Форматы изображений: JPEG и TIFF

Понимание того, какой формат изображения использовать, даст вам возможность выжать максимум из своих цифровых фотографий. Некоторые форматы наилучшим образом подходят для получения оптимального баланса качества и размера файла при хранении ваших фотографии, тогда как другие типы позволят вам проще восстановить испорченный снимок. Существует бесчисленное множество форматов изображений, и время от времени к тому же появляются новые; в этой главе мы сосредоточимся на возможностях двух из трёх наиболее подходящих для цифровой фотографии форматов: JPEG и TIFF. Формат RAW рассмотрен в отдельной главе.

Введение: компрессия изображений

Важной концепцией, которая отличает многие форматы изображений, является наличие или отсутствие в них компрессии. Сжатые файлы значительно меньше своих несжатых собратьев и подразделяются на две основные категории: «с потерями» и «без потерь». Сжатие без потерь обеспечивает сохранность всей информации об изображении, даже если итоговый размер изображения получается несколько больше. Сжатие с потерями, на контрасте, может создать файлы значительно меньшего размера, но достигает этого, выборочно выбрасывая сведения об изображении. Итоговый сжатый файл в результате более не идентичен оригиналу. Видимые различия между сжатыми файлами и их исходниками называются «дефектами сжатия».

Формат JPEG

JPEG расшифровывается как «Объединённая группа фото-экспертов» (Joint Photographic Expert Group), и он, как предполагает название, был специально разработан для хранения фотографических изображений. Он стал также стандартным форматом для хранения изображений в цифровых камерах и показа фотографий на интернет-сайтах. Файлы JPEG существенно меньше сохраняемых в TIFF, однако ценой такой экономии является использование сжатия с потерями. Великая сила файлов JPEG состоит в их гибкости. Формат JPEG по сути является набором параметров, которые могут быть настроены под нужды отдельно взятого изображения.

Формат JPEG достигает малого размера файла, сжимая изображение с помощью метода, который сохраняет наиболее значимые детали и теряет детали, оценённые как менее влияющие визуально. JPEG осуществляет это, пользуясь тем фактом, что человеческий глаз замечает вариации яркости больше, чем вариации цвета. Степень достигаемой компрессии тем самым весьма зависит от содержания изображения; высокошумные или мелкодетальные изображения непросто сжать, тогда как картинки с мягким небом и небольшой текстурой будут сжаты очень хорошо.

Полезно также получить визуальное представление о том, как различные степени сжатия влияют на качество вашего изображения. На 100% вы вряд ли заметите какие бы то ни было отличия между сжатым и несжатым изображением ниже, если они вообще есть. Обратите внимание, как алгоритм JPEG приоритизирует яркие высококонтрастные границы за счёт более тонких текстур. По мере снижения качества, алгоритм JPEG вынужден приносить в жертву всё более и более заметные текстуры, чтобы продолжать снижать размер файла.

Формат TIFF

TIFF расшифровывается как «формат файла размеченного изображения» (Tagged Image File Format) и является стандартом для типографской и печатной индустрии. Файлы TIFF значительно больше, чем их JPEG-аналоги, и могут быть записаны либо без сжатия, либо со сжатием без потерь. В отличие от JPEG, файлы TIFF могут иметь разрядность либо 16, либо 8 бит на канал. Кроме того, в одном файле TIFF может храниться несколько слоёв (страниц) изображения.

Файлы TIFF являются прекрасным выбором для хранения промежуточных файлов,которые может понадобиться редактировать впоследствии, поскольку они не вносят дефектов сжатия. Многие камеры могут записывать изображения сразу в TIFF, но они могут занять существенно больше места, чем аналогичный JPEG. Если ваша камера поддерживает формат RAW, это превосходная альтернатива,поскольку он существенно меньше и может при этом сохранить даже больше информации об исходном изображении.

Полезные советы

• Записывайте изображение, используя сжатие с потерями, только после окончания редактирования, поскольку многие манипуляции с изображением могут умножить дефекты сжатия.
• Избегайте сжимать файл несколько раз, поскольку дефекты сжатия могут накапливаться и приводить к нарастающему снижению качества изображения. В таких случаях алгоритм JPEG может в результате создавать файлы всё большего и большего размера при неизменной степени сжатия.
• Убедитесь, что шум в изображении минимален, поскольку это существенно уменьшит размер файлов JPEG.

