JPEG 形式

libjpeg
開発者	トーマス・リヒター/JPEG 参照 AhG
初回リリース	2012年7月27日; 12年前
安定版リリース	1.65 / 2023年2月21日; 22か月前
ライセンス	GNU GPLv3 ; ISO
Webサイト	github.com/thorfdbg/libjpeg

JPEG 形式
開発者	合同写真専門家グループ
初回リリース	2015年6月8日; 9年前
フォーマットの種類	非可逆および可逆画像形式
標準	国際標準化機構(ISO) 18477
Webサイト	jpeg.org/jpegxt/ より

JPEG XT (ISO/IEC 18477) は、基本JPEG標準 (ISO/IEC 10918-1 および ITU Rec. T.81) の下位互換性のある拡張機能を規定する画像圧縮標準です。

JPEG XT は、より高い整数ビット深度、高ダイナミックレンジイメージングと浮動小数点コーディング、ロスレスコーディング、アルファチャネルコーディング、およびJFIFに基づく拡張可能なファイル形式をサポートすることで JPEG を拡張します。また、リファレンスソフトウェア実装と適合性テスト仕様も含まれています。

JPEG XT拡張機能は、基本JPEG/JFIFファイル形式と下位互換性があります。既存のソフトウェアは上位互換性があり、JPEG XTバイナリストリームを読み取ることができますが、基本8ビットの非可逆画像のみをデコードします。^[1]

JPEG XT規格

JPEG 規格の正式名称は「情報技術 - 連続階調静止画像のスケーラブルな圧縮および符号化」です。ISO/IEC 18477 は次の部分で構成されています。

概要

標準規格の核となるパート 1 では、ISO/IEC 10918-1 (基本フォーマット)、10918-5 JPEG ファイル交換フォーマット (JFIF)、10918-6 (印刷アプリケーション) など、現在一般的に使用されている JPEG 仕様が定義されています。JPEG コーディングモードをベースライン、シーケンシャル、プログレッシブハフマンに制限し、 YCbCrクロマサブサンプリングによるRec. 601色空間変換の JFIF 定義が含まれています。^[2]^[1]最初の仕様は、ドイツの Thomas Richter、ベルギーの Tim Bruylants と Peter Schelkens、およびスイス系イラン人エンジニアの Touradj Ebrahimi によって作成されました。^[2]

パート 3 ボックスファイル形式は、JFIF と下位互換性のある拡張可能な形式を定義します。拡張機能は「ボックス」に基づいています。これは、アプリケーションマーカー 11 (「APP11」) でタグ付けされた 64 KB のチャンクで、拡張データレイヤーと、それらを基本 8 ビットレイヤーと組み合わせてフル精度の画像を形成する方法を説明する追加のバイナリメタデータが含まれています。^[3]パート 3 は、JPEG 2000で使用されるISO ベースのメディアファイル形式に基づいています。同様の構成は、JPEG XT パート 2 で標準化されているDolby Labsの以前の JPEG-HDR 形式でも採用されていました。^[2]

パート7には、フル精度画像とガンマ補正されたトーンマップされた8ビットベース画像レイヤーから拡張画像レイヤーを生成する浮動小数点HDRコーディングツールが含まれています。これらのツールは、複数の写真露出による高ダイナミックレンジ画像と、線形16ビット整数精度を超えるコンピューター生成画像を対象としています。^[2]

このプロファイルは、HDR 画像を再構築するための 3 つの主要なアルゴリズムを定義します。プロファイル A は、ベースレイヤーの逆トーンマッピングに共通対数スケール係数を使用します。プロファイル B は、共通露出値でスケーリングされた除数画像拡張レイヤーを使用します。プロファイル C は A に似ていますが、コンポーネントごとのスケーリング係数と、区分線形関数による対数空間を使用し、ロスレスエンコードを可能にします。プロファイル A は、Radiance RGBE 画像形式^[2]に基づいており、プロファイル B は Trellis Management の XDepth 形式に基づいています。^[4]

プロファイルDは、エンハンスメント画像を生成しない単純なアルゴリズムを使用します。エンハンスメントレイヤーは、離散コサイン変換（DCT）転送係数の拡張精度を格納するために使用され、非ガンマ転送関数が適用されてダイナミックレンジが12ビットに増加します。従来のデコーダーは新しいEOTF曲線を理解できず、彩度が低い色を生成するため、下位互換性は限られています。^[2]プロファイルDはリファレンスソフトウェアには実装されていません。

JPEG XTでは、コードストリーム内で異なるプロファイルのさまざまな要素を混在させることも可能で、すべてのプロファイル（「フルプロファイル」）で拡張DCT精度とロスレスエンコードが可能になります。^[1]

