BỘ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNGmic.gov.vn/.../Thuyet-minh-JPEG2000-He-thong-ma-hoa-loi.docx · Web viewCácdạng khác nhau của hình ảnh có thể được nén tối ưu bằng

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNGHỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

------- -------

THUYẾT MINH

DỰ THẢO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

CÔNG NGHỆ THÔNG TIN – HỆ THỐNG MÃ HÓA HÌNH ẢNH JPEG2000 –

HỆ THỐNG MÃ HÓA LÕI

HÀ NỘI - 2019

MỤC LỤC

1. Tên gọi và ký hiệu tiêu chuẩn.....................................................................12. Đặt vấn đề.....................................................................................................1

2.1 Tổng quan về các chuẩn nén ảnh...............................................................12.1.1 Chuẩn nén ảnh TIFF (Tagged Image File Format)..............................22.1.2 Chuẩn nén ảnh JPEG (Joint Photographic Experts Group)..................32.1.3 Chuẩn nén ảnh PNG (Portable Network Graphics)..............................72.1.4 Chuẩn nén ảnh GIF (Graphic Interchange Format)..............................7

2.2 Sơ lược về tiêu chuẩn nén ảnh JPEG 2000................................................82.2.1 Đặc điểm chính và các kỹ thuật của chuẩn nén ảnh JPEG 2000..........92.2.2 So sánh chuẩn JPEG 2000 với các chuẩn nén ảnh tĩnh khác.............10

2.3 Nhu cầu xây dựng bộ tiêu chuẩn JPEG 2000...........................................142.4 Nghiên cứu về bộ tiêu chuẩn cho hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000

153. Lý do xây dựng dự thảo tiêu chuẩn JPEG 2000 hệ thống mã hóa lõi...284. Phân tích lựa chọn tài liệu tham chiếu....................................................415. Lựa chọn tài liệu tham khảo chính..........................................................436. Phương pháp xây dựng tiêu chuẩn..........................................................43

6.1 Tên của dự thảo tiêu chuẩn.......................................................................446.2 Bố cục của dự thảo tiêu chuẩn..................................................................446.3 Bảng đối chiếu tiêu chuẩn tham khảo.......................................................45

7. Đề suất và khuyến nghị.............................................................................48

1. Tên gọi và ký hiệu tiêu chuẩn

“Công nghệ thông tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG2000 – Hệ thống mã

hóa lõi”

Ký hiệu tiêu chuẩn: TCVN xxxx:2019

2. Đặt vấn đề

2.1 Tổng quan về các chuẩn nén ảnh

Hiện nay có nhiều vấn đề trong việc lưu trữ và truyền tải ảnh số hoá. Nén ảnh

thực sự có nhiều ứng dụng trong thực tế như: truyền các văn bản đồ họa qua

đường điện thoại (Fax), nén ảnh trong y tế và truyền hình cáp...Nén ảnh là một

kỹ thuật mã hoá các ảnh số hoá nhằm giảm số lượng các bit dữ liệu cần thiết để

biểu diễn ảnh. Mục đích là giảm đi những chi phí trong việc lưu trữ ảnh và chi

phí thời gian để truyền ảnh đi xa trong truyền thông nhưng vẫn đảm bảo được

chất lượng của ảnh.

Nén ảnh thực hiện được là do một thực tế: thông tin trong bức ảnh không

phải là ngẫu nhiên mà có trật tự , tổ chức.Vì thế nếu bóc tách được tính trật tự,

cấu trúc đó thì sẽ biết phần thông tin nào quan trọng nhất trong bức ảnh để biểu

diễn và truyền đi với số lượng ít bit hơn so với ảnh gốc mà vẫn đảm bảo tính đầy

đủ của thông tin. Ở bên nhận quá trình giải mã sẽ tổ chức, sắp xếp lại được bức

ảnh xấp xỉ gần chính xác so với ảnh gốc nhưng vẫn thỏa mãn chất lượng yêu

cầu. Nén ảnh đạt được bằng cách loại bỏ các phần dư thừa trong ảnh đã được số

hoá. Dư thừa có thể là dư thừa thông tin về không gian, dư thừa về cấp xám hay

dư thừa về thời gian.

Có nhiều phương pháp nén ảnh, nhưng đều dựa trên nguyên tắc tìm ra các

“phần tử thừa” trong dữ liệu và mã hóa chúng theo nhiều mức độ khác nhau.

Dưới đây là một số chuẩn nén ảnh thông dụng thường được sử dụng:

- TIFF (Tagged Image Định dạng File)

- PNG (Portable Network Graphics)

- JPEG (Joint Photographic Experts Group)

1

- GIF (Graphic Interchange Format)

2.1.1 Chuẩn nén ảnh TIFF (Tagged Image File Format)

Tiêu chuẩn TIFF (định dạng .tif hoặc .tiff) – Định dạng tệp tin hình ảnh đánh

dấu, là một tiêu chuẩn hiện nay do Adobe System phát hành.

