Mostra la font per a JPEG 2000

{{Infotaula format de fitxer
| nom = JPEG 2000
| logo = IconoJpeg2000.svg
| extensio = .jp2, .jpg2, .jpx(extensió), .mj2(video), .mjp2(video), .jpm(documents)
| mime = image/jp2, image/jpx, video/mj2, image/jpm
| uniform_type = public.jpeg-2000
| desenvolupador = Joint Photographic Experts Group
| tipus = Compressió d'imatges amb i sense pèrdues
| extensio_de = JPEG
| estandard = ISO/IEC 15444
}}
'''JPEG 2000''' és un estàndard de compressió d'imatges que pretén millorar el popular [[JPEG]]. JPEG 2000 va ser desenvolupat entre els anys 1997 i 2000 pel grup ''[[Joint Photographic Experts Group]]''<ref>{{ref-llibre|cognom1=Taubman |nom1=David |cognom2=Marcellin |nom2=Michael |títol=JPEG2000 Image Compression Fundamentals, Standards and Practice: Image Compression Fundamentals, Standards and Practice |any= 2012 |editorial=[[Springer Science & Business Media]] |isbn = 9781461507994 |url = https://books.google.cat/books?id=y7HeBwAAQBAJ&pg=PA402}}</ref> i utilitza l'extensió '''.jp2'''.

Els principals canvis tècnics del JPEG 2000 respecte al JPEG són l'ús d'una [[Compressió per ondetes|Transformada Wavelet Discreta]] en lloc de la [[Transformada Discreta del Cosinus]], i la reorganització de les paraules de bit per permetre una millor escalabilitat.

== Millores del JPEG 2000 respecte al JPEG ==
=== Millores provinents de l'ús de la Compressió per ondetes ===
[[Fitxer:JPEGvsJPEG2000.jpg|miniatura|Comparativa de la qualitat d'imatge entre JPEG i JPEG 2000 per ratios de compressió propers.]]
* ''Major taxa de compressió per imatges amb un baix ratio de compressió''. En aplicar poca compressió amb l'estàndard JPEG el resultat de la imatge codificada és molt bona, per tant les millores que JPEG 2000 pot oferir no són moltes, malgrat això les comparacions numèriques demostren que el JPEG 2000 dona millor qualitat en aplicar poc compressió, una millora que pràcticament mai és perceptible a simple vista.

* ''Major taxa de compressió per imatges amb un alt ratio de compressió''. En intentar fer grans compressions amb JPEG apareix l'anomenat [[efecte bloc]]. Com JPEG 2000 no basa la seva compressió en la divisió per blocs, evita aquests efecte i en grans compressions ofereix una millor qualitat, no només numèrica, sinó també a simple vista.

* ''Les Regions d'Interès'', o ROI (provinent del seu acrònim en anglès) permeten codificar algunes regions de la imatge amb menys pèrdues que algunes altres fent la codificació no sigui uniforme en tota la imatge.

=== Millores provinents de la reorganització de les paraules de bit ===
* ''Millor recepció progressiva''. JPEG 2000 permet fer una primera visualització de baixa qualitat amb la lectura dels primers bits, i de mica en mica anar obtenint imatges de major qualitat amb la lectura dels bits successius. Aquesta funció ja la permetia JPEG però s'havia d'haver tingut en compte al codificar la imatge, i els resultats amb els primers bits on eren tan bons com els oferts per JPEG 2000.

* ''Escalabilitat de mida''. JPEG 2000 permet visualitzar la imatge codificada en menor mida només amb la lectura dels primers bits, sense necessitat d'haver de descodificar tota la imatge i després aplicar una delmació.

=== Altres millores ===
* ''[[Metadades|Les Metadades]]'' de JPEG2000 permeten indicar sobre quin espai de color està treballant la imatge, a més a més de moltes altres metadades basades en l'estàndard DIG35, (igual que [[H.264/MPEG-4 AVC|MPEG-4]])

* ''Capes i animacions'', les capes i animacions són permeses en JPEG 2000, tot i que en lloc d'usar l'extensió .jp2 utilitza l'extensió .jpx

* ''Clips de pel·lícula'':{{efn|Això és una millora respecte JPEG ja que el anomenat MJPEG(Motion JPEG), mai ha estat un estàndard acceptat pel Joint Photographic Experts Group}} JPEG 2000, té un estàndard propi de codificació de vídeo sota l'extensió .jpm. És l'estàndard actual usat en l'emmagatzemament de cinema digital.