Файл JPG – чем открыть, описание формата

Чем открыть, описание – 1 формат файла

Файл изображения JPEG

JPEG Image

Тип файла: Растровые изображения

Тип данных: Двоичный файл

Mime-type: image/jpeg

Разработчик: Joint Photographic Experts Group

Заголовок и ключевые строки

HEX: FF D8 FF

ASCII: яШяа, яШя, JFIF

Подробное описание

JPG — самый популярный на сегодняший день формат изображений, разработан компанией Joint Photographic Experts Group (JPEG). Благодаря хорошей степени сжатия и поддержке глубины цвета в 24 бит, файлы с расширениями JPG/JPEG используются практически во всех цифровых фотоаппаратах и камерах.

Также, формат JPG очень широко распространен в интернете, почти всегда используется веб-разработчиками, ведь сжатие позволяет значительно уменьшить размер изображений. Степень сжатия может быть разной — чем она больше, тем меньше размер файла, но хуже качество и наоборот. Недостатком формата является отсутствие поддержки прозрачности.

Расширения JPG и JPEG полностью равнозначны, это один и тот же формат разница между ними только в одной букве расширения.

Как, чем открыть файл .jpg?

Инструкция — как выбрать программу из списка, скачать и использовать ее для открытия файла

Для более точного определения формата и программ для открытия файла используйте функцию определения формата файла по расширению и по данным (заголовку) файла.

Формат подписи

JPG: пример документации и восстановления

Главная > Руководство пользователя > Документация по подписям > Формат подписи JPEG

Формат подписи JPG: пример документации и восстановления

JPEG (Joint Photographic Experts Group) — широко используемый метод сжатия цифровых изображений с потерями, в основном для изображений, созданных цифровой фотографией .

Степень сжатия можно регулировать, что позволяет найти компромисс между объемом памяти и качеством изображения.

Сжатие JPEG используется в ряде форматов файлов изображений.

JPEG/Exif является наиболее распространенным форматом изображения, используемым цифровыми камерами и другими устройствами захвата изображения.

JPEG/JFIF, это наиболее распространенный формат для хранения и передачи фотоизображений в Интернете.

Файлы JPEG (сжатые изображения) начинаются с маркера изображения, который всегда содержит шестнадцатеричные значения кода маркера FF D8 FF .
В нем нет длины встроенного файла, поэтому нам нужно найти трейлер JPEG, который равен ФФ Д9 .

Давайте рассмотрим пример

При проверке двоичных данных файла example.jpg с помощью любого Hex Viewer, такого как Active@ Disk Editor, мы видим, что он запускается
с подписью FF D8 FF :

В нем нет длины встроенного файла, поэтому нам нужно найти трейлер JPEG, который равен FF D9 . После обнаружения этой подписи по смещению

 0x53C (hex), 1340 (dec): 

.. мы можем определить размер файла, который составляет 1342 байта.

Заголовок файлов JPEG:

структура typedef _JFIFHeader
{
  БАЙТ SOI[2]; /* 00h Начало маркера изображения */
  БАЙТ APP0[2]; /* 02h ​​Маркер использования приложения */
  БАЙТ Длина[2]; /* 04h Длина поля APP0 */
  БАЙТ-идентификатор[5]; /* 06h "JFIF" (заканчивается нулем) Строка идентификатора */
  БАЙТ Версия[2]; /* 07h Версия формата JFIF */
  БАЙТ Единицы; /* 09h Единицы, используемые для разрешения */
  БАЙТ Xdensity[2]; /* Горизонтальное разрешение 0Ah */
  БАЙТ Ydensity[2]; /* Разрешение по вертикали 0 каналов */
  БАЙТ XЭскиз; /* 0Eh Количество пикселей по горизонтали */
  БАЙТ YЭскиз; /* 0Fh Количество пикселей по вертикали */
} JFIFHEAD;

 

SOI является началом маркера изображения и всегда содержит значения кода маркера FFh D8h.

APP0 является маркером приложения и всегда содержит значения кода маркера FFh E0h.

Длина — это размер сегмента маркера JFIF (APP0), включая размер самого поля «Длина» и любых данных миниатюр, содержащихся в сегменте APP0. Из-за этого значение длины равно 16 + 3 * XThumbnail * YThumbnail.

Идентификатор содержит значения 4Ah 46h 49h 46h 00h (JFIF) и используется для идентификации кодового потока как соответствующего спецификации JFIF.

Версия определяет версию спецификации JFIF, при этом первый байт содержит основной номер редакции, а второй байт — дополнительный номер редакции. Для версии 1.02 значения поля Версия: 01h 02h; старые файлы содержат 01h 00h или 01h 01h.

Пример пользовательского сценария Active@ File Recovery

Этот поиск сигнатур может быть написан с использованием языка определения сигнатур, используемого в Active@ File Recovery.
Синтаксис языка определения подписи вы можете прочитать здесь.

