JPEG 2000 - Définition

Introduction

Comparaison du JPEG 2000 avec d'autres formats

JPEG 2000 ou ISO/CEI 15444-1 est une norme commune à l’ISO, la CEI et l’UIT-T. C’est une norme de compression d’images produite par le groupe de travail Joint Photographic Experts Group. JPEG 2000 est capable de travailler avec ou sans perte, utilisant une transformation en ondelettes (méthode d’analyse mathématique du signal). En compression irréversible, JPEG 2000 est plus performante que la méthode de compression JPEG ISO/CEI 10918-1 (JPEG baseline). On obtient donc des fichiers d’un poids inférieur pour une qualité d’image égale. De plus, les contours nets et contrastés sont mieux rendus.

La norme comprend 12 parties sous la même dénomination JPEG 2000, c'est cependant à la première partie que l’on fait référence comme « cœur » du système. JPEG normalise uniquement l'algorithme et le format de décodage. La méthode d'encodage est laissée libre à la concurrence des industriels ou universitaires, du moment que l'image produite est décodable par un décodeur standard. La norme propose un jeu de fichiers de tests appelés fichiers de "conformance", qui permettent de vérifier qu'un décodeur soit conforme à la spécification de la norme. Un décodeur est dit conforme, s'il est capable de décoder tous les fichiers de référence de "conformance". C'est l'objet de la partie 4 du document.

• Partie 1 : cœur du système de codage
• Partie 2 : extensions
• Partie 3 : Motion JPEG 2000
• Partie 4 : conformance
• Partie 5 : logiciel de référence
• Partie 6 : compound image file format
• Partie 7 : a été abandonnée
• Partie 8 : JPSEC sécurité
• Partie 9 : JPIP protocole interactif
• Partie 10 : JP3D imagerie volumétrique
• Partie 11 : JPWL wireless
• Partie 12 : ISO Base Media File Format (commun avec MPEG-4)

Les performances en compression de JPEG 2000, bien que meilleures que JPEG à bas débit ne sont pas révolutionnaires. Ce sont plutôt la multitude de nouvelles caractéristiques telles la scalabilité, les régions d’intérêt, la résistance aux erreurs de transmission, le codage sans pertes, la versatilité de l’organisation des données, ainsi que les diverses extensions visant une application (interactivité, sécurité, sans fil, etc.) qui font l’intérêt de cette norme.

Par ses fonctionnalités avancées, sa capacité à gérer les images de grande taille, ainsi que d’excellentes performances à haut débit, JPEG 2000 s'adresse aux professionnels de l’image, mais n'a pour l'instant que peu d'applications grand public. En particulier, sa présence sur le World Wide Web est marginale.

Principe général

Principales étapes de l'encodage JPEG-2000

Le processus de codage suit un schéma classique de modification des propriétés statistiques des données source par un changement d’espace par une transformée, avant quantification des coefficients issus de cette transformée puis codage entropique. Les nouveautés par rapport à JPEG du point de vue compression sont l’utilisation d’une transformée en ondelettes, qui offre une scalabilité naturelle, mais surtout d’un algorithme de codage entropique très sophistiqué. Celui-ci est fortement basé sur l’algorithme EBCOT de David Taubman. Il consiste en un regroupement et une modélisation des coefficients ondelettes qui fournissent à un codeur arithmétique adaptatif un train binaire possédant les propriétés statistiques adéquates.

Il s'ensuit une étape d'allocation de débit qui permet de respecter le débit cible, et dont le travail est facilité par le partitionnement du train binaire formé par EBCOT. La dernière étape est la mise en forme syntaxique du codestream JPEG 2000, avec la formation des paquets, puis la syntaxe haut niveau, particulièrement abondante dans JPEG 2000.

Dans la norme JPEG 2000 un codestream est l'ensemble des données formées par les données images compressées regroupées dans des paquets ainsi que la syntaxe de haut niveau: en-têtes de tuiles, en-tête principal. Les métadonnées du format de fichier JP2 ne font pas partie du codestream. JP2 encapsule le codestream JPEG 2000 dans un format de fichier.