのサポートが簡単になり、ロスレス圧縮画像から一部のビットを「トリミング」してロッシー圧縮画像を生成することができます。
- タイル構造のサポート
- JPEG XR でコード化された画像は、タイル領域に分割できます。各領域のデータは個別にデコードできます。これにより、画像全体をデコードしなくても、画像の一部にすばやくアクセスできます。「ソフト タイリング」と呼ばれるタイプのタイリングを使用すると、画像を完全にデコードしたり、追加の歪みを発生させたりすることなく、タイル領域の構造を変更できます。
- より正確な色彩をサポート
- JPEG XR は、元の JPEG 標準で一般的に使用されている従来の 8 ビット/サンプルのYUV (正式にはYCbCr ) 4:2:0エンコーディングに加えて、さまざまな画像カラー表現をサポートします。
- RGB カラー スペースを使用する画像をサポートするために、JPEG XR にはYCoCgカラー スペースへの内部変換が含まれており、さまざまなビット深度とカラー表現のパッキング スキームをサポートしています。これらは、シェイプ マスキングと半透明のサポートに付随するアルファ チャネルの有無にかかわらず使用できます。また、一部の精度は、画像コーディングに通常使用されているものよりもはるかに高い精度を備えています。これには次のものが含まれます。
- RGB を各チャンネルに 5 ビット、または赤と青に 5 ビット、緑に 6 ビットを使用してピクセルあたり 16 ビットに低ビット深度でパックします。
- 1 コンポーネントあたり 8 ビット (トゥルーカラーと呼ばれることもあります) が 1 ピクセルあたり 24 ビットまたは 32 ビットにパックされます。
- 32 ビットのパック表現でコンポーネントあたり 10 ビット (ディープ カラーと呼ばれる、より高精度な色表現の 1 つ)
- 48 ビットまたは 64 ビットにパックされた整数、固定小数点数、または半精度浮動小数点数として、コンポーネントごとに 16 ビット
- 固定小数点数または96ビットまたは128ビットにパックされた完全精度浮動小数点数としてコンポーネントごとに32ビット（精度が高すぎるためロスレスコーディングはサポートされていません）
- JPEG XRは16ビット/コンポーネント（64ビット/ピクセル）の整数CMYKカラーモデルもサポートしています。[17]
- JPEG XR では、16 ビットおよび 32 ビットの固定小数点カラー コンポーネント コーディングもサポートされています。このようなエンコードでは、各カラー チャネルの最上位 4 ビットは、公称の黒から白の信号範囲を表す値の範囲を超えて、追加の「ヘッドルーム」と「トウ ルーム」を提供するものとして扱われます。
- さらに、JPEG XR では 16 ビットおよび 32 ビットの浮動小数点カラー コンポーネント コーディングがサポートされています。これらの場合、画像は浮動小数点データとして解釈されますが、JPEG XR のエンコードおよびデコード手順はすべて整数演算のみを使用して実行されます (圧縮処理を簡素化するため)。
- RGBE ( Radiance )と呼ばれる共有指数浮動小数点カラー形式もサポートされているため、ハイダイナミックレンジ (HDR) 画像をより忠実に保存できます。
- JPEG XR は、RGB および CMYK 形式に加えて、任意の数のチャネルを持つグレースケールおよびマルチチャネルカラー エンコーディングもサポートします。
- ほとんどの場合、色表現は内部色表現に変換されます。変換は完全に可逆的であるため、この色変換ステップでは歪みは発生せず、ロスレス コーディング モードをサポートできます。
- 透明マップのサポート
- 透明度を表すアルファチャネルが存在する場合があり、アルファ ブレンディング オーバーレイ機能が有効になります。
- 圧縮領域の画像修正
- JPEG XR では、画像をロスレス エンコーディングからロッシー エンコーディングに変換したり、ロッシー エンコーディングの忠実度を下げたり、エンコードされた画像の解像度を下げたりするために、画像を完全にデコードする必要はありません。
- 切り抜き、水平または垂直の反転、または基本回転などの特定の編集操作では、完全なデコードは必要ありません。
- 画像領域にアクセスするためのタイル構造も、完全なデコードや歪みを導入することなく変更できます。
- メタデータのサポート
- JPEG XR 画像ファイルには、複数のデバイス間で一貫した色表現を実現するために、オプションでICCカラー プロファイルが埋め込まれている場合があります。
