Encyklopedie publikačních formátů: JPEG a JPEG2000 - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

formaty

formaty

23. srpna 2004, 00.00 | Kompresní algoritmus JPEG dnes dominuje všude tam, kde je zapotřebí ztrátová komprese
bitmapové grafiky. A jeho následník, JPEG2000, toho nabízí ještě výrazně více.
Podrobnosti naleznete v tomto našem článku.

V tomto díle naší encyklopedie publikačních formátů bychom se rádi blíže podívali na formát JPEG a různé jeho varianty, včetně nástupce uvedeného formátu JPEG2000. Jak se přitom záhy v našem výkladu ukáže, je označení JPEG pro daný formát poněkud zavádějící a nepřesné, nicméně hojně užívané, a proto jsme se jej i my rozhodli v tomto článku akceptovat, i když se samozřejmě pokusíme uvedenou nepřesnost uvést na pravou míru.

JPEG (JFIF)

Málokterý uživatel ví, že by se jako JPEG měl označovat pouze příslušný algoritmus pro ztrátovou (a bezztrátovou) kompresi bitmapové grafiky. Soubory "v JPEG formátu" jsou obvykle soubory ve formátu JFIF (JPEG File Interchange Format), který je postaven právě na zmíněném kompresním algoritmu. Pojmenování algoritmu je odvozeno od jeho tvůrce, konsorcia Joint Photographic Experts Group (JPEG), které stvořilo i JFIF.

Hlavním cílem vytvoření JPEG (resp. JFIF) na konci 80. let minulého století bylo poskytnout obrázkový formát, nabízející mimo bezztrátové rovněž ztrátovou kompresi bitmapové grafiky. Připomeňme, že pod pojem ztrátová komprese se míní takový převod dat do úspornější podoby (založeno na kódování opakujících se informací), který neumožňuje (na rozdíl od bezztrátové komprese) plnou zpětnou rekonstrukci původních dat. To nemusí být vždy na škodu: do určitého stupně je totiž ztrátová komprese vizuálně bezztrátová, tj. na výstupu dosáhneme výsledku, jehož odlišnost od původní předlohy lidské oko nepostřehne. Ziskem pak je mnohdy velmi významná redukce objemu souborů oproti kompresi bezztrátové - ta je zásadní při internetovém publikování a rovněž při práci se zařízeními s omezenou ukládací kapacitou (digitální fotoaparáty, mobilní telefony aj.).

Dialog pro práci s JPEG v Adobe Photoshopu

Pro tuto svou schopnost (a také nezávislost na platformě, pro kterou jej lze stejně dobře využívat na Macovi, ve Windows i Unixu) se JPEG výrazně rozšířil, a to nejen díky JFIF, ale i podpoře v rámci jiných formátů: JPEG kompresi dnes využívá například PDF, EPS či TIFF. Samotný JFIF nabízí dostatečně bohatou podporu různých barvových modelů (line-art, grayscale, RGB, CMYK, YCbCr atd.) a tudíž se uchytil nejen na Internetu a v různých zařízeních, ale do značné míry i v pre-pressu. Zde lze akceptovat zejména takové soubory, u kterých byla JPEG komprese použita s mírou a nastavena v prověřených řešeních typu Adobe Photoshopu.

Nároky internetového publikování vedly dále k rozšíření vlastností JFIF o tzv. progresivní JPEG. Jedná se o jakousi obdobu prokladu známého z formátu GIF - obdobně jako v něm je progresivní JPEG přenášen a zobrazován coby sekvence datových balíčků, přičemž první balíčky poskytují pouze hrubý náhled, který se s dalším přenosem zpřesňuje k finální kvalitě. V digitálních fotoaparátech se zase setkáváme s variantou JFIF, označovanou jako EXIF (Exchangeable Image File Format), vytvořenou speciálně pro práci s digitálními fotografiemi. EXIF dovoluje s JFIF souborem ukládat nejrůznější metadata, spojená s pořízením daného snímku (nastavení fotoaparátu, kódování barev, nahraný zvuk, informace z GPS aj.) - jejich podoba je závislá na konkrétním přístroji. Tvůrcem uvedeného standardu je japonské sdružení JEIDA (nyní JEITA).

