Какие сведения в jpg файле. Разновидности схем сжатия JPEG. Технические сведения о файлах JPG
По умолчанию любой файл принимает расширение той программы при помощи, какой он был создан. Узнать какой формат того или иного файла, к примеру, по картинке, можно кликнув на иконке самого файла правой клавишей мыши и выбрать пункт «Свойства» в выпадающем списке. В окне «Общие» мы видим, что это изображение JPG и имеет оно расширение.jpg, а в следующей строчке, которая называется «Приложения», мы видим программу для чтения, с помощью которой, система его открывает. В данном случае, на изображении видно, что в операционной системе Windows 10, можно открыть файл jpg на компьютере при помощи программы «Фотографии». Но как открыть файл в данном формате, если установлена другая ОС? Всё просто во всех операционных системах по умолчанию есть встроенное функции для просмотра и редактирования картинок на компьютере в jpg.
Формат графических файлов jpg
Изображения JPG или JPEG – это один из самых распространённый из всех форматов, вообще, с данным форматом умеют работать огромнейшее количество самых разнообразных программ. На всех известных операционных системах вплоть до мобильных ОС.
Практически все фото и видеокамеры поддерживают формат джипег. То есть сделанные фото автоматически создаются в формате jpg и доступны для просмотра на любом устройстве, на компьютере, мобильном телефоне. Для простого просмотра jpg фотографий и картинок в формате JPG или JPEG нет необходимости устанавливать стороннее ПО. Отлично справляется встроенная программа для чтения такого типа файлов – «Средство просмотра изображений и факсов» или на более новых версиях ОС это приложение «Фотографии». Но, если картинка или фотография (файл jpg), будет редактироваться к каком-либо редакторе, или будет помещена в какой-нибудь документ, в презентацию, к примеру, тогда нужно скачать программу, в которой и будет происходить дальнейшая работа над документом. Можно в программе Фотошоп врезать из картинки какие-то фрагменты, а затем их можно использовать уже в других программах для чтения.
Львиную долю изображений, которые мы видим в сети, и неважно, на каком именно сайте, все они загружены в формате jpg. Потому что данный формат обладает хорошей степенью сжатия, чем больше сжатие файла (картинки) тем меньше она весит, но, чем больше сжатие, тем хуже качество. Но, к сожалению, этот формат обладает одним недостатком – он не поддерживает прозрачности.
Перечень программ и приложений, поддерживающих формат jpg
Программа для просмотра файлов
Одна очень распространённая программа для открытия jpg – это фотошоп.
- Открыть любую картинку, в том числе и файл jpg, в Фотошопе можно кликнув в программе на кнопку «Файл».
- Открыть – в появившемся окне выбрать интересующий нас файл и опять нажать на кнопку «Открыть».
Картинка появится у нас в рабочей среде и можно с ней дальше работать.
- Если нужно вставить картинку в документ Word, тогда в рабочем пространстве, поставьте курсор в то место, где будет располагаться картинка.
- Выберите вкладку «Вставка» и на панели быстрого доступа вберите кнопку «Рисунок».
- Из открывшегося окна найдите на жёстком диске нужный файл на компьютереи кликните «Вставить».
Файл формата JPEG открывается специальными программами. Чтобы открыть данный формат, скачайте одну из предложенных программ.
Чем открыть файл в формате JPEG
JPEG (полн. Joint Photographic Experts Group ) - один из самых распространенных форматов сжатия графических изображений. У JPEG файла практически отсутствуют какие-либо ограничения по числу цветов (как, например, у ). Именно благодаря этому он имеет улучшенные параметры конвертации графических фрагментов. Отличительная особенность фотографий на основе JPEG - это наличие яркой цветовой палитры высокого качества.
Ввиду этого формат JPEG сыскал широкую популярность у пользователей различных Интернет-ресурсов. Можно с большой долей вероятности утверждать, что большинство опубликованных в сети Интернет изображений - это файлы с расширением JPEG. Фото JPEG - 42-х битная цветовая палитра, поддерживающая более 16 млн. цветов.
Диапазон степени сжатия градируется от 10:1 до 20:1. Для выбора такого диапазона может быть использована одна из многочисленных графических утилит, например, ACDSee Photo Manager .