[PRIMITIVE_JPG]
НАЧАТЬ=НАЧАТЬ. ТЕСТ.JPG
ГРУППА = файлы RAW изображений и камеры
ОПИСАНИЕ = Примитивные файлы JPG
ФУТЕР=ФУТЕР-.ТЕСТ.JPG
РАСШИРЕНИЕ = test.jpg
MAX_SIZE = 3221225472

[НАЧАЛО.ТЕСТ.JPG]
\xFF\xD8\xFF = 0 | 0

[ФУТЕР-.ТЕСТ.JPG]
\xFF\xD9
 

Этот документ доступен в формате PDF,
для которого требуется Adobe® Acrobat® Reader
(бесплатная загрузка):

РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ (PDF)

formats/jpeg.md at master · corkami/formats · GitHub

JPEG (Joint Photographic Experts Group) — это кодировка изображения,
JFIF (формат обмена файлами JPEG) — это формат хранения файлов.

Официальные спецификации

• Формат обмена файлами JPEG v1.02, 1 сентября 1992 г.
• МСЭ Т.81 | ISO IEC 10918-1: Информационные технологии. Цифровое сжатие и кодирование неподвижных изображений с непрерывной тональностью. Требования и рекомендации

источников:

• libjpeg: список: jdmarker. c#L21 , обработка: jdmarker.c#L1113
  • libjpeg-турбо
• Ральф Джайлз jpegdump.c
• OpenJPEG j2k.h
• Инструменты Exif Теги JPEG
• JPEG-кодировщик-python, NanoJPEG, microJPEG

Инструмент и источник:

• JPEGsnoop, JfifDecode.h

Это могла бы быть очень простая структура, если бы не было исключений.

Файл JPEG представляет собой последовательность фрагментов Type-Length-Value, называемых сегментами :
\хFF; маркер:с; длина(значение+2):>u2; значение;длина*c;

1. тип определяется маркером : 2 байта, FF , затем ненулевым байтом (*).
2. длина имеет прямой порядок байтов на 2 байта и покрывает сам размер. Таким образом, длина всего сегмента равна 2 + длина (чтобы покрыть длину маркера ). Это также означает, что любой сегмент имеет длину не более 65537 байт.

(*) это правило ненулевого байта важно: если какое-либо кодирование данных выведет FF байт, то после него должен быть закодирован литерал 00 , чтобы выразить, что это FF байт данных, а не маркер сегмента.

Исключения

В этой структуре TLV есть 2 исключения:

Общая структура JPEG : Скан тоже сегмент, но ECS возможен только сразу после сканирования.

маркеры без параметров

Некоторые типы маркеров не имеют параметров: без длины, без значения, просто маркер:

• магическая подпись , по смещению 0 , называемая Начало изображения (SOI): FF D8
• терминатор , в конце файла, называемый End of Image (EOI): FF D9
• маркеры перезапуска, FF D0 — D7 , которые являются просто необязательными индикаторами в середине данных ECS .

Энтропийно-кодированный сегмент

Начало сканирования — правильно определенный TLV-сегмент.
Сразу после этого начинается энтропийно-кодированный сегмент , который не следует никаким подобным соглашениям, несмотря на то же имя сегмента .

Это, вероятно, позволит ECS увеличиться до любого размера, превышающего обычное ограничение в 65537 байт: они представляют большую часть данных файла — справедливо считать, что формат JFIF вводит в заблуждение: хорошо структурированные фрагменты с неясным огромным ECS blob в середине.

Его длина заранее неизвестна и не определена в файле.
Единственный способ получить его длину — это либо декодировать его, либо перемотать вперед:
просто просканируйте вперед FF байт. Если это маркер перезапуска (за которым следует D0 — D7 ) или данные FF (за которым следует 00 ), продолжайте.

файлы начинаются

Большинство файлов JPEG начинаются с FF D8 FF E0 00 10 .J .F .I .F 00 , что приводит к следующим неверным предположениям:

• подпись , а не FF D8 FF E0 по смещению 0 или JFIF по смещению 6 .

Читается как:

• a Маркер начала изображения , FF D8 . Этот является подписью, установленной по смещению 0 .
• сегмент а: с маркером Application 0 (закодировано FF E0 ) и длиной 16 (закодировано 00 10 )
• его данные:
• и JFIF\0 подпись.
• , затем остальная часть APP0 куска, здесь мало интересного..

Но многие файлы JPEG не имеют сегмента FF E0 со смещением 3, например, с информацией EXIF ​​и начинаются так:

• FF D8 FF E1 XX YY . E .x .i .f \0 ….

