JPEG 2000

JPEG 2000
Dateiendung: .jp2, .j2k, .jpf, .jpg2, .jpx, .jpm, .mj2, .mjp2
MIME-Type: image/jp2, image/jpx, image/jpm, video/mj2
Entwickelt von: Joint Photographic Experts Group
Erstveröffentlichung: Dez. 2000 (Core)
Art: Grafikformat
Erweitert von: JPEG
Standard(s): ISO/IEC 15444
jpeg.org/jpeg2000/


JPEG 2000 (ISO-Standard 15444) ist ein Grafikformat für Rastergrafiken mit Bildkompression, wie zum Beispiel auch PNG oder GIF. JPEG 2000 basiert jedoch auf der diskreten Wavelet-Transformation (DWT). Wie das bekannte JPEG ist es von der Joint Photographic Experts Group herausgegeben. JPEG 2000 ermöglicht sowohl verlustfreie als auch verlustbehaftete Kompression. Mit dem Format lassen sich gute Komprimierungsraten für fotoähnliche Bilder erreichen. Die Bilddateien können eine Reihe von Metadaten aufnehmen, welche das Verwalten und Auffinden der Bilder erleichtern.

Vorteile gegenüber JPEG

Das Format JPEG 2000 bietet gegenüber JPEG einige Vorteile:

Nachteile gegenüber JPEG

Stufen der Kompression

Im Falle der verlustbehafteten Komprimierung wird die biorthogonale Cohen–Daubechies–Feauveau-9/7-Wavelettransformation verwendet. Die verlustfreie Kompression verwendet die biorthogonale CDF-5/3-Wavelettransformation (auch LeGall-5/3-Wavelettransformation genannt).

Die Dekomprimierung erfolgt entsprechend in umgekehrter Reihenfolge ohne Rate-Verzerrung.

Verbreitungsgrad und Unterstützung

Das Format wird vor allem in professionellen Umgebungen wie Medizintechnik und Digitalkino (standardisiert von den Digital Cinema Initiatives) eingesetzt. Der Hauptgrund dafür ist vermutlich, dass der Vorläufer JPEG den meisten Nutzern ausreicht und dass durch Lizenzansprüche weniger freie Kodiersoftware verfügbar ist. Auch die teureren Hardware-Lösungen (wie z. B. Decoder-Chips in Digitalkameras) bremsen die Verbreitung für Privatnutzer.

Es gibt qualitative Unterschiede bei verschiedenen Dekodierern, die sich vor allem bei höheren Kompressionsraten bemerkbar machen.

Eine einfache, kostenlose Möglichkeit der Erstellung bieten ImageMagick, GraphicsMagick oder ExactImage, die auf der JasPer-Library beruhen. Unterstützt wird allerdings nur einfache Komprimierung.

Eine konsequentere Implementierung des JPEG-2000-Standards in freier Software versprechen das OpenJPEG-Projekt sowie die CQJ2K-Bibliothek.

Das Programm XnView in der Windows-Version (1.96) unterstützt das Speichern ohne Größeneinschränkung.

Für Adobe Photoshop gab es ab Version 5 bis CS3 ein optionales Plug-in; von Drittanbietern: ein kostenloses Plugin von fnord software, ein kostenloses Plugin mit umfassenden Softwarebibliotheken und Browser-Plug-ins von LuraTech Europe GmbH oder das für den nichtkommerziellen Einsatz kostenlose Plugin von LEAD Technologies, Inc. Heute unterstützen Adobes Produkte JPEG 2000.

Corel Paint Shop Pro Photo unterstützt in der Version 8 nativ das Lesen und Schreiben von JPEG 2000, PhotoLine unterstützt es, ebenso die Versionen SE Plus, Ai Studio, DC Pro Studio und HDR Studio der Scanner- und Bildbearbeitungssoftware SilverFast von LaserSoft Imaging.

Einige weit verbreitete Programme, wie zum Beispiel Microsoft Paint, unterstützen den Standard noch nicht. JasPer hat sich auf POSIX-kompatiblen Systemen als freie Alternative bewährt.

Mozilla Firefox unter macOS zeigt JPEG 2000 an. Damit Firefox in dieser Hinsicht eigenständig ist, wurde im Zuge des Summer of Code '07 ein Add-On für JPEG-2000-Unterstützung geschrieben. Dieser Code wurde allerdings nie in den Firefox-Kern aufgenommen. Der Integration von JPEG 2000 in den Browser stehen weiterhin implementierungstechnische und patentrechtliche Probleme entgegen.

JPEG 2000 ist in das PDF-Format ab Version 1.5 integriert.