Đặc tả kỹ thuật đầu tiên của TIFF được Công ty Aldus công bố vào mùa thu

năm 1986 sau một loạt các cuộc họp với các nhà sản xuất máy quét và các nhà

phát triển phần mềm khác nhau. Đặc tả không có sửa đổi nhưng được kí hiệu là

bản sửa lần 3 vì có hai dự thảo trước đó. Bản sửa lần lần 4 được phát hành vào

tháng 04/1987 và có một số cải tiến nhỏ so với bản sửa lần 3. Bản sửa lần 5

được phát hành trong tháng 10/1988 bổ sung hỗ trợ cho bảng màu hình ảnh và

phương pháp nén LZW (Lempel–Ziv–Welch, một thuật toán nén không tổn thất

dữ liệu). Sau khi Công ty Adobe mua lại Công ty Aldus vào tháng 01/1994,

Adobe giữ bản quyền đặc tả tiêu chuẩn TIFF. Bản sửa đổi lần 6 của TIFF được

Công ty Adobe công bố tháng 06/1992 và là phiên bản được sử dụng phổ biến

hiện nay.

Một số phần mở rộng của TIFF công bố gồm TIFF/EP (ISO 12234-2:2001),

TIFF/IT (ISO 12639:2004), TIFF-F (RFC 2306), TIFF-FX (RFC 3949) được

xây dựng dựa trên đặc tả kỹ thuật TIFF sửa đổi lần 6.

Các đặc điểm chính của TIFF:

- TIFF mô tả dữ liệu hình ảnh từ máy quét, thiết bị chụp khung hình, các

chương trình chỉnh sửa hình ảnh, đồ họa. TIFF không phải một ngôn ngữ

máy in hay một ngôn ngữ mô tả nội dung trang hiển thị. Mục đích của

TIFF là để mô tả và lưu trữ dữ liệu hình ảnh cấu trúc raster (Raster là kiểu

cấu trúc dữ liệu mô tả không gian dưới dạng lưới các ô vuông (các pixel

hay điểm ảnh) có thể xem thông qua màn hình, dưới dạng bản giấy hay

các thiết bị hiển thị nói chung). Mục đích chính của TIFF là cung cấp một

môi trường đa dạng cho phép các ứng dụng có thể trao đổi dữ liệu hình

ảnh. Yêu cầu về môi trường đa dạng là để tận dụng những ưu điểm của

nhiều loại máy quét và các thiết bị hình ảnh khác. Mặc dù TIFF là một

2

định dạng phức tạp nhưng nó có thể được sử dụng cho những máy quét và

ứng dụng đơn giản bởi vì yêu cầu không phức tạp.

- TIFF bao gồm một số thuật toán nén cho phép các nhà phát triển lựa chọn

bộ nhớ sử dụng tốt nhất cho ứng dụng. TIFF có khả năng mô tả dữ liệu

hình ảnh nhị phân, dữ liệu hình ảnh đa mức xám - grayscale (Grayscale là

mô hình màu đơn giản nhất với 256 cấp độ xám biến thiên từ màu đen đến

màu trắng. Grayscale còn là chế độ trung gian để chuyển qua chế độ

bitmap (chế độ màu đen trắng) hay duo-tone (chế độ grayscale được thêm

từ 1 đến 4 màu)), dữ liệu hình ảnh bảng màu và dữ liệu hình ảnh màu đầy

đủ trong nhiều không gian màu.

- TIFF không hạn chế trong các máy quét kỹ thuật, máy in hay phần cứng

hiển thị. Nó không phụ thuộc vào các hệ thống điều hành, hệ thống tập

tin, trình biên dịch, hoặc bộ vi xử lý cụ thể. TIFF được thiết kế để mở

rộng, phát triển đáp ứng tốt những nhu cầu mới phát sinh. TIFF cho phép

chứa không giới hạn thông tin bí mật hoặc cho mục đích đặc biệt.

2.1.2 Chuẩn nén ảnh JPEG (Joint Photographic Experts Group)

Tiêu chuẩn JPEG – Định dạng ảnh JPEG là một tiêu chuẩn nén ảnh được

phát triển bởi Nhóm chuyên gia xử lý ảnh (Joint Photographic Experts Group –

JPEG) thành lập năm 1986 với sự hợp tác của các tổ chức ITU (International

Telecommunication Union – Liên minh Viễn thông quốc tế), ISO (International

Organization for Standardization – Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế) và IEC

(International Electrotechnical Commission - Ủy ban Kỹ thuật điện quốc tế), và

do đó tiêu chuẩn được đặt tên của nhóm JPEG. Tiêu chuẩn này có hai phương

pháp nén ảnh cơ bản là: phương pháp dựa trên biến đổi cosin rời rạc (Discrete

Cosine Transformation - DCT) được đặc tả dành cho nén ảnh có tổn thất (lossy)

và phương pháp tiên đoán (predictive) được đặc tả dành cho nén ảnh không tổn

thất (lossless).

