JPEG XR

JPEG XR (Abk. für JPEG extended range)<ref>Bill Crow: Industry Standardization for HD Photo. In: msdn / Bill Crow's Digital Imaging & Photography Blog. Microsoft, 31. Juli 2007, abgerufen am 6. August 2011 (english). </ref> ist ein erstmals 2009 veröffentlichter Standard zur Bildkompression, der auf Technologien beruht, die ursprünglich von Microsoft unter dem Namen HD Photo (früher Windows Media Photo) entwickelt und patentiert wurden. JPEG XR unterstützt sowohl verlustbehaftete als auch verlustfreie Kompression, eine Vielzahl von Farbräumen und Kodiertechniken, sowie Alphakanäle und zusätzliche Metadaten. Alle Daten werden in einem TIFF-ähnlichen Container vereint.

Geschichte

Nachdem Digitalfotografie Anfang des Jahrtausends zunehmend selbstverständlich wurde, verstärkte sich der Bedarf nach einem geeigneten Grafikformat. Das bei weitem verbreitetste Format ist JFIF (JPEG), technisch fortschrittlichere Lösungen wie JPEG 2000 konnten sich im Markt bisher nicht durchsetzen. Windows Media Photo wurde erstmals im Mai 2006 auf der von Microsoft veranstalteten Konferenz WinHEC vorgestellt.

Das Format wurde schließlich mit Windows Vista eingeführt. Im November 2006 wurde das Format umbenannt in HD Photo.<ref>Bill Crow: Introducing HD Photo. In: msdn / Bill Crow's Digital Imaging & Photography Blog. Microsoft, 17. November 2006, abgerufen am 5. Oktober 2010 (english). </ref> Im März 2007 wurde bekannt, dass Microsoft plant, HD Photo standardisieren zu lassen.<ref>André Kramer: HD Photo soll Standard werden. In: heise online. 7. März 2007, abgerufen am 5. Oktober 2010. </ref> Mit Ende Juli 2007 gaben Microsoft und die Joint Photographic Experts Group die Einleitung des Standardisierungsprozesses unter dem Namen JPEG XR bekannt.<ref>Microsoft’s HD Photo Technology Is Considered for Standardization by JPEG. Microsoft, 31. Juli 2007, abgerufen am 5. Oktober 2010 (english). </ref><ref name="jpeg.org/newsrel19">JPEG 2000 Digital Cinema Successes and Proposed Standardization of JPEG XR. Press Release, 42nd Meeting - Lausanne, CH. 6. Juli 2007, abgerufen am 5. Oktober 2010 (english). </ref> Mitte März 2009 wurde JPEG XR als ITU-T Recommendation T.832 angenommen,<ref>T.832 : Information technology - JPEG XR image coding system - Image coding specification. ITU, abgerufen am 5. Oktober 2010 (english). </ref> im Juni desselben Jahres als ISO/IEC 29199-2 standardisiert.<ref>JPEG Committee Issues Call for Advanced Image Coding Technologies. Press Release - 49th WG1 Sardinia Meeting. 17. Juli 2009, abgerufen am 5. Oktober 2010 (english). </ref>

Eigenschaften

JPEG XR basiert auf einem Block-Codec und der Hadamard-Transformation. Hierbei wird das Bild zunächst in 4x4 Pixel große Blöcke unterteilt und diese mit der verlustlosen Hadamard-Transformation korreliert, einer Ganzzahl-Transformation die in diesem Zusammenhang auch als „Photo Core Transformation“ (PCT) bezeichnet wird und ähnlich wie die bei JPEG verwendete Diskrete Kosinustransformation (DCT) arbeitet. Optional kann noch eine zweite 4x4-Transformation nachgeschaltet werden, die auf Blöcken arbeitet, die um zwei Pixel in der Diagonalen verschoben sind. Diese „Photo Overlap Transformation“ (POT) vermeidet Blockartefakte. Die Ausgabe dieser ersten Filterung sind 15 Hochpässe und ein Tiefpass pro Block.

Die Tiefpasskomponente von jeweils 16 Blöcken wird erneut mit dem gleichen Verfahren gefiltert, wobei auch hier wieder optional eine weitere POT-Filterung zugeschaltet werden kann. Hierbei entstehen pro 16 Blöcke 15 Bandpässe und ein Tiefpass. Diese Anordnung von 16 Blöcken heißt auch Makroblock.

Dem nachgeschaltet erfolgt eine Quantisierung, wobei jedoch alle Hochpässe, alle Bandpässe und der Tiefpass jeweils nur einen gemeinsamen Quantisierer benutzen.

Die Entropiekodierung erfolgt durch einen adaptiven Huffman-Kodierer.

Der mittlere quadratische Fehler bzw. die PSNR von JPEG XR-Bildern liegt bei gleicher Kompressionsrate etwa zwischen JPEG 2000 und JPEG. Die Komplexität von JPEG XR ist etwas höher als die von JPEG, jedoch deutlich niedriger als die von JPEG 2000.

JPEG unterstützt Bitraten von 8 und 12 Bit; JPEG XR unterstützt Farbtiefen von bis zu 32 Bit.

Anwendungsunterstützung

JPEG XR-Dateien werden unter anderem von folgenden Anwendungen unterstützt bzw. es existieren Plugins von Drittherstellern die JPEG XR-Unterstützung für diese Anwendungen nachreichen.

Lizenz

Das HD Photo-Format und damit auch der JPEG XR-Standard enthalten von Microsoft patentierte Techniken. In einem Interview im Januar 2007<ref name="jpeg.org/newsrel19" /> erklärte ein Microsoft-Stellvertreter, dass die Spezifikation des HD-Photo-Formats zum Microsoft Open Specification Promise gehören werde, was zur weiten Verbreitung und zur Standardisierung des Formats führen soll. Dies bedeutet, dass Microsoft die Spezifikation kostenlos anbieten und von Klagen wegen Patentverletzungen absehen will. Seit August 2010 wird JPEG XR in der Liste der vom Community Promise abgedeckten Spezifikationen aufgeführt.<ref>Microsoft Community Promise. Microsoft, abgerufen am 16. Juli 2011. </ref>

Im April 2013 veröffentlichte Microsoft eine quelloffene JPEG XR-Bibliothek unter der BSD-Lizenz,<ref>jxrlib. Microsoft. 1. April 2013. Abgerufen am 26. April 2013.</ref> die im Gegensatz zum "HD Photo Device Porting Kit"<ref>HD Photo Device Porting Kit 1.0. Microsoft. 21. Dezember 2006. Abgerufen am 9. August 2007.</ref> auch kompatibel mit Software ist, die unter einer der gängigen Open Source-Lizenzen wie z. B. der GNU General Public License steht.

Einzelnachweise

<references />

Weblinks

• Microsoft.com: HD Photo Specification (englisch)
• CS MSU Graphics & Media Lab Video Group: Windows Media Photo and JPEG 2000 Codecs Comparison (englisch, PDF; 4,09 MB)
• Image Compression Benchmark (englisch) - Vergleich von JPEG XR mit JPEG und JPEG 2000