рассеченный RGB JPEG :

из сегментов SOI, APP9, DQT, SOS, DHT*4, SOS (с ECS), затем EOI

Наблюдения:

• Подпись слишком короткая и не читается человеком.
• «заголовок по умолчанию», то есть APP0 , не содержит типичной информации, такой как размеры или цветовое пространство, что фактически делает их необязательными (!)
• таблица квантования со 100% качеством очень неоптимизирована.

Структура JFIF (скачать PDF) (из официальной спецификации)

Насколько нам известно, сокращенный формат (в котором несколько файлов JPG передаются без повторного использования заголовка).

JPEG зарезервировано

• 00 : ноль JPEG зарезервировано

зарезервировано

• 01 : TEM временный маркер для арифметического кодирования
• 02 : RESn зарезервировано 02-FB

JPEG 1994

определено в ITU T. 81 | ИСО МЭК 10918-1

типа кадра
(поддерживается libjpeg: 01/2/9/10):

• C0 : SOF0 начало кадра (базовый jpeg)
• C1 : SOF1 начало кадра (расширенный последовательный, Хаффман)
• C2 : SOF2 начало кадра (прогрессивный, Хаффман)
• C3 : SOF3 начало кадра (без потерь, Хаффман) libjpeg-unsupported
• ( C4 → см. ДХТ )
• C5 : SOF5 начало кадра (дифференциальный последовательный, Хаффман) libjpeg-unsupported
• C6 : SOF6 начало кадра (дифференциальный прогрессивный, Хаффман) libjpeg-unsupported
• C7 : SOF7 начало кадра (дифференциал без потерь, Хаффман) libjpeg-unsupported
• ( C8 → см. JPG )
• С9 : SOF9 начало кадра (расширенный последовательный, арифметический)
• CA : SOF10 начало кадра (прогрессивный, арифметический)
• CB : SOF11 начало кадра (без потерь, арифметика) libjpeg-unsupported
• ( CC → см. DAC )
• CD : SOF13 начало кадра (дифференциально-последовательный, арифметический) libjpeg-unsupported
• CE : SOF14 начало кадра (дифференциально-прогрессивный, арифметический) libjpeg-unsupported
• CF : SOF15 начало кадра (дифференциальное без потерь, арифметическое) libjpeg-unsupported

Другие

• C8 : JPG зарезервировано для расширения JPEG libjpeg-unsupported

• C4 : DHT определение таблиц Хаффмана

• CC : DAC определить условие арифметического кодирования libjpeg-skiped

маркеры перезапуска (без параметров), только в данных сканирования:

• D0 : RST0 маркер перезапуска 0
• D1 : RST1 маркер перезапуска 1
• D2 : RST2 маркер перезапуска 2
• D3 : RST3 маркер перезапуска 3
• D4 : RST4 маркер перезапуска 4
• D5 : RST5 маркер перезапуска 5
• D6 : RST6 маркер перезапуска 6
• D7 : RST7 маркер перезапуска 7

разделители:

• D8 : SOI начало изображения (без параметров)
• D9 : EOI конец изображения (без параметров)
• DA : SOS начало сканирования
• DB : DQT определение таблиц квантования
• DC : DNL определить количество строк # libjpeg-skiped
• DD : DRI определить интервал перезапуска
• DE : DHP определить иерархическую последовательность
• DF : EXP расширить каталог компонентов
• FE : COM данные расширения (комментарий)

JPEG 1997

расширения ITU T. 84 | ИСО МЭК 10918-3

сегмента приложений:

• E0 : APP0 сегмент приложения 0 (JFIF (длина >= 14) / JFXX (длина >= 6) / AVI MJPEG)
• E1 : APP1 сегмент приложения 1 (EXIF/XMP/XAP?)
• E2 : APP2 сегмент приложения 2 (FlashPix/ICC)
• E3 : APP3 сегмент приложений 3 (Kodak/…)
• E4 : APP4 сегмент приложения 4 (FlashPix/…)
• E5 : APP5 сегмент приложений 5 (Ricoh…)
• E6 : APP6 сегмент приложений 6 (GoPro…)
• E7 : APP7 сегмент приложений 7 (Pentax/Qualcomm)
• E8 : APP8 прикладной сегмент 8 (Spiff)
• E9 : APP9 прикладной сегмент 9(MediaJukebox)
• EA : APP10 сегмент приложений 10 (PhotoStudio)
• EB : APP11 сегмент приложения 11 (HDR)
• EC : APP12 сегмент приложения 12 (фотошоп уточка / сохранить для сети)
• ED : APP13 сегмент приложения 13 (фотошоп сохранить как)
• EE : APP14 сегмент приложения 14 («adobe» (длина = 12))
• EF : APP15 сегмент приложения 15 (GraphicConverter)