EXIF informace v prohlížeči IrfanView

Přinášet zde přehled konkrétních řešení, dovolujících pracovat s JFIF, by bylo značně samoúčelné. Spokojme se tedy pouze s konstatováním, že práci s uvedeným formátem dnes umožňují (samozřejmě na různých úrovních kvality) jak obecné publikační aplikace typu bitmapových editorů a prohlížečů či sázecích aplikací, tak specializovaná řešení, dovolující například na maximum využít JPEG kompresi či zpracovávat EXIF metadata. Víc než kde jinde se v případě JFIF vedou nikdy nekončící diskuse o výhodnosti jeho nasazení oproti jiným formátům v pre-pressu (TIFF, EPS) či digitální fotografii (RAW TIFF).

JPEG2000

Všeobecná popularita a výhodnost JFIF (resp. JPEG), při současně stále vzrůstajících nárocích uživatelské komunity, vedly konsorcium JPEG k vytvoření nové verze uvedeného formátu, označené jako JPEG2000. (Resp. zde opět hovoříme především o příslušném kompresním algoritmu, na který jsou tvůrci "nabaleny" různé formáty.) Ten nabízí skutečně dlouhou řadu lákavých vlastností. Na prvním místě je zde třeba uvést podstatně efektivnější kompresní algoritmus, postavený na vlnkových transformacích. Z dalších vlastností pak můžeme uvést například zobrazení náhledu obrázku již při jeho načítání, uzamčení zobrazení od určitého stupně kvality, možnost definování oblastí, které se zobrazují v lepší kvalitě než zbytek obrázku, vysokou odolnost datového toku proti chybám, využití prakticky libovolných metadat (např. pro správu barev či autorských práv) a mnoho dalšího. (Podrobnější přiblížení základních vlastností JPEG2000 jsme dříve přinesli zejména zde.)

Ukládání do JPEG2000 v Adobe Photoshopu CS

Slibné možnosti, rozpracované ke dnešnímu dni v celkem dvanácti různých specifikacích (!) jsou ovšem svým způsobem k ničemu, pokud nejsou podporovány v odpovídajících produktech. Adaptace JPEG2000 je sice pozvolná, přesto se nicméně v poslední době stává stále výraznější, a to zejména díky společnosti Adobe. Ta zabudovala podporu kompresního algoritmu JPEG2000 do PDF 1.5, resp. odpovídajících nástrojů (Acrobat resp Reader 6). Silné možnosti práce s JPEG2000 pak poskytuje zatím poslední verze Adobe Photoshopu, tedy Photoshop CS. Dále lze v prostředí Photoshopu použít odpovídající pluginy jiných výrobců, podporu JPEG2000 nabízí v různé míře také například Corel PhotoPaint či populární prohlížeč obrázků IrfanView. Zajímavé aktivity pak vyvíjí společnost Algo LuraTech, která implementovala nejen vlastní podobu formátu, pracujícího s kompresním algoritmem JPEG2000 (LuraWave.jp2), ale rovněž vlastní verzi formátu JPM (LuraDocument.jpm), určenou pro práci se skenovanými dokumenty.

Poměrně bohaté aktivity (z nichž jsme zmínili jen ty nejvýznamnější) ovšem nejsou zatím příliš dostačující zejména v oblasti internetového publikování. Zásadním problémem zde je skutečnost, že zatím chybí přímá podpora JPEG2000 v internetových prohlížečích typu Internet Exploreru, uživatelé jsou zde tudíž odkázáni na produkty malých výrobců, jako jsou Morgan Multimedia či Elysium. Prakticky nulová je také zatím implementace JPEG2000 v zařízeních: zde jsou mimo jiné na vině poměrně vysoké nároky, které klade algoritmus JPEG2000 na zpracovávající hardware.

Závěrem

JPEG má dnes v publikačním průmyslu pevnou pozici, kterou může nástup JPEG2000 výrazně posílit. O tom, jaké nové aplikace si daný formát resp. příslušný kompresní algoritmus najde, se lze ovšem nyní pouze dohadovat.