Das Programm VivaDesigner unterstützt ab Version 9 das Lesen von JPEG 2000.

Mathematica unterstützt das Lesen und Schreiben von JPEG 2000 nach ISO 15444-1.

Seit dem Update auf macOS 10.15 unterstützt Final Cut Pro X JPEG 2000 nicht mehr.

IrfanView kann mit Hilfe eines Plugins JPEG 2000 lesen und schreiben.

Dateiformat und Codestream

Wie schon JPEG-1 unterscheidet JPEG 2000 einen sogenannten Codestream und ein Dateiformat. Während der Codestream ausreicht, um die Samples des Bildes zu decodieren, werden im Dateiformat zusätzliche Meta-Informationen wie etwa die Auflösung und der Farbraum des codierten Bildes gespeichert. Für das Dateiformat spezifiziert die ISO die Dateiendung .jp2, für den Codestream ist keine Dateiendung vorgesehen, da der Codestream als solcher nicht dazu gedacht ist, direkt als Datei gespeichert zu werden. Jedoch sind die Endungen .jpc, .j2c oder .j2k hierfür gebräuchlich.

Beispielbilder

8,8-fach komprimiertes JPEG-Bild eines Grabmals im Camposanto Monumentale in Pisa.
Dasselbe Bild 66-fach komprimiert. Man erkennt deutlich die Blockartefakte.
Dasselbe Bild 66-fach mit JPEG 2000 komprimiert. Die Blockartefakte sind deutlich weniger ausgeprägt.
Original JPEG JPEG 2000

Typische Eigenschaften

Durch die Wavelet-Transformation vermeidet JPEG 2000 im Gegensatz zu JPEG-1 störende Blockartefakte bei hoher Kompression. Stattdessen tendieren die Bilder zu Unschärfeartefakten sowie Schatten an harten Kontrasten. JPEG 2000 eignet sich besonders für große Bilder, da hier die größeren Blöcke bei Waveletfiltern Vorteile gegenüber den recht kleinen 8×8-Blöcken der DCT von JPEG-1 haben. Bei kleineren Bildern kann, je nach Bildinhalt, auch JPEG-1 einen Qualitätsvorteil bieten.

Erweiterungen

Der JPEG-2000-Standard gliedert sich in 13 Unterstandards, die, angefangen vom Basis-Standard ISO/IEC 15444-1:2000, diverse Ergänzungen und Erweiterungen auf andere Anwendungsgebiete spezifizieren. Zu nennen sind hier etwa:

Die Standardisierung von JPEG 2000 ist mittlerweile abgeschlossen, die ISO pflegt den Standard jedoch weiter und behebt noch Fehler bzw. diskutiert weitere Ergänzungen.

Anwendungen

JPEG 2000 ist im Markt für Heimanwender noch nicht sonderlich präsent, es gibt jedoch einige Spezialanwendungen, in denen es intensiv eingesetzt wird:

Literatur

Weblinks

Commons: JPEG 2000 – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. RFC 3745 – MIME Type Registrations for JPEG 2000 (ISO/IEC 15444). (englisch).
  2. The JasPer Project Home Page.
  3. Open-source C-library for JPEG 2000.
  4. C-Bibliothek zum Kodieren und Dekodieren von JPEG 2000. Digital Signal Processing Laboratory at the Department of Electronic and Information Engineering (DIEI) of the University of Perugia.
  5. zu finden auf der CD-ROM, seit CS4 wieder entfernt
  6. Because Bandwidth Is Expensive: Adding JPEG2000 support to Firefox; Ben Karel, 23. März 2007
  7. JPEG 2000 Plugin für Firefox
  8. Kommentar im Mozilla Bug Tracker zu JPEG 2000: Offene Probleme
  9. @1@2Vorlage:Toter Link/www.adobe.comPDF Referenz, Version 1.7. (Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im Juni 2022. Suche in Webarchiven) (PDF; 9,0 MB) adobe.com, Kapitel 7.4.9: JPXDecode Filter.
  10. Neu im VivaDesigner 9. In: viva.de. VIVA, abgerufen am 6. Juni 2022. 
  11. Wolfram Language & System Documentation Center. Abgerufen am 12. März 2019.
  12. About incompatible media in Final Cut Pro X. Apple, 23. März 2019, abgerufen am 6. Juni 2022 (englisch). 
  13. IrfanView Plugins. Abgerufen am 23. Januar 2020 (englisch). 
  14. DFG-Praxisregeln „Digitalisierung“. (PDF) Deutsche Forschungsgemeinschaft, abgerufen am 13. Juli 2016.