== Procés de compressió ==
El procés de compressió del JPEG 2000 està dividit en quatre grans blocs: ''preprocessat'', on es prepara la imatge per començar la compressió, dins del preprocessat trobem els blocs de la transformada per components, i el de la divisió de la imatge en mosaic; ''Transformada wavelet'', on transformem la imatge a un altre domini; ''Quantització'', on eliminem les parts de la transformada que no ens interessen; i ''Codificació'' on escrivim les dades sobre un arxiu.

[[Fitxer:JPEG process diagram goodcolors.jpg|center|frame|768px|Diagrama de blocs del procés de compressió del JPEG 2000]]
<!--La imatge està centrada per la mida. Si no, crea problemes amb el text que li queda al lateral.-->

En el procés de descompressió simplement s'inverteixen els passos fets en la compressió.

=== Preprocessat ===
El preprocessat fem dues parts, invertibles en l'ordre: La transformada de components de color, i la divisió d'imatge sobre mosaic.

==== Transformació de les components de color ====
La transformació de color consisteix a canviar la imatge de l'espai [[Model de color RGB|RGB]] a altres espais menys redundants entre si. En la primera versió de l'estàndard (PART1) només hi han definides dues transformades de color:

* ''Transformada irreversible'': Basada en la transformació [[YCbCr]], es diu irreversible perquè comet errors en arrodonir les components, tot i ser lleugerament més perfecte.:

<math>
\begin{bmatrix} Y \\ Cb \\ Cr \end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix} 0.229 & 0.587 & 0.114 \\ 0.299 & 0.587 & 0.886 \\ 0.771 & 0.587 & 0.114 \end{bmatrix}
\times
\begin{bmatrix} R \\ G \\ B \end{bmatrix}
\qquad 
\qquad
\begin{bmatrix} R \\ G \\ B \end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix} -1.8450 & 0.0 & 1.8450 \\ 2.6424 & -0.2516 & -0.6873 \\ -1.1280 & 1.2953 & -0.1673 \end{bmatrix}
\times
\begin{bmatrix} Y \\ Cb \\ Cr \end{bmatrix}
</math>

* ''Transformada reversible'': Treballa sobre una transformació [[Crominància|YUV]] simplificada a valors submúltiples de 2 per permetre que siguin fàcilment reversibles.
<math>
\begin{bmatrix} Y \\ U \\ V \end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix} 0.25 & 0.5 & 0.25 \\ 0 & -1 & 1 \\ 1 & -1 & 0 \end{bmatrix}
\times
\begin{bmatrix} R \\ G \\ B \end{bmatrix}
\qquad 
\qquad
\begin{bmatrix} R \\ G \\ B \end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix} 1 & -0.25 & +0.75 \\ 1 & -0.25 & -0.25 \\ 1 & +0.75 & -0.25 \end{bmatrix}
\times
\begin{bmatrix} Y \\ U \\ V \end{bmatrix}
</math>

En la Part 2 de l'estàndard (Extensió), es dona flexibilitat sobre les transformades, permeten que el codificador pugui triar ell quina es la transformada que vol aplicar.

==== Divisió de la imatge sobre mosaic (Tiling) ====
L'altre pas del preprocessat tracta en dividir la imatge en blocs cada un dels quals es tractarà de forma independent a la codificació, com si es tractés d'una imatge diferent.

En el JPEG la divisió es feia en blocs de 8x8 començat pel primer píxel de dalt a l'esquerra. En el JPEG 2000, la mida del bloc, es variable segons trobi oportú el codificador, de la mateixa manera el punt des d'on es divideix la imatge també pot decidir-ho el compressor.

L'estàndard no defineix com s'ha de fer per trobar la mida i l'offset òptim simplement reserva una espai a la capçalera perquè el codificador fiqui els valors que ell trobi més òptims.

=== Transformada Discreta de Wavelet ===
[[Fitxer:Wavelet0123.jpg|miniatura|Imatge original i les seves transformades wavelet de nivell 1, nivell 2 i nivell 3.]]