Полным аналогом JPEG является расширение . Они основаны практически на идентичном алгоритме сжатия, таким образом, при использовании одной и той же степени конвертации на выходе получатся файлы одинакового объема и качества изображения.
Основное же практическое назначение данного расширения - обработка цифровых изображений, где при традиционно высокой степени конвертации файла, качество графического фрагмента будет на самом высоком уровне.
Присутствуют и свои недостатки: во-первых, с уменьшением размера JPEG файла, увеличивается его степень сжатия и ухудшается качество графики; во-вторых, при обработке формата отсутствует механизм регулировки прозрачности изображения.
Современный JPEG - кроссплатформенный формат, который одинаково хорошо поддерживается на платформе ОС Windows, Mac или Linux.
Программы для открытия JPEG файлов
Чтобы открыть и изменить JPEG расширения на базе платформы ОС Windows можно воспользоваться самыми разнообразными графическими редакторами, в частности:
- Zoner Photo Studio , IrfanView ;
- Adobe Fireworks , PhotoOnWeb ;
Файл JPEG также адаптирован для других ОС, например, в Mac ОС расширение может быть открыто для просмотра Apple Preview , ACDSee Pro for Mac , Roxio Toast , Fireworks for Mac или Flare for Mac.
Но базе платформы ОС Linux JPEG поддерживает работу с GIMP и Gwenview . Также, открыть формат JPEG онлайн может любой интернет-браузер.
Примечательно, что разработчики программных продуктов предусмотрительно позаботились о создании универсального ПО (кроссплатформенного ПО), адаптированного для интеграции на любую ОС: Paint.NET , GIMP , Easy-PhotoPrint EX .
Если при открытии расширения JPEG возникает ошибка, причины могут заключаться в следующем:
- поврежден или инфицирован файл;
- файл не связан с реестром ОС (выбрано некорректное приложение для воспроизведения или не произведена инсталляция конкретного редактора);
- недостаточно ресурсов устройства или ОС;
- поврежденные или устаревшие драйвера.
Конвертация JPEG в другие форматы
JPEG - один из самых неприхотливых для конвертации форматов. Перевод может произвести конвертер JPEG, например, Adobe Photoshop или CorelDRAW .
Также, преобразовать онлайн HEIC файлы в Jpeg можно с помощью сервиса Heic to jpeg (поддерживает русский язык).
С помощью интегрированного в данные графические редакторы транслятора, можно выполнить следующие преобразования форматов:
- JPEG -> ;
- JPEG -> ;
- JPEG -> ;
- JPEG -> .
- JPEG ->
Область применения
Алгоритм JPEG в наибольшей степени пригоден для сжатия фотографий и картин, содержащих реалистичные сцены с плавными переходами яркости и цвета. Наибольшее распространение JPEG получил в цифровой фотографии и для хранения и передачи изображений с использованием сети Интернет .
С другой стороны, JPEG малопригоден для сжатия чертежей, текстовой и знаковой графики, где резкий контраст между соседними пикселами приводит к появлению заметных артефактов . Такие изображения целесообразно сохранять в форматах без потерь, таких как TIFF , GIF или PNG .
JPEG (как и другие методы искажающего сжатия) не подходит для сжатия изображений при многоступенчатой обработке, так как искажения в изображения будут вноситься каждый раз при сохранении промежуточных результатов обработки.
JPEG не должен использоваться и в тех случаях, когда недопустимы даже минимальные потери, например, при сжатии астрономических или медицинских изображений. В таких случаях может быть рекомендован предусмотренный стандартом JPEG режим сжатия Lossless JPEG (который, однако, не поддерживается большинством популярных кодеков) или стандарт сжатия JPEG-LS .
Сжатие
При сжатии изображение преобразуется из цветового пространства RGB в YCbCr (YUV). Следует отметить, что стандарт JPEG (ISO/IEC 10918-1) никак не регламентирует выбор именно YCbCr, допуская и другие виды преобразования (например, с числом компонентов , отличным от трёх), и сжатие без преобразования (непосредственно в RGB), однако спецификация JFIF (JPEG File Interchange Format, предложенная в 1991 году специалистами компании C-Cube Microsystems, и ставшая в настоящее время стандартом де-факто) предполагает использование преобразования RGB->YCbCr.
