Corel Photopaint 11 - JPEG 2000 v praxi - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

jpeg2000

jpeg2000

7. října 2002, 00.00 | I když pomalu, implementace formátu JPEG2000, nabízející výrazně lepší kompresní možnosti než JPEG, pokračuje. Jedním z prvních grafických editorů umožňující ukládat data v tomto formátu je Corel Photopaint. Jak vše funguje?

Formátu JPEG 2000 jsme se na Grafice věnovali již několikrát. Přes všechny výhody tohoto zajímavého kompresního formátu je však proces jeho reálného využívání neuvěřitelně pomalý a skoro by se chtělo říci, že o formátu se sice relativně hodně mluví, ale jen málokdo ho viděl v praxi a natož užíval. Důvod je zřejmý - pro práci s JPEG 2000 (koncovka *.jp2) se dosud nabízely jen dost nepraktické jednoúčelové utility a mainstreamové aplikace tento formát opomíjely. Nicméně některé indicie naznačují, že by se možná mohlo vše začít měnit - JPEG 2000 se pomalu stává součástí hlavních grafických aplikací. Používat jej mohou například uživatelé Photoshop Elements 2.0, což by snad mohlo znamenat, že Adobe integruje JPEG 2000 i do další verze Photoshopu, nově je pak JPEG 2000 nedílnou součástí hlavního konkurenta Photoshopu - nového Photopaintu 11 od Corelu. Na jeho příkladu si stručně ukážeme, k čemu je JPEG 2000 vůbec dobrý.

Teorie
Úspěšnost nového formátu spočívá především v jeho kompresním algoritmu. Ten je založen na tzv. vlnkové transformaci (wavelet transformation). K plnému pochopení toho, jak tento již po dvacet let vyvíjený algoritmus funguje, by bylo potřeba zabrousit do říše vyšší matematiky. Na tomto místě se proto spokojme pouze s obecným srovnáním s algoritmem dosavadního JPEG. Ten je založen na tzv. diskrétních kosinových transformacích (Discrete Cosinus Transformation - DCT) využívajících při komprimaci obrázku popisu formou sinusových funkcí. Jejich vlastnosti vyžadují, aby byl obrázek zpracováván po malých čtvercových blocích. Popisy těchto bloků jsou pak v komprimovaném souboru uloženy v pořadí, odpovídajícím rozkladu obrázku směrem shora dolů. To vede k riziku narušení vizuální věrnosti po dekomprimaci (přechody jednotlivých bloků jsou někdy viditelné), nutnosti načtení celého komprimovaného souboru před jeho zobrazením či zpracováním a řadě dalších problémů, jejichž přehled jsme uvedli výše.

Oproti tomu algoritmus založený na vlnkových transformacích pracuje s obrázkem jako celkem a převádí jej na popisy formou vlnových funkcí. Převod je víceprůchodový, počet průchodů určuje kompresní poměr a kvalitu dekomprimovaného obrázku (čím méně průchodů, tím vyšší kompresní poměr, ale tedy i nižší kvalita). Každému průchodu odpovídá zvláštní datový blok komprimovaného souboru. Uvedený princip odstraňuje výše uvedené "čtverečkové přechody" i další problémy a navíc nabízí podstatně flexibilnější zpracování datového toku v komprimovaném souboru - obrázek se může načítat "postupně" od hrubšího zobrazení (rozmazaně), po jemný, ostrý obraz. Tato schopnost rozkladu průchodu do bloků se nazývá tzv. progresivní transmise - již po načtení bloku odpovídajícího určitému průchodu lze zobrazit odpovídající náhled obrázku, který se dalším (volitelným) načítáním zpřesňuje. Uživatel tak má možnost u téhož souboru využít ztrátovou (pokud zůstane u hrubého náhledu) i bezztrátovou (pokud nechá přenést celý soubor) kompresi. Rovněž může určit část obrázku, která se ve zvolené kvalitě načte a zobrazí jako první. V každém případě tedy může s obrázkem pracovat bez nutnosti načítání celého komprimovaného souboru.

Obdobná využití uvedené technologie nabízejí "zájmové oblasti" (ROI - Regions-of-Interest). Tak jsou označeny části obrázku vybrané uživatelem, které budou uloženy na začátek datového proudu a tudíž implicitně načteny jako první. Lze pro ně také nastavit jiné (obvykle vyšší) rozlišení než u zbytku obrázku.