パート6「中間ダイナミックレンジ（IDR）画像の整数符号化」は、 RAWセンサーデータに典型的な9～16ビットの整数サンプルを符号化するための拡張であり、その符号化ツールはパート7プロファイルCと同一である。^[2]

パート2は、ドルビーのJPEG-HDR形式に基づいたHDRイメージングの実装を定義しています。^[5]パート7プロファイルAで定義されたRGBE画像形式を使用し、整数と浮動小数点サンプルの両方をサポートしています。ファイル形式はパート3に基づいていますが、独自のテキストベースのメタデータ構文を使用しています。^[2]

パート 8 ロスレスコーディングは、パート 7 プロファイル C に基づく整数および浮動小数点コーディングの拡張であり、スケーラブルなロスレスからロスレスへの圧縮を可能にします。10 ビットおよび 12 ビット精度の場合、ロスレス整数から整数への DCT が使用され、各回転空間が 3 つのせん断に置き換えられます (JPEG2000 のウェーブレット変換に似ています)。16 ビット精度の場合、ロスのある固定小数点 DCT 近似が標準で指定されており、デコーダーが実装する必要があります。これにより、エンコーダーはコーディングエラーを予測して拡張レイヤーに格納し、ロスレス再構成が可能になります。拡張レイヤーのエラー残差は、圧縮されないか、ロスレス整数から整数への DCT で圧縮されます。^{[1]パート 8 の圧縮および画質パフォーマンスは}PNGに匹敵します。^[2]^[3]

パート9アルファチャンネル拡張により、透明な画像や任意の形状の画像を非可逆および可逆的にコーディングできます。整数または浮動小数点精度でエンコードされた不透明度（透明度）レイヤーと、コンテンツがアルファで事前に乗算されているか、事前に乗算されて背景色とブレンドされているかを指定するメタデータを使用します。^[1]^[2]

将来的には、プライバシー保護とセキュリティの拡張機能により、解像度を下げたプライベート画像領域（または画像全体）のエンコードが可能になり、デジタル暗号化された拡張レイヤーにより、プライベート復号鍵を持つ人だけがフル解像度の画像を復元できるようになります。鍵を持たない人には、パブリック領域のみが表示されます。^[1]^[2]

JPEG-HDR

JPEG XT Part 2 HDRコーディングは、ドルビーJPEG-HDR形式^{[5]に基づいています。これは、2005年に}ブライトサイドテクノロジーズのグレッグ・ワード^[6]とウォルトディズニーフィーチャーアニメーションのメアリーアン・シモンズによって、標準JPEGファイル内に高ダイナミックレンジ画像を保存する方法として作成されました。ブライトサイドテクノロジーズは、2007年にドルビーラボラトリーズに買収されました。

画像のエンコードは、 Radianceレンダラーで使用される2 層RGBE 画像形式に基づいています。この 2 つの形式も Ward によって作成されました。ファイルサイズの縮小は、まず画像をトーンマップバージョンに変換し、次に同じ JPEG/JFIF ファイル内の APP11 マーカーに再構成乗算器画像を保存することによって実現されます。通常の表示ソフトウェアは乗算器画像を無視するため、誰でも標準のダイナミックレンジと色域で表示される画像のトーンマップバージョンを見ることができます。

JPEG-HDRファイル形式はJPEG XT Part 3 Boxファイル形式に似ていますが、テキストベースのメタデータを使用します。^[2]

JPEG-HDRをサポートするプログラムには、Greg WardのPhotosphere ^{[7]やpfstools}^[8]などがあります。

参照ソフトウェア

ISO/IEC Joint Photography Experts Group は、ベースJPEG (ISO/IEC 10918-1 および 18477-1) と JPEG XT 拡張 (ISO/IEC 18477 パート 2 および 6-9)、およびJPEG-LS (ISO/IEC 14495) の参照ソフトウェア実装を維持しています。JPEG-LS、算術コーディング、および mozjpeg のような階層的プログレッシブコーダを除いた縮小版は、ISO ライセンスで利用できます。^[9] ICIP Grand Challenge の参加者として、著者はライブラリに「強化版 JPEG」として知られる既存の JPEG 最適化手法もいくつか含めています。^[10]

ソフトウェア JPEG-HDR エンコーダーは Dolby Labs によって提供され、JPEG XT Part 7 Profile B ソフトウェアは XDepth/Trellis Management によって提供され、残りのすべての部分の実装はシュトゥットガルト大学によって提供されました。