После преобразования RGB->YCbCr для каналов изображения Cb и Cr, отвечающих за цвет, может выполняться «прореживание» (subsampling ), которое заключается в том, что каждому блоку из 4 пикселов (2х2) яркостного канала Y ставятся в соответствие усреднённые значения Cb и Cr (схема прореживания «4:2:0» ). При этом для каждого блока 2х2 вместо 12 значений (4 Y, 4 Cb и 4 Cr) используется всего 6 (4 Y и по одному усреднённому Cb и Cr). Если к качеству восстановленного после сжатия изображения предъявляются повышенные требования, прореживание может выполняться лишь в каком-то одном направлении - по вертикали (схема «4:4:0») или по горизонтали («4:2:2»), или не выполняться вовсе («4:4:4»).
Стандарт допускает также прореживание с усреднением Cb и Cr не для блока 2х2, а для четырёх расположенных последовательно (по вертикали или по горизонтали) пикселов, то есть для блоков 1х4, 4х1 (схема «4:1:1»), а также 2х4 и 4х2 (схема «4:1:0»). Допускается также использование различных типов прореживания для Cb и Cr, но на практике такие схемы применяются исключительно редко.
Далее яркостный компонент Y и отвечающие за цвет компоненты Cb и Cr разбиваются на блоки 8х8 пикселов. Каждый такой блок подвергается дискретному косинусному преобразованию (ДКП) . Полученные коэффициенты ДКП квантуются (для Y, Cb и Cr в общем случае используются разные матрицы квантования) и пакуются с использованием кодирования серий и кодов Хаффмана . Стандарт JPEG допускает также использование значительно более эффективного арифметического кодирования , однако из-за патентных ограничений (патент на описанный в стандарте JPEG арифметический QM-кодер принадлежит IBM) на практике оно используется редко. В популярную библиотеку libjpeg последних версий включена поддержка арифметического кодирования, но с просмотром сжатых с использованием этого метода изображений могут возникнуть проблемы, поскольку многие программы просмотра не поддерживают их декодирование.
Матрицы, используемые для квантования коэффициентов ДКП, хранятся в заголовочной части JPEG-файла. Обычно они строятся так, что высокочастотные коэффициенты подвергаются более сильному квантованию, чем низкочастотные. Это приводит к огрублению мелких деталей на изображении. Чем выше степень сжатия, тем более сильному квантованию подвергаются все коэффициенты.
При сохранении изображения в JPEG-файле указывается параметр качества, задаваемый в некоторых условных единицах, например, от 1 до 100 или от 1 до 10. Большее число обычно соответствует лучшему качеству (и большему размеру сжатого файла). Однако даже при использовании наивысшего качества (соответствующего матрице квантования, состоящей из одних только единиц) восстановленное изображение не будет в точности совпадать с исходным, что связано как с конечной точностью выполнения ДКП, так и с необходимостью округления значений Y, Cb, Cr и коэффициентов ДКП до ближайшего целого. Режим сжатия Lossless JPEG, не использующий ДКП, обеспечивает точное совпадение восстановленного и исходного изображений, однако его малая эффективность (коэффициент сжатия редко превышает 2) и отсутствие поддержки со стороны разработчиков программного обеспечения не способствовали популярности Lossless JPEG.
Разновидности схем сжатия JPEG
Стандарт JPEG предусматривает два основных способа представления кодируемых данных.
Наиболее распространённым, поддерживаемым большинством доступных кодеков , является последовательное (sequential JPEG) представление данных, предполагающее последовательный обход кодируемого изображения поблочно слева направо, сверху вниз. Над каждым кодируемым блоком изображения осуществляются описанные выше операции, а результаты кодирования помещаются в выходной поток в виде единственного «скана», то есть массива кодированных данных, соответствующего последовательно пройденному («просканированному») изображению. Основной или «базовый» (baseline) режим кодирования допускает только такое представление. Расширенный (extended) режим наряду с последовательным допускает также прогрессивное (progressive JPEG) представление данных.