разделы данных расширения:

• F0 : JPG0 данные расширения 00 libjpeg-unsupported
• F1 : JPG1 данные расширения 01 libjpeg-неизвестно
• F2 : JPG2 данные расширения 02 libjpeg-неизвестно
• F3 : JPG3 данные расширения 03 libjpeg-неизвестно
• F4 : JPG4 данные расширения 04 libjpeg-неизвестно
• F5 : JPG5 данные расширения 05 libjpeg-неизвестно
• F6 : JPG6 данные расширения 06 libjpeg-неизвестно
• ( F7 → см. SOF48 )
• ( F8 → см. LSE )
• F9 : JPG9 данные расширения 09 libjpeg-неизвестно
• FA : JPG10 данные расширения 10 libjpeg-unknown
• FB : JPG11 данные расширения 11 libjpeg-неизвестно
• FC : JPG12 данные расширения 12 libjpeg-unknown
• FD : JPG13 данные расширения 13 libjpeg-не поддерживается

JPEG-LS (без потерь):

• F7 : SOF48 начало кадра
• F8 : Параметры расширения LSE

определено в IEC 15444-1 JPEG 2000 Core (часть 1)

Файл JP2 начинается со структуры Atom/Box (например, mp4/mov, с типичным атомом ftyp …)
затем в конечном итоге содержит блок длиной 0 (до конца файла), который затем содержит структуру сегмента/маркеров JFIF с этими

разделители:

• 4F : SOC начало кодового потока
• 90 : SOT начало плитки
• 93 : SOD начало . ..?
• D9 : EOC конец кодового потока (перекрывается EOI)

фиксированный информационный сегмент:

• 51 : SIZ размер изображения и плитки

функциональных сегмента:

• 52 : COD стиль кодирования по умолчанию
• 53 : COC компонент стиля кодирования
• 5E : RGN область интереса
• 5C : QCD квантование по умолчанию
• 5D : QCC компонент квантования
• 5F : POC изменение порядка продвижения

сегментов указателя:

• 55 : TLM Длина плитки
• 57 : PLM длина пакета (главный заголовок)
• 58 : PLT длина пакета (заголовок фрагмента)
• 60 : PPM заголовки упакованных пакетов (основной заголовок)
• 61 : PPT заголовки упакованных пакетов (заголовок части тайла)

внутренние маркеры и сегменты битового потока:

• 91 : СОП начало пакета
• 92 : EPH конец заголовка пакета

информационных сегмента:

• 63 : CRG регистрация компонента

• 64 : COM комментарий

• 78 : CBD Определение битовой глубины компонента

• 74 : MCT Преобразование нескольких компонентов

• 75 : MCC Коллекция нескольких компонентов

• 77 : MCO Заказ преобразования нескольких компонентов

Часть 8: Безопасный JPEG 2000

• 65 : SEC SEcured Codestream
• 94 : INSEC INSEcured Codestream

Часть 11: JPEG 2000 для беспроводной связи

• 68 : EPC Возможность защиты от ошибок
• 66 : EPB Блок защиты от ошибок
• 67 : ESD Дескриптор чувствительности к ошибкам
• 69 : КРАСНЫЙ Дескриптор остаточной ошибки

Формат файла QuickTime

нет реального стандарта, 3 варианта:

• чистая конкатенация изображений JPG. сразу после EOI следует новый SOI следующего кадра. См. кодек FFMpeg mjpeg .
• Motion-JPEG A (настоящий JFIF): начинается как изображение JFIF, с FF E1 APP1, затем с тегом mjpg , но затем со стандартной структурой JFIF (маркеры, 00 , заполненные ECS).
• Motion-JPEG B (не JFIF): начинается непосредственно как маркер mjpg, затем маркер JFIF для различных сегментов отсутствует, начиная с mjpg Заголовок содержит указатели на таблицу квантования, таблицу Хаффмана, начало кадра и начало сканирования… Данные ECS не заполнены 00 байтами.

• Сегменты APPx не применяются по смещению 0, несмотря на спецификации. Они даже не требуются.

хранилище без потерь:

• , чтобы JPEG хранил данные без потерь: используйте оттенки серого, качество 100%, затем либо ширину, либо от восьми до 1 пикселя, либо дублируйте дополненные данные 8 раз (изображения JPEG хранятся в блоках 8×8).
  

  This entry was posted in Популярное