JPEG2000 dále disponuje propracovaným mechanismem umožňujícím do jeho souborů vkládat nejrůznější metadata. To lze využít například k přenosu informací týkajících se zpracování barev či údajů napomáhajících ochraně autorských práv. Pro zpracování barev lze těchto metadat použít například k určení barevného módu obrázku číslem nebo ICC profilem (JPEG umožňuje přenášet pouze RGB data). Uvedených specifikací může být přitom v obrázku uloženo několik, což umožňuje různé zobrazení téhož souboru v rozdílných aplikacích či zařízeních. Obdobně lze nastavit například barevnou paletu, průhlednost a řadu dalších vlastností. Pro vyznačení copyrightu obrázku je možno aplikovat různé postupy, nejčastější je využití čísla nebo vodoznaku. V každém případů zůstává vložená informace podstatně odolnější proti případným pokusům o její odstranění, než tomu bylo u dřívějších obdobných technologií.

Praxe v podání Corelu Photopaint
Z teoretického popisu je zřejmé, že JPEG 2000 může přinést v oblasti práce s grafickými soubory řadu pozitiv jak pro webdesign (nižší datové toky, vyšší zabezpečení obrázků, rychlejší načítání), tak pro klasické zpracování grafiky a např. její náhledování přes Internet. Proto je určitě zajímavé podívat, se jakým směrem se začlenění této technologie do grafických editorů ubírá.

V novém Corel Photopaintu 11 můžeme ukládat obrázky klasicky pomocí položky 'save as' nebo pomocí wizardu 'Web Image Optimizer', které po zvolení volby formátu JPEG2000 otevřou shodné dialogové okno. To je poměrně jednoznačné a umožňuje zvolit příslušný kompresní poměr JPEG2000. K dispozici je náhled jak originálního obrázku, tak obrázku s aplikovanou kompresí (s náhledy bohužel nelze v oknu posouvat, což je rozhodně škoda). Máme-li v ukládaném obrázku zvolenou masku, můžeme použít také volbu ROI pro prioritní načtení maskou vybrané oblasti (viz text výše), případně i s lepším kompresním poměrem. Zvolit lze i pět metod strukturování komprimovaného souboru, které budou mít vliv na zobrazování uživateli při načítání souboru přes pomalejší linku (např. postupné zobrazování ze shora dolů - Position\Quality, nebo naopak postupné vylepšování kvality - Resolution\Qualit). Nutno však dodat, že tyto volby nejsou v nápovědě příliš vysvětleny, a ani při poměrně důkladném zkoumání významu se nám nepodařilo zcela pochopit jejich význam (viz dále).

Kvalitativní výsledky JPEG2000 vs. klasický JPEG zcela jednoznačně hovoří pro vlnkovou kompresi formátu JPEG2000 - viz následující ukázka, kde mají oba soubory shodnou datovou velikost 13Kb (po kliknutí si můžete zobrazit celé fotografie, toto je pouze výřez).

Výřez obrázků uložených v JPEG2000 (nahoře) a JPEG (dole) při stejném datovém objemu 13Kb

Základní ukládání dat do formátu JPEG2000 je tedy velmi jednoduché, i když celá implementace by mohla být trochu propracovanější (hlavně po stránce nápovědy k jednotlivým možnostem komprese). O tom, že Corel zatím implementoval kompresi JPEG2000 do PhotoPaintu jen skutečně 'nahrubo' svědčí např. i skutečnost, že v JPEG2000 lze zatím ukládat pouze data v režimu RGB a grayscale (tj. ne CMYK) - ale chvála mu alespoň za tuto snahu.

Závěr
Výhody formátu JPEG2000 jsou jistě vesměs uživatelům zřejmé, postupně se stává i poměrně pohodlné i samotné ukládání dat do tohoto formátu. Jistě si však říkáte, co pak s daty dál? V čem je možné je prohlížet? Pochopitelně opět v editorech, které je umí uložit, to je poměrně samozřejmé. Jinak je ale situace zatím stále špatná - internetové prohlížeče (ve kterých se obrázky uložené v JPEGu prohlížejí asi nejčastěji), JPEG2000 zatím nepodporují. Existují sice různé pluginy a aktivní komponenty (stáhnout si je můžete např. na stránkách firmy luratech.com, je však jasné, že absence podpory tohoto formátu např. Internet Explorerem je základní překážka v jeho masovém rozšíření.

Interaktivní menu, které uživatel získá instalací aktivní komponenty od firmy Luratech pro prohlížení souborů uložených ve formátu JPEG. Možné je například obrázky zoomovat, nebo si načíst jen určitý objem dat odpovídající požadovné kvalitě.

Nicméně díky zájmu výrobců implementovat podporu pro JPEG2000 do svých programů se můžeme dočkat většího zájmu uživatelů o tento formát a následné implementace do dalších programů - např. internetových prohlížečů. Podle našeho názoru by si to JPEG2000 zasloužil.