コンテナ形式
JPEG XR 画像データの保存に使用できるファイルコンテナ形式の1 つが、JPEG XR 標準の Annex A に指定されています。これは、画像ファイル ディレクトリ(IFD) タグのテーブルを使用するTIFFのような形式です。JPEG XR ファイルには、画像データ、オプションのアルファ チャネル データ、メタデータ、RDF/XMLとして保存されたオプションのXMPメタデータ、およびオプションのExifメタデータが IFD タグ内に含まれています。画像データは、連続した自己完結型のデータ チャンクです。オプションのアルファ チャネルが存在する場合は、別の画像レコードとして圧縮できるため、透明度をサポートしていないアプリケーションで、透明度データとは独立して画像データをデコードできます。(または、JPEG XR は、アルファ チャネル データが他の画像データと一緒に 1 つの圧縮コードストリームにエンコードされる「インターリーブ」アルファ チャネル形式もサポートしています。)
このフォーマットはTIFFベースであるため、4GBのファイルサイズ制限を含むTIFFフォーマットのすべての制限を継承しており、HD Photo仕様によれば、これは「将来のアップデートで対処される予定」である。[18]
JPEG委員会では、JPXファイルストレージフォーマット内でJPEG XR画像コーディングを使用できるようにするための新しい作業が開始されました。これにより、ネットワーク上の画像をインタラクティブに閲覧できるJPIPプロトコルを使用できるようになります。[13]さらに、モーションJPEG XR仕様は、2010年3月にモーション（ビデオ）圧縮のISO標準として承認されました。[19]
圧縮アルゴリズム
JPEG XRの設計[1] [20]は概念的にはJPEGと非常によく似ています。ソース画像はオプションで輝度-彩度色空間に変換され、彩度プレーンはオプションでサブサンプリングされ、各プレーンは固定サイズのブロックに分割され、ブロックは周波数領域に変換され、周波数係数は量子化されエントロピー符号化されます。主な違いは次のとおりです。
- JPEG は 8 ビットと 12 ビットのビット深度をサポートし、JPEG XR は最大 32 ビットのビット深度をサポートします。JPEG XR は、浮動小数点画像データ (浮動小数点値をIEEE 754のような形式で表し、整数であるかのようにエンコードする) およびRGBE画像の可逆圧縮と非可逆圧縮もサポートします。
- JFIFやその他の一般的な画像符号化方式では、RGBからYCbCrへの線形変換が指定されているが、これは丸め誤差のため実際には若干の損失を伴う。JPEG XRは、損失のない色空間変換、すなわちYCoCg-Rを指定しており、[21] [22] 、 RGBの場合は次のように表される: [23]
- JPEGは周波数変換に8×8ブロックを使用するのに対し、JPEG XRは主に4×4ブロック変換を使用する。（2×4および2×2変換は、クロマサブサンプリングを含む特殊なケースのために定義されています。エンコーダオプションには、YUV_444、YUV_422、YUV_420、およびモノクロY_onlyがあります。）[24]
- JPEG は単一の変換ステージを使用しますが、JPEG XR は 4 × 4 コア変換を 16 × 16マクロブロック領域内で 2 レベルの階層形式で適用します。これにより、変換にウェーブレットのようなマルチ解像度階層が与えられ、圧縮機能が向上します。
- JPEG で使用される周波数変換であるDCTは、丸め誤差のためにわずかに損失があります。JPEG XR は、リフティングスキームを採用した一種の整数変換を使用します。[25]必要な変換は Photo Core Transform (PCT) と呼ばれ、4 × 4 DCT に似ていますが、損失がありません (正確に可逆)。実際、これは binDCT と呼ばれる、バイナリフレンドリーな乗算器なしの変換のより大きなファミリーの特定の実現です。[26]
- JPEG XR では、4 × 4 コア変換 PCT ステージの前に、オプションでオーバーラップ プレフィルタリング ステップ (Photo Overlap Transform (POT) と呼ばれる) を実行できます。[25]このフィルタは、4 × 4 コア変換ブロックから各方向に 2 サンプルずつオフセットされた 4 × 4 ブロックに対して動作します。その目的は、圧縮能力を向上させ、低ビットレートでのブロック境界アーティファクトを削減することです。このようなアーティファクトが通常は問題にならない高ビットレートでは、プレフィルタリングを省略してエンコードおよびデコード時間を短縮できます。オーバーラップ フィルタリングは、リフティング スキームに従った整数演算を使用して構築されるため、ロスレスでもあります。適切に組み合わせると、JPEG-XR の POT と PCT はラップ変換を形成します。[27]
