OpenEXR: nový open-source formát pro počítačovou grafiku - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

12. února 2003, 00.00 | Jedna ze společností, spojených se jménem legendárního režiséra George Lucase, nabídla uživatelské
komunitě zdarma nový formát pro počítačovou grafiku třídy HDR. Jak
vypadá OpenEXR, odzkoušený ve filmech jako "Harry Potter a kámen
mudrců" nebo "Man in Black II"?

Na konci ledna tohoto roku nabídla Industrial Light & Magic - divize společnosti Lucas Digital Ltd. slavného tvůrce Star Wars George Lucase - prostřednictvím serveru www.openexr.org nejširší vývojářské komunitě nový open-source formát pro počítačovou grafiku OpenEXR, patřící do kategorie High Dynamic Range (HDR). Tento formát byl již využit zmíněnou společností v několika známých filmech z poslední doby, jako například "Harry Potter a kámen mudrců", "Man in Black II" či "Znamení", a je nasazen i v řadě filmů nových, které by se měly objevit na plátnech kin v blízké budoucnosti ("The Hulk", "Van Helsing", "Peter Pan", "Timeline", "Pirates of the Caribbean" aj.). Uvolněním formátu se záběr jeho využití dostává pochopitelně za rámec zmíněné filmové produkce a tudíž jsme i pro naše čtenáře připravili malý přehled vlastností OpenEXR.

Základní charakteristikou OpenEXR je to, že se jedná o 16-bitový floating-point formát, který nabízí výrazně vyšší dynamický rozsah, než stávající 8- a 10-bitové formáty. Podle vyjádření tvůrců je dynamický rozsah formátu zhruba 30 f-stops (expozičních čísel) bez ztráty věrnosti a dalších 10 f-stops navíc při minimální ztrátě. Pro srovnání: stávající 8-bitové formáty poskytují dynamický rozsah okolo 7-10 f-stops. Při 16-bitovém vyjádření je zároveň dosaženo podstatně vyššího barevného rozlišení: v rámci OpenEXR je to 1024 kroků na 1 f-stop oproti 20 až 70 krokům současných 8-bitových formátů.

Se zvyšováním jasu jsou v OpenEXR obrázku viditelné další detaily.

Další významnou vlastností OpenEXR je podpora různých typů komprese, která umožňuje v současnosti zmenšit objem souborů o 35 až 50 procent původní velikosti. V aktuální verzi formátu jsou podporovány tři komprimační algoritmy: "klasické" ZIP a RLE, a dále na vlnkových transformacích postavený PIZ, který podle výrobce zaručuje nejlepší kompresní poměry u typických dat (tedy filmový materiál), s kterými byl zatím OpenEXR využíván. Všechny tři zmíněné metody jsou bezztrátové, otevřená architektura formátu umožňuje a předpokládá v budoucnu nasazení dalších algoritmů (i ztrátových).

V rámci OpenEXR lze využít a různě kombinovat libovolný počet kanálů různých typů. Současná specifikace pracuje především s verzí RGBA (tedy kanály pro model RGB, doplněnými o alfa kanál) a dále například s YUV (luminace, spolu s dvěma subsamplovanými chroma kanály), a kanály pro hloubku nebo pohybové vektory.

Totéž je možné i při ztmavování.

Obrázky v OpenEXR dokáží v sobě nést i doplňkové informace, související například se způsobem jejich vytvoření (pozice kamery, směr pohledu apod.) - tedy něco ve stylu formátu EXIF pro digitální fotoaparáty. Tyto informace lze zpracovat odpovídajícím způsobem v příslušném software, a naopak bez problému ignorovat v aplikacích, které z OpenEXR formátu pouze potřebují načíst obrazové informace.

Způsob reprezentace pixelů použitý v OpenEXR (označovaný jako "half") je plně kompatibilní s 16-bitovými frame-buffer datovými formáty (nVidia Cg graphic language), užitými v některých nových zařízeních pro počítačovou grafiku, jako jsou videokarty GeForce FX a Quadro FX 3D společnosti nVidia. To znamená, že je možný bezztrátový přenos informací mezi soubory v OpenEXR a zařízeními uvedeného typu.

Spolu s formátem byly vyvinuty odpovídající programové interface, napsané v jazycích C++ a C. Při návrhu bylo použito pouze standardních funkcí těchto jazyků (podle normy ISO), což zaručuje nezávislost OpenEXR na platformě (hardware, operační systém). Dosud vytvořený kód byl zatím otestován na platformách Linux, SGI Irix a Mac OS X, podle výrobce by pak neměl být problémem přechod i na další verze Unixu a případně i do Windows. Do budoucna by mělo být snadné rozšiřování uvedeného kódu o nové kompresní kodeky a obrazové typy či atributy, a to při zachování zpětné kompatibility s existujícími OpenEXR aplikacemi.

Současná open-source podpora OpenEXR má podobu balíku vývojářských prostředků, určených pro platformu Linux. Konkrétně jsou těmito prostředky knihovny pro zpracování obrázků v uvedeném formátu (IlmImf, Half, Imath) a dále jednoduchý prohlížeč (exrdisplay), umožňující zobrazování OpenEXR obrázků při různě nastavené expozici. Uvedený softwarový bundle je dostupný zdarma, za podmínek, formulovaných v podobě modifikované BSD licence.

Pro další informace spojené s uvedeným formátem by se měl zvídavý čtenář vydat zejména na již zmíněný server www.openexr.org. Zde nalezne mimo jiné působivou galerii ukázek schopností formátů, z nichž některé jsme použili jako ilustrační obrázky i pro náš článek. Z nich poměrně jasně vyplývá, že i když je zatím OpenEXR spíše pro vývojáře, může již v blízké budoucnosti přinést mnoho zajímavého všem uživatelům, pracujícím s počítačovou grafikou.