¿Cuál es la diferencia entre JPEG y JPEG 2000?

COMPARACIÓN ENTRE JPEG Y JPEG 2000

JPEG 2000 ofrece numerosas ventajas sobre el antiguo estándar JPEG, y varias de estas ventajas se discutirá. Una ventaja principal es que ofrece una compresión JPEG 2000 tanto con pérdida y sin pérdida en el flujo mismo archivo, mientras que JPEG utiliza generalmente solamente con pérdida compression4. JPEG tiene un motor de compresión sin pérdida, pero está separado del motor con pérdida, y no se usa muy a menudo. Así, cuando la alta calidad es una preocupación, JPEG 2000 demuestra ser una herramienta de compresión mucho mejor. Debido a la forma en que el motor de compresión que funciona, JPEG 2000 promete una imagen de mayor calidad final, incluso cuando se utiliza la compresión con pérdida. Dado que el formato JPEG 2000 incluye contenido mucho más rico que los actuales archivos JPEG, el efecto final es la capacidad de enviar archivos mucho más pequeños que aún contienen el mismo nivel de detalle que los archivos de más originales JPEG. Los archivos JPEG 2000 también puede manejar hasta 256 canales de información en comparación con el actual estándar JPEG, que, por razón de la aplicación común, se limita a sólo RGB (rojo, verde, y azul) de datos. La figura 1 muestra dos imágenes que se comprimieron primero con el motor de compresión JPEG viejo, y luego se comprime utilizando el método JPEG 2000. Las imágenes que se comprimieron usando JPEG 2000 están verse en la Figura 1 para retener una calidad mucho mayor.

Figura 1 Comparación de dos imágenes comprimidas con JPEG y JPEG 2000

 

Una segunda ventaja de JPEG 2000 es que más de JPEG JPEG 2000 es capaz de ofrecer una elevada relación de compresión para la compresión con pérdida. Para una compresión con pérdidas, los datos han demostrado que JPEG 2000 típicamente puede comprimir imágenes de 20% -200% más de JPEG. Eficiencia de compresión para la compresión con pérdida se mide utilizando el pico de relación señal ruido, o PSNR, y la raíz del error cuadrático medio (RMSE). Este método trata de tener en cuenta la calidad visual retenido por el método de compresión, así como la cantidad de la imagen se comprime. La fórmula para la eficiencia de la compresión PSNR, en dB, se muestra en (1), donde b es la profundidad de bits de la imagen original.

(1)

Un ejemplo de algunas eficiencias de PSNR para JPEG 2000 y JPEG se muestra en la Tabla 1. Dos imágenes de color diferentes se comprimieron usando varias velocidades diferentes (medido en bits por píxel, o BPP) utilizando tanto JPEG 2000 y JPEG. Una tasa de bits más alta dará como resultado una mayor calidad de imagen. El análisis se realizó por Maryline Charrier, Diego Santa Cruz, y Larsson Mathias como parte de una visión general de JPEG 2000. Los resultados indican que JPEG 2000 constantemente ofrece una eficiencia de compresión más alta. Hay que señalar que desde el PSNR se mide en una escala logarítmica, los datos de la Tabla 1 indica que, en realidad, la prueba demostró que JPEG 2000 comprime casi dos veces más que JPEG.

Tabla 1 Comparación de la eficiencia de compresión de PSNR

(en dB) de dos imágenes a velocidades de bits diferentes

 

JPEG 2000 es también capaz de ofrecer niveles de compresión de aproximadamente 2,5:1 para la compresión sin pérdidas, mientras que JPEG no fue capaz de realizar satisfactoriamente una compresión sin pérdida en absoluto. Ratios de compresión sin pérdida se mide simplemente por cuánto menos memoria la imagen comprimida utiliza.

     Otra ventaja de JPEG 2000 es su capacidad de mostrar imágenes a diferentes resoluciones y tamaños, desde el mismo archivo de imagen. Con JPEG, un archivo de imagen sólo fue capaz de ser desplegado de forma individual, con una resolución determinada. Debido JPEG 2000 se basa en wavelets, la corriente de wavelet puede ser sólo parcialmente descomprimido si el usuario sólo quiere una imagen de baja resolución, mientras que la imagen de resolución completa se puede ver si esto se desea. La Figura 2 muestra una imagen que se muestra a tamaño completo y resolución completa, así como el tamaño medio y con una resolución mucho más baja. Todas las imágenes provenían de un único archivo JPEG 2000.