В случае progressive JPEG сжатые данные записываются в выходной поток в виде набора сканов, каждый из которых описывает изображение полностью с всё большей степенью детализации. Это достигается либо путём записи в каждый скан не полного набора коэффициентов ДКП, а лишь какой-то их части: сначала - низкочастотных, в следующих сканах - высокочастотных (метод «spectral selection» то есть спектральных выборок), либо путём последовательного, от скана к скану, уточнения коэффициентов ДКП (метод «successive approximation», то есть последовательных приближений). Такое прогрессивное представление данных оказывается особенно полезным при передаче сжатых изображений с использованием низкоскоростных каналов связи, поскольку позволяет получить представление обо всём изображении уже после передачи незначительной части JPEG-файла.
Обе описанные схемы (и sequential, и progressive JPEG) базируются на ДКП и принципиально не позволяют получить восстановленное изображение абсолютно идентичным исходному. Однако стандарт допускает также сжатие, не использующее ДКП, а построенное на основе линейного предсказателя (lossless, то есть «без потерь», JPEG), гарантирующее полное, бит-в-бит, совпадение исходного и восстановленного изображений. При этом коэффициент сжатия для фотографических изображений редко достигает 2, но гарантированное отсутствие искажений в некоторых случаях оказывается востребованным. Заметно большие степени сжатия могут быть получены при использовании не имеющего, несмотря на сходство в названиях, непосредственного отношения к стандарту JPEG ISO/IEC 10918-1 (ITU T.81 Recommendation) метода сжатия JPEG-LS , описываемого стандартом ISO/IEC 14495-1 (ITU T.87 Recommendation).
Синтаксис и структура
Файл JPEG содержит последовательность маркеров , каждый из которых начинается с байта 0xFF, свидетельствующего о начале маркера, и байта-идентификатора. Некоторые маркеры состоят только из этой пары байтов, другие же содержат дополнительные данные, состоящие из двухбайтового поля с длиной информационной части маркера (включая длину этого поля, но за вычетом двух байтов начала маркера то есть 0xFF и идентификатора) и собственно данных. Такая структура файла позволяет быстро отыскать маркер с необходимыми данными (например, с длиной строки, числом строк и числом цветовых компонентов сжатого изображения).
| Маркер | Байты | Длина | Назначение | Комментарии |
|---|---|---|---|---|
| SOI | 0xFFD8 | нет | Начало изображения | |
| SOF0 | 0xFFC0 | переменный размер | Начало фрейма (базовый, ДКП) | Показывает что изображение кодировалось в базовом режиме с использованием ДКП и кода Хаффмана. Маркер содержит число строк и длину строки изображения (двухбайтовые поля со смещением соответственно 5 и 7 относительно начала маркера), количество компонентов (байтовое поле со смещением 8 относительно начала маркера), число бит на компонент (байтовое поле со смещением 4 относительно начала маркера), а также соотношение компонентов (например, 4:2:0). |
| SOF1 | 0xFFC1 | переменный размер | Начало фрейма (расширенный, ДКП, код Хаффмана) | Показывает что изображение кодировалось в расширенном (extended) режиме с использованием ДКП и кода Хаффмана. Маркер содержит число строк и длину строки изображения, количество компонентов, число бит на компонент, а также соотношение компонентов (например, 4:2:0). |
| SOF2 | 0xFFC2 | переменный размер | Начало фрейма (прогрессивный, ДКП, код Хаффмана) | Показывает что изображение кодировалось в прогрессивном режиме с использованием ДКП и кода Хаффмана. Маркер содержит число строк и длину строки изображения, количество компонентов, число бит на компонент, а также соотношение компонентов (например, 4:2:0). |
| DHT | 0xFFC4 | переменный размер | Содержит таблицы Хаффмана | Задает одну или более таблиц Хаффмана. |
| DQT | 0xFFDB | переменный размер | Содержит таблицы квантования | Задает одну или более таблиц квантования. |
| DRI | 0xFFDD | 4 байта | Указывает интервал повторений | Задает интервал между маркерами RST n в макроблоках. |
| SOS | 0xFFDA | переменный размер | Начало сканирования | Начало первого или очередного скана изображения с направлением обхода слева направо сверху вниз. Если использовался базовый режим кодирования, используется один скан. При использовании прогрессивных режимов используется несколько сканов. Маркер SOS является разделяющим между информативной (заголовком) и закодированной (собственно сжатыми данными) частями изображения. |