- JPEG では、DCT ブロックの画像 DC 係数は、左隣接変換ブロックからの DC 予測を適用することによって予測され、他の係数は予測されません。JPEG XR では、4 × 4 ブロックが 16 × 16 サンプルのマクロブロックにグループ化され、各マクロブロックの 4 × 4 ブロックからの 16 個の DC 係数が別のレベルの周波数変換に渡され、マクロブロック DC 係数 (DC と呼ばれる)、マクロブロック レベルの AC 係数 (「ローパス」と呼ばれる)、および低レベルの AC 係数 (AC と呼ばれる) の 3 種類の係数がエントロピー コーディングされます。変換ブロック全体の係数値の予測は、DC 係数だけでなく、AC 係数の追加の行または列にも適用されます。
- JPEG XR は、画像を小さな個別の長方形のタイル領域に分解してエンコードすることをサポートします。各タイル領域は、画像の他の領域とは独立してデコードできます。これにより、画像全体をデコードしなくても、画像の空間領域に高速にアクセスできます。
- JPEG XR のエントロピー コーディング フェーズは、DC および AC 係数予測方式、適応型係数並べ替え (JPEG の固定ジグザグ順序とは対照的)、係数自体の適応型ハフマン コーディング形式など、JPEG よりも適応型で複雑です。
- JPEG では、画像ごとにカラー プレーンごとに DC/AC コンポーネントごとに単一の量子化ステップ サイズを使用します。JPEG XR では、タイル領域ごとに DC 量子化ステップ サイズを選択でき、ローパスおよび AC 量子化ステップ サイズをマクロブロックごとに変えることができます。
- 量子化を除くすべてのエンコード フェーズはロスレスであるため、すべての量子化係数が 1 に等しい場合、JPEG XR はロスレスになります。これは JPEG には当てはまりません。JPEG は DCT を使用しない別のロスレス モードを定義しますが、libjpegでは実装されていないため、広くサポートされていません。
HD Photo ビットストリーム仕様では、「HD Photo はJPEG-2000に匹敵する画質を提供し、計算およびメモリ性能は JPEG にさらに匹敵する」、「ファイル サイズは JPEG の半分以下で、より知覚品質の高い非可逆圧縮画像を提供する」、「ロスレス圧縮画像は、通常、元の非圧縮データより 2.5 倍小さくなる」と主張しています。
ソフトウェアサポート
JPEG XR のリファレンス ソフトウェア実装は、ITU-T 勧告 T.835 および ISO/IEC 国際標準 29199-5 として公開されています。
以下の注目すべきソフトウェア製品は、JPEG XR をネイティブにサポートしています。
以下の注目すべきソフトウェアは、プラグインを通じて JPEG XR をサポートしています。
次のAPIとソフトウェア フレームワークはJPEG XR をサポートしており、他のソフトウェアで使用してエンド ユーザーに JPEG XR サポートを提供することができます。
2011年のビデオゲームRageはテクスチャを圧縮するためにJPEG XR圧縮を採用しています。[40]
.jxr は、[ xbox gamebar、nvidia shadowplay、obs、special k] によってHDRスクリーンショット用に作成された画像です。
イメージが元の .jxr コンテナーから取り出されると、再度 .jxr に remux するソフトウェアは存在しません (jxrlib の jxrencapp.exe はファイルを破損し、このリストにある他の API は .jxr でエクスポートできる場合でもファイルを破損します)。
ライセンス
マイクロソフトはJPEG XRの技術に関する特許を保有している。マイクロソフトの代表者は2007年1月のインタビューで、HD Photoの採用と使用を促進するために、この仕様はMicrosoft Open Specific Promiseの下で公開されていると述べた。これは、マイクロソフトが仕様の実装を無償で許可し、その実装に関する特許技術に対して訴訟を起こさないことを主張している。[41]と、マイクロソフトのリッチメディアグループのディレクターであるジョシュ・ワイスバーグは述べたと伝えられている。2010年8月15日現在、マイクロソフトは結果として得られたJPEG XR標準をコミュニティプロミスの下で公開している。[42]