 Full Tamaño Y Full Resolución

Half Size

JPEG2000 en varios Colores y Resoluciones (Blanco y Negro)

Existen numerosos beneficios a ver el mismo archivo de imagen en diferentes resoluciones. Por ejemplo, si una imagen estuvo disponible para su descarga en Internet, una persona con una conexión rápida a Internet puede descargar la imagen de resolución completa, mientras que alguien con una conexión más lenta podría optar por ahorrar tiempo mediante la descarga de una imagen de menor resolución. La posibilidad de mostrar un único archivo con diferentes resoluciones también promete ser útil en muchas aplicaciones industriales donde una imagen determinada puede necesitar sólo se mostrará con una resolución baja, a veces, mientras que en otros procesos de una imagen más clara puede ser necesaria. Uso de JPEG, un archivo diferente tendría que ser generado para cada cuadro. Usando JPEG 2000, el archivo de imagen de poder utilizarse, y el usuario puede elegir en qué resolución para visualizar la imagen.

Otra ventaja de JPEG 2000 es su capacidad de rendimiento de la inversión, o región de interés. El uso de wavelets permite a uno ser capaz de seleccionar una cierta área de una imagen a visualizar en una alta calidad, mientras que deja el resto de la imagen con una calidad inferior. Esto permite al usuario ver sólo una parte necesaria de la imagen en lugar de toda la imagen. Esto reduce significativamente la cantidad de memoria de la imagen requiere, y la cantidad de tiempo necesario para acceder a la imagen. La figura 3 muestra la calidad de compresión de imagen (valor PSNR) frente a la velocidad de bits (en bits por pixel) para una imagen que se comprimen utilizando la codificación de ROI y el método de codificación estándar. La calidad de la imagen completa se muestra también en la gráfica. Como se ve en la Figura 3, la calidad de la zona seleccionada de la imagen se mejora significativamente cuando el método se utiliza ROI.

Figura 3 Comparación entre ROI codificación y la codificación estándar

Aunque muchas otras ventajas de JPEG 2000 existe, de manera final discutidos en este documento en el que JPEG 2000 es superior a JPEG es en el área de la resistencia a los errores. Capacidad de recuperación de error mide la capacidad de un método de compresión para evitar que los errores introducidos en el archivo de imagen de afectar a la calidad de la imagen. Por ejemplo, al descargar una imagen de la Internet, de fondo "ruido" se puede introducir en el archivo de imagen, haciendo que algunos pequeños errores. La conversión del archivo para su uso en otra aplicación es otra forma en la que los pequeños errores pueden ser introducidos en el archivo de imagen. JPEG 2000 ofrece resistencia significativamente mayor error de JPEG, por lo tanto, hay menos posibilidades de que la imagen va a ser de alguna manera dañado y su calidad sacrificado de alguna forma.

Dentro de otras comparaciones tenemos las siguientes:

 

     Rendimiento superior de compresión: A altas tasas de bits, JPEG-2000 dispone de una pequeña ventaja de fidelidad sobre JPEG. A tasas de bits más bajas (por ejemplo, menos de 0,25 bits/pixel para imágenes en escala de grises), JPEG 2000 tiene una ventaja mucho más significativa que determinados modos de JPEG. Las ganancias de compresión JPEG se atribuyen al uso de la transformada wavelet discreta y a un sistema más sofisticado de codificación de la entropía.

  

   Representación de resolución múltiple: JPEG 2000 descompone la imagen en una representación de resolución múltiple durante el proceso de compresión. Esta descomposición puede emplearse para otros propósitos más allá de la compresión de la imagen.

 

    Transmisión progresiva de precisión por píxel y resolución, comúnmente llamada decodificación progresiva: JPEG 2000 proporciona organizaciones de flujos de datos eficientes, que son progresivos por precisión de píxel y resolución de imagen (o por tamaño de imagen). De esta manera, el espectador puede ver una versión de menor calidad de la imagen final, aún antes de que el contenido completo del archivo haya sido recibido. Según progresa la descarga del archivo, la calidad visual va mejorando progresivamente. El estándar JPEG 1992 también tiene una característica de transmisión progresiva pero es raramente utilizada.

 

     Compresión sin pérdidas y con pérdidas: Al igual que JPEG 1992, el estándar JPEG 2000 dispone de una única arquitectura de compresión que ofrece ambas alternativas. La compresión sin pérdida en JPEG 2000 se basa en el uso de una transformada wavelet entero-a-entero reversible.

 

    Acceso y procesamiento aleatorio del flujo de código, referido a la región de interés (ROI): Los flujos de código del JPEG 2000 ofrecen diversos mecanismos de acceso espacial aleatorio o a regiones de interés, con varios grados de granularidad. De esta manera es posible almacenar diferentes partes de la misma imagen con diferente calidad.

     Capacidad de recuperación de errores: Al igual que JPEG 1992, JPEG 2000 es robusto a errores, debido a la codificación de datos en bloques independientes relativamente pequeños.

   Formato de archivo flexible: Los formatos de archivo .jp2 y .jpx permiten manipular la información del espacio de color y los metadatos, además de facilitar la interoperabilidad en aplicaciones de red.

     Canal de información espacial adicional: permite almacenar los valores de transparencia o del canal alfa.

 Comparación del JPEG 2000 con el formato JPEG Original