参照

参考文献

^ abcdef Thomas Richter、Alessandro Artusi、Touradj Ebrahimi ( 2016)。「JPEG XT: JPEG 下位互換性のある新しい標準ファミリ」(PDF)。IEEE MultiMedia。23 (2016 年 7 月/9 月): 80– 88。doi :10.1109/MMUL.2016.49。
^ abcdefghijkl Thomas Richter、Tim Bruylants、Peter Schelkens、Touradj Ebrahimi (2015 年 9 月 22 日)。JPEG XT 標準スイート: 現状と今後の計画 Archived 2017-08-09 at the Wayback Machine
^ ab アレッサンドロ・アルトゥージ、ラファル・K・マンティウク、トーマス・リヒター、パーベル・コルシュノフ、フィリップ・ハンハルト、トゥラジ・エブラヒミ、マッシミリアーノ・アゴスティネリ。 JPEG XT: HDR および WCG 画像の圧縮規格 (規格の概要)
^ Artusi, Alessandro; Mantiuk, Rafał K.; Richter, Thomas; Hanhart, Philippe; Korshunov, Pavel; Agostinelli, Massimiliano; Ten, Arkady; Ebrahimi, Touradj (2015-12-19). 「JPEG XT HDR 画像圧縮規格の概要と評価」. Journal of Real-Time Image Processing . 16 (2): 413– 428. doi :10.1007/s11554-015-0547-x. ISSN 1861-8200. S2CID 14247192.
^ ab 「ドルビーでホームエンターテイメントを発見」
^ 「Gregory Ward Larson の OutBox ページ」。
^ 「Anyhere Software」. anyhere.com .
^ 「pfstools について」. pfstools.sourceforge.net .
^ 「Jpeg - Jpeg Xt」。
^ Richter, Thomas (2016 年9 月)。「JPEG on STEROIDS: JPEG 画像圧縮の共通最適化手法」。2016 IEEE 国際画像処理会議 (ICIP)。pp. 61– 65。doi :10.1109/ ICIP.2016.7532319。ISBN 978-1-4673-9961-6.S2CID 14922251 。

出版物

JPEG-HDR: JPEG の下位互換性のある高ダイナミックレンジ拡張 (pdf)
Kunkel, Timo; Reinhard, Erik (2010)。「人間の視覚システムの同時ダイナミックレンジの再評価」。グラフィックスと視覚化における応用知覚に関する第 7 回シンポジウムの議事録。Apgv '10。ACM。pp. 17– 24。doi :10.1145 / 1836248.1836251。ISBN 978-1-4503-0248-7. S2CID 8956334 . 2016年3月7日閲覧。

外部リンク

Joint Photographic Experts Group (JPEG) の公式サイト
jpeg.org/jpegxt/
ハイダイナミックレンジ画像のサブバンドエンコーディング
HDRの芸術
BrightSide Technologies JPEG-HDR エンコーダー (アーカイブ版)
KODAKプロフェッショナル拡張レンジイメージングテクノロジー

[IEEE_MM_richter-1] Thomas Richter、Alessandro Artusi、Touradj Ebrahimi ( 2016)。「JPEG XT: JPEG 下位互換性のある新しい標準ファミリ」(PDF)。IEEE MultiMedia。23 (2016 年 7 月/9 月): 80– 88。doi :10.1109/MMUL.2016.49。

[jpegxt_status-2] Thomas Richter、Tim Bruylants、Peter Schelkens、Touradj Ebrahimi (2015 年 9 月 22 日)。JPEG XT 標準スイート: 現状と今後の計画 Archived 2017-08-09 at the Wayback Machine

[nutshell-3] アレッサンドロ・アルトゥージ、ラファル・K・マンティウク、トーマス・リヒター、パーベル・コルシュノフ、フィリップ・ハンハルト、トゥラジ・エブラヒミ、マッシミリアーノ・アゴスティネリ。 JPEG XT: HDR および WCG 画像の圧縮規格 (規格の概要)

[4] Artusi, Alessandro; Mantiuk, Rafał K.; Richter, Thomas; Hanhart, Philippe; Korshunov, Pavel; Agostinelli, Massimiliano; Ten, Arkady; Ebrahimi, Touradj (2015-12-19). 「JPEG XT HDR 画像圧縮規格の概要と評価」. Journal of Real-Time Image Processing . 16 (2): 413– 428. doi :10.1007/s11554-015-0547-x. ISSN 1861-8200. S2CID 14247192.

[dolby_jpeg-hdr-5] 「ドルビーでホームエンターテイメントを発見」

[6] 「Gregory Ward Larson の OutBox ページ」。

[7] 「Anyhere Software」. anyhere.com .

[8] 「pfstools について」. pfstools.sourceforge.net .

[software-9] 「Jpeg - Jpeg Xt」。

[10] ^ Richter, Thomas (2016 年9 月)。「JPEG on STEROIDS: JPEG 画像圧縮の共通最適化手法」。2016 IEEE 国際画像処理会議 (ICIP)。pp. 61– 65。doi :10.1109/ ICIP.2016.7532319。ISBN 978-1-4673-9961-6.S2CID 14922251 。