| RSTn | 0xFFDn | нет | Перезапуск | Вставляется в каждом r макроблоке, где r - интервал перезапуска DRI маркера. Не используется при отсутствии DRI маркера. n , младшие 3 бита маркера кода, циклы от 0 до 7. |
| APPn | 0xFFEn | переменный размер | Задаётся приложением | Например, в EXIF JPEG-файла используется маркер APP1 для хранения метаданных, расположеных в структуре, основанной на TIFF . |
| COM | 0xFFFE | переменный размер | Комментарий | Содержит текст комментария. |
| EOI | 0xFFD9 | нет | Конец закодированной части изображения. |
Достоинства и недостатки
К недостаткам сжатия по стандарту JPEG следует отнести появление на восстановленных изображениях при высоких степенях сжатия характерных артефактов : изображение рассыпается на блоки размером 8x8 пикселов (этот эффект особенно заметен на областях изображения с плавными изменениями яркости), в областях с высокой пространственной частотой (например, на контрастных контурах и границах изображения) возникают артефакты в виде шумовых ореолов. Следует отметить, что стандарт JPEG (ISO/IEC 10918-1, Annex K, п. K.8) предусматривает использование специальных фильтров для подавления блоковых артефактов, но на практике подобные фильтры, несмотря на их высокую эффективность, практически не используются. Однако, несмотря на недостатки, JPEG получил очень широкое распространение из-за достаточно высокой (относительно существовавших во время его появления альтернатив) степени сжатия, поддержке сжатия полноцветных изображений и относительно невысокой вычислительной сложности .
Производительность сжатия по стандарту JPEG
Для ускорения процесса сжатия по стандарту JPEG традиционно используется распараллеливание вычислений, в частности - при вычислении ДКП. Исторически одна из первых попыток ускорить процесс сжатия с использованием такого подхода описана в опубликованной в 1993 г. статье Касперовича и Бабкина , в которой предлагалась оригинальная аппроксимация ДКП, делающая возможным эффективное распараллеливание вычислений с использованием 32-разрядных регистров общего назначения процессоров Intel 80386. Появившиеся позже более производительные вычислительные схемы использовали SIMD -расширения набора инструкций процессоров архитектуры x86. Значительно лучших результатов позволяют добиться схемы, использующие вычислительные возможности графических ускорителей (технологии NVIDIA CUDA и AMD FireStream) для организации параллельных вычислений не только ДКП, но и других этапов сжатия JPEG (преобразование цветовых пространств, run-level, статистическое кодирование и т.п.), причём для каждого блока 8х8 кодируемого или декодируемого изображения. В статье была впервые [источник? ] представлена реализация распараллеливания всех стадий алгоритма JPEG по технологии CUDA, что значительно ускорило производительность сжатия и декодирования по стандарту JPEG.
В 2010 году ученые из проекта PLANETS поместили инструкции по чтению формата JPEG в специальную капсулу, которую поместили в специальный бункер в швейцарских Альпах. Сделано это было с целью сохранения для потомков информации о популярных в начале XXI века цифровых форматах.
См. также
Примечания
Ссылки
- Спецификация JFIF 1.02 (текстовый файл)
- Оптимизация JPEG. Часть 1 , Часть 2 , Часть 3 .
Произносится как «джейпег» и заключает в себе сокращенное название организации - разработчика данного формата Joint Photographic Experts Group (Объединенная группа экспертов по фотографии).
Как определить формат изображения
Определить формат изображения помогают расширения. Популярные расширения для файлов формата jpeg: .jpg, .jpeg
Зайдите в папку с нужным изображением, найдите его в списке и наведите на изображение курсором (стрелочкой мышки). Обычно, информация о типе рисунка и размере сразу всплывает.
Если же этого не произошло, щелкните на изображение правой кнопки мыши и зайдите в свойства. Там будет указан тип файла, его размеры, расположение на компьютере, количество места, которое оно занимает на диске и дата создания.
Перевод изображения в формат jpeg
Перевести изображение в формат jpeg может любая программа для редактирования рисунков и фотографий.
Самой простой такой программой считается программа Paint. Наряду с блокнотом и калькулятором, она есть практически в любой операционной системе.
Щелкните правой кнопкой мыши по нужному изображению. В появившемся окне выберите функцию: «Открыть с помощью...». Всплывет еще одно окно со списком имеющихся на вашем компьютере программ, подходящих для редактирования изображений. Смело выбирайте Paint (значок с палитрой и кистью).