Una de les principals característiques del jpeg2000 es que utilitza la Transformada Wavelet, la transformada wavelet es basa en la descomposicions successives de la imatge en pas alt i pas baix, en direccions verticals i horitzontals. Aquesta descomposició es força pròxima al [[Sistema visual humà|ull humà]] i aconsegueix que en aplicar grans compressions el resultat sigui força òptim per la visió humana.

En aplicar aquests tipus de transformada com a resultat obtenim una matriu dades on tenim la imatge dividia en subbandes. La divisió en subbandes proporciona forces avantatges com el poder accedir ràpidament a una determinada resolució de la imatge sense haver de llegir tot el resultat de la transformada, o poder aplicar compressions diferents depenen de la banda de freqüències que ens interessi més comprimir.

La successió de transformades es pot repetir tants cops com el codificador trobi oportú. Depenen de la quantitat de vegades que s'hagi repetit la transformada la transformada serà dita en un nivell diferent.

=== Quantització ===
Un cop realitzada la transformada quantifiquem els valor de la transformada, escalant-los, i aplicant un [[arrodoniment]]. Això ens provocarà una pèrdua d'informació que disminuirà la qualitat de la imatge, però es traduirà amb compressió.

La quantificació pot ser semi-uniforme, aplicant valors escalars diferents a cada una de les subbandes tipus que retorna la transformada Wavelet.

Fora de l'estàndard és possible aplicar algorismes de "rate allocation" per trobar la millor relació entre la quantificació i la qualitat.

==== Regions d'Interès ====
La quantificació del JPEG2000 permet aplicar diferents quantificacions a cada un dels blocs que hem creat en la divisió sobre mosaic. Això ens permet implementar les Regions d'Interès. Una regió d'interès, és una part de la imatge a la qual donem molta més importància que la resta, aplicant menys compressió.

=== Codificació ===
L'últim gran bloc es basa en codificar els valor quantitzats, bàsicament te dos parts principals: 

* ''[[Codificació entròpica|Compressió entròpica]]'', basada en l'algorisme "codificació binaria aritmètica adaptada". (ABAC del acrònim angles "adaptative Binary aritmetic coding"). El ABAC és considerat el millor algorisme de compressió d'imatges un cop transformades, sent utilitzat en el JPEG2000 i en el MPEG-4.

* ''Reorganització de les paraules de bit'', per poder permetre la escalabilitat, i la recepció progressiva JPEG2000 abans de tancar l'arxiu ordena totes les paraules de bit de major importància(base de la transformada) a menor.