2010年7月、JPEG XR標準を実装するための参照ソフトウェアがITU-T勧告T.835および国際標準ISO/IEC 29199-5として公開されました。マイクロソフトはこれらの出版物をコミュニティプロミスの対象となる仕様のリストに含めました。[42]
2013年4月、マイクロソフトはBSDライセンスに基づくオープンソースのJPEG XRライブラリであるjxrlibをリリースした。[43] [44]これにより、以前リリースされた「HD Photo Device Porting Kit」 [45]と互換性がなかったGNU General Public Licenseなどの一般的なオープンソースライセンスの下で配布されるソフトウェアパッケージにライブラリが実装されることによるライセンス問題が解決された。
参照
- AVIFは、Google、MozillaなどがAlliance for Open Mediaと呼ばれるグループで開発した圧縮フォーマットである[46]
- JPEG は、非可逆圧縮に使用される画像形式です (JPEG XR 非可逆はこれに相当します)。
- JPEG 2000 は、2000年に JPEG 委員会によって JPEG を置き換えることを意図した改良である。
- JPEG XS は、非常に低遅延の画像およびビデオ形式であり、高品質のビデオのストリーミングに効率的です。
- JPEG XLは、非可逆圧縮と可逆圧縮の両方をサポートするロイヤリティフリーのラスター グラフィック ファイル形式です。既存のラスター形式よりも優れたパフォーマンスを発揮し、それらの一般的な代替となるように設計されています。
- PNG はロスレス圧縮のフォーマットで、JPEG XRロスレスに匹敵します。
- WebPは、 2010年にGoogleが提案した非可逆圧縮または可逆圧縮のフォーマットです。
- Better Portable Graphics は、Fabrice Bellardが2014 年にHEVCに基づいて提案したものです。
- HEIF は、 MPEG-H Part 12 (ISO/IEC 23008-12) とHEVCに基づいた 2015 年の形式です。iPhone 7 の単一画像形式 .HEIC の基礎としてAppleによって実装されました。
参考文献
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外部リンク
- 標準化出版物ページへのリンク
- ITU-T出版物
- ITU-T T.Sup2 (03/2011) JPEG XR システムアーキテクチャ
- ITU-T 勧告 T.832 (2009 年 3 月、2009 年 12 月更新) JPEG XR 画像符号化仕様
- ITU-T勧告T.833（2010年9月）JPEG XRモーションフォーマット
- ITU-T勧告T.834（2010年1月）JPEG XR適合性テスト
- ITU-T 勧告 T.835 (01/2010) JPEG XR リファレンス ソフトウェア
- ISO/IEC 出版物
- ISO/IEC TR 29199-1: 2011 JPEG XR システムアーキテクチャ
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- ISO/IEC 29199-3: 2010 JPEG XR モーションフォーマット
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- Microsoft からの情報へのリンク
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- 他者の情報へのリンク
- Joris Evers (2006 年 5 月 24 日)。「Microsoft が JPEG のライバルを披露」。CNET。2016年4 月 7 日閲覧。
- 今週のメディア ポッドキャストでは、Microsoft の HD Photo プログラム マネージャー Bill Crow が HD Photo について取り上げます。
- WMP – JPEG 2000 の比較、モスクワ国立大学グラフィックスおよびメディア ラボ、2006 年 8 月。