В программе Paint вы можете самостоятельно изменить размер изображения, выбрав функцию «Изменить размер». Менять размер можно как в пикселях, так и в процентном соотношении. Отметьте точкой нужное действие (пиксели или проценты) и установите размер по горизонтали и вертикали. Чтобы картинка при этом сохранила свой внешний вид, не убирайте галочку с функции «Сохранить пропорции».
Также вы можете слегка подкорректировать картинку, используя соответствующий инструментарий программы. Нажатием клавиши «F1» вы можете вызвать окно со справочной информацией о программе и возможностях работы с ней. Не рекомендуется корректировать в данной программе фотографии, так как впоследствии они могут иметь эффект рисунка.
Не бойтесь случайно нажать куда-то и испортить изображение! Всегда можно нажать одновременно клавиши «ctrl+ z» и отменить последнее действие. В программе Paint подряд можно отменить три последних действия.
Если в изображении вас все устраивает, и вы просто хотите поменять формат, нажмите клавишу «F12». В появившемся окне внизу введите название файла и выберите формат jpeg из списка форматов. Проверьте путь сохранения в строке под словами «Сохранить как» и нажмите кнопку «Сохранить». Вашему изображению автоматически присвоится расширение.jpeg.
Помимо Paint для перевода изображения в формат jpeg вы можете использовать фотоконвертер. Прочитать, что , а также скачать бесплатную демо-версию на 15 дней можно на сайте http://www.photoconverter.ru/help/tutorials/convert_to_jpg.html
Меняйте изображения по своему вкусу!
Adobe Photoshop CS6 for Microsoft Windows
Adobe Photoshop CS6 for Microsoft Windows is an image editing and managing software downloadable on Windows computers, namely Windows 7 (without SP and with SP1) and Windows XP with SP3. This software comes with new features and tools for easy, quick, fun and advanced editing of digital images. One feature that makes this program reliable for image editing is the Adobe Mercury Graphics Engine, which is an engine technology that provides faster and high quality performance. Content-Aware tools are new features designed for retouching images with ease as you can crop images without any effect, auto-correct blurriness or wide-angle lens curvatures, remove red eye, and adjust color balance like brightness and contrast. This image editor is also bundled with auto-recovery feature that can backup any unsaved images, Background Save option, Blur Gallery, Crop tool, video creation, and a whole lot more. With all these new improved features and a modern friendly-user interface, editing digital photos can never be so fun and easy without Photoshop CS6. 
Adobe Photoshop CS6 for Mac
Adobe Photoshop CS6 for Mac
Adobe Photoshop CS6 for Mac is the version of “Creative Suite†image managing software designed exclusively for Mac computers, particularly Mac OS X v10.6 to 10.7 in 64-bit. This image editing program is bundled with a new set of features and tools, such as the Mercury Graphics Engine developed by the same company for fast and high quality image enhancing performance, Content-Aware features, intuitive re-imagined tools for movie designing, workflows, Blur Gallery, Crop tool and a whole lot more. The Adobe Mercury Graphics Engine functions in a way that it makes editing task easy and fast to complete. This also allows the sharing and migration of images with auto-recovery and Background Save options. The new Content-Aware tools are made for easy and controllable way of retouching or enhancing images that result in a more satisfied output. It basically lets any user to auto-correct images, crop them and correct wide angle lens curvatures. 
ACD Systems Canvas 14
ACD Systems Canvas 14
ACD Systems International Inc. is the developer of ACD Systems Canvas 14, which is a technical graphics solution software, that enables users to analyze data, enhance graphics and share all information with ease and rapidness. This program is designed with full-featured tools that assist users in making technical graphics and illustrations with accuracy. It consists of editing tools that vary from image editing to object illustration tools. Any results created by this program make good presentations for projects, proposals and other purposes for any line of business related to graphics and engineering. More on the features, users can work with raster images and vector graphics using the same file with the option edit by resizing and scaling objects, drawing shapes, as well as inserting stroke and fill inks or widths. There is also a tool for adding texts or labels and format dimensions, plus creating charts. With this program, users can share finished projects through presentations or publications.ACD Systems ACDSee 15