== L'estàndard ==
Fonts: JEPG i IGN Standardization Team<ref name="jpeg2000-jpeg">{{ref-web| url = http://www.jpeg.org/jpeg2000/index.html |títol= Joint Photographic Experts Group, JPEG2000 |autor=JPEG | access-date=2009-11-01}}</ref><ref name="jpeg2000-ign">{{ref-web| url = https://eden.ign.fr/std/JPEG2000/index_html |títol=JPEG2000 (ISO 15444) |autor=IGN Standardization Team | access-date=2009-11-01}}</ref>
{| class="wikitable sortable" style="margin-left:.6em;"
|-
!Part!!Nom!!class="unsortable"|Contingut!!Data{{efn|Es tracta de la data de la publicació del estàndard}}
|-
|'''Part 1'''
|''Core coding system'' <br> Nucli del sistema de codificació
|S'explica tot el sistema de codificació i descodificació usat pel JPEG 2000, així com la composició dels arxius '''jp2'''.
|<span style="display:none">2000-12-00</span>Desembre 2000
|-
|'''Part 2'''
|''Extension'' <br> Extensió
|Es un complement a la part1, on es defineixen altres formes més flexibles de fer transformades, i àrees d'interès. Es defineix el arxiu '''.jpx''', com a evolució del .jp2, permeten capes i animacions. Inserció de metadades segons l'especificació de l'estàndard DIG35
|<span style="display:none">2001-11-00</span>Novembre 2001
|-
|'''Part 3'''
|''Motion JPEG 2000'' <br> JPEG 2000 en moviment
|Es defineix el arxiu '''.mj2''', pensat per comprimir seqüències amb moviment mitjançat JPEG2000, i sense fer ús de una compressió temporal. El Motion JPEG 2000 ha estat triat com a estàndard per la distribució de cinema digital en sales de cine.
|<span style="display:none">2001-11-00</span>Novembre 2001
|-
|'''Part 4'''
|''Conformance'' <br> Conformitat
|Es definixen proves tests sobre la codificació i la descodificació per comprovar si la compressió o la descompressió aplicada és correcte.
|<span style="display:none">2002-05-00</span>Maig 2002
|-
|'''Part 5'''
|''Reference Software'' <br> Programari de Referència
|Es tracta de un petit documents explicatiu, adjuntat a dos codis fonts (un en C i un en java) que son mostra d'implementació de la Part 1.
|<span style="display:none">2001-11-00</span>Novembre 2001
|-
|'''Part 6'''
|''Compound image file formats'' <br> Format per arxius de composició de imatges.
|Es defineix una nou format ('''.jpm''') que s'utilitza per emmagatzemar documents de imatges. Permet definir pàgines, cadascuna amb diverses imatges, i permet diferents compressions a cada una de les imatges.
|<span style="display:none">2003-04-00</span>Abril 2003
|-
|'''Part 7'''
|Abandonada
|Havia de explicar com implementar el JPEG 2000 sobre petits formats (per exemple càmeres fotogràfiques) però es va considerar que la part 5 ja era suficient i es va abandonar.
|<span style="display:none">3</span>
|-
|'''Part 8'''
|''Security'' <br> Seguratat.
|Explica com implementar encriptació, identificació de fonts, accés condicional, protecció de propietat, entre d'altres sobre imatges JPEG 2000.
|<span style="display:none">2008-07-00</span>Juliol 2008
|-
|'''Part 9'''
|''Interactive Protocol'' <br> Protocol de interactivitat
|Defineix com aplicar interactivitat en JPEG 2000 basant-se en HTML i un protocol client - servidor.
|<span style="display:none">2004-10-00</span>Octubre 2004
|-
|'''Part&nbsp;10'''
|''3D'' <br> 3D
|Afegeix una nova part a l'estàndard explicant com codificar imatges en 3D. Es va dubtar si crear un nou estàndard per elles però al basar-se en quadrícules no uniformes, que també tenen aplicació sobre el 2D es va afegir com una part més de l'estàndard.
|<span style="display:none">2007-03-00</span>Març 2007
|-
|'''Part&nbsp;11'''
|''Wireless'' <br> Sense fils
|Ja que les comunicacions sense fils son més donades a errors, JPEG 2000, afegeix en aquesta part de l'estàndard millores en la correcció d'errors.
|<span style="display:none">2007-07-00</span>Juliol 2007
|-
|'''Part&nbsp;12'''
|''ISO Base media file format'' <br> Formatació d'arxiu en base multimèdia ISO
|Una gran part és comuna amb la part 12 del MPEG-4 i parla de un ús comú de les metadades per a futures aplicacions.
|<span style="display:none">2007-07-00</span>Juliol 2007
|}

== Vegeu també ==
* [[AVIF]]
* [[WebP]]

== Referències ==
{{Referències}}

== Notes ==
{{Notes}}

== Enllaços externs ==
{{Commonscat}}
* [http://www.jpeg.org/jpeg2000/index.html Pàgina oficial sobre JPEG 2000 dins la web del grup ''Joint Photographic Experts Group''] {{en}}
* [http://www.jpeg.org/jpeg2000/CDs15444.html L'estàndard JPEG 2000 s'ha de pagar per ser consultat, però dins la web del ''Joint Photographic Experts Group'' hi ha disponibles els esborranys anteriors a la publicació i trossos no complets de l'estàndard actual] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060702065150/http://www.jpeg.org/jpeg2000/CDs15444.html |date=2006-07-02}} {{en}}
* [http://www.intopix.com/pdf/JPEG%202000%20Handbook.pdf Everything you always wanted to know about JPEG 2000 - published by intoPIX in 2008] ([[Portable Document Format|PDF]]) {{en}}

{{Formats de compressió}}

[[Categoria:Formats de fitxer d'imatge]]