Hiện nay có 3 phiên bản về JPEG được công bố như sau:

3

- Tiêu chuẩn JPEG năm 1992: sử dụng mã hóa ảnh tĩnh liên tục có tổn thất

(lossy) dựa trên biến đổi cosin rời rạc DCT, đã được ITU công bố là một

tiêu chuẩn viễn thông ITU-T Recommendation T.81 và được công nhận là

tiêu chuẩn quốc tế với tên chính thức là ISO/IEC 10918-1:1994. Mục tiêu

của tiêu chuẩn JPEG năm 1992 là hỗ trợ nén ảnh với nhiều kích cỡ/không

gian màu sắc, với tỉ lệ nén theo yêu cầu người dùng, hỗ trợ tái tạo lại ảnh

với chất lượng cao và hỗ trợ quản lý mức độ phức tạp tính toán khi nén

ảnh.

- Tiêu chuẩn JPEG-LS: sử dụng mã hóa ảnh tĩnh liên tục không tổn thất

(lossless) và tổn thất ít (nearlossless) dựa trên mã hóa tiên đoán và mã hóa

ngẫu nhiên, đã được công bố là tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC IS 14495-1|

ITU-T Recommendation T.87.

- Tiêu chuẩn JPEG 2000: sử dụng mã hóa co giãn (scalable) ảnh tĩnh liên

tục (từ có tổn thất đến không tổn thất) dựa trên biến đổi wavelet. Tiêu

chuẩn JPEG 2000 không chỉ cung cấp khả năng nén ảnh với chất lượng và

hiệu quả cao hơn hệ thống cơ bản JPEG mà nó còn có khả năng biểu diễn

một ảnh với nhiều tính năng hơn, hỗ trợ trong cùng bit-stream (chuỗi bit

được mã hóa hoặc giải mã một phần chứa đoạn mã hóa dữ liệu ngẫu

nhiên) đáp ứng được rất nhiều ứng dụng hiện có và ứng dụng mới.

Bảng 1: Các tiêu chuẩn quốc tế về mã hóa hình ảnh JPEG

Họ tiêu chuẩn

Phần Năm công bố

ISO/IEC ITU Cách thức thực hiện

1. JPEG

Phần 1 1992ISO/IEC 10918-1

ITU-T Rec. T.81

Nén kỹ thuật số và mã hóa liên tục màu sắc của hình ảnh - dựa theo các điều kiện và nguyên tắc

Phần 2 1994ISO/IEC 10918-2

ITU-T Rec. T.83

Nén kỹ thuật số và mã hóa liên tục màu sắc của hình ảnh - dựa theo các thí nghiệm

Phần 3 1996ISO/IEC 10918-3

ITU-T Rec. T.84

Nén kỹ thuật số và mã hóa liên tục màu sắc của hình ảnh mở rộng thêm

Phần 4 1998 ISO/IEC 10918-4

ITU-T Rec. T.86

Nén kỹ thuật số và mã hóa liên tục màu sắc của hình ảnh: cấu hình đăng

4

Họ tiêu chuẩn



ký của JPEG, cấu hình SPIFF, thẻ SPIFF, không gian màu SPIFF, APPn đánh dấu, các dạng nén SPIFF

Phần 5Kém phát

triển

ISO/IEC 10918-5 FCD

Nén kỹ thuật số và mã hóa liên tục màu sắc của hình ảnh: Định dạng hoán đổi tập tin JPEG (JFIF)

2. JPEG-LS

Phần 1 1998ISO/IEC 14495-1

ITU-T Rec. T.87

Không tổn thất và gần như giữ được màu sắc cơ bản của hình ảnh

Phần 2 2002ISO/IEC 14495-2

ITU-T Rec. T.870

Không tổn thất và gần như giữ được màu sắc của toàn bộ bức ảnh

3. JPEG 2000

Phần 1 2000ISO/IEC 15444-1

ITU-T Rec. T.800

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 –Hệ thống mã hóa lõi

Phần 2 2004ISO/IEC 15444-2

ITU-T Rec. T.801

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: Phần mở rộng

Phần 3 2002ISO/IEC 15444-3

ITU-T Rec. T.802

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: JPEG 2000 chuyển động

Phần 4 2002ISO/IEC 15444-4

ITU-T Rec. T.803

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: Kiểm tra sự phù hợp

Phần 5 2003ISO/IEC 15444-5

ITU-T Rec. T.804

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: Phần mềm tham chiếu (có liên quan)

Phần 6 2003ISO/IEC 15444-6

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: Định dạng tập tin hình ảnh ghép (phức hợp)

Phần 8 2007ISO/IEC 15444-8

ITU-T Rec. T.807

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: Bảo mật JPEG2000

Phần 9 2005ISO/IEC 15444-9

ITU-T Rec. T.808

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: Các công cụ tương tác, API và giao thức

Phần 10

2008 ISO/IEC 15444-10

ITU-T Rec.

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: Phần mở rộng cho dữ liệu 3

5

Họ tiêu chuẩn



T.809 chiều

Phần 11

2007ISO/IEC 15444-11

ITU-T Rec. T.810

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: Phần không dây

Phần 12

2004ISO/IEC 15444-12

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: Định dạng tập tin truyền thông trên cơ sở ISO

Phần 13

2008ISO/IEC 15444-13

ITU-T Rec. T.812

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: Mức đưa vào mã hóa JPEG2000

Phần 14

Kém phát triển

ISO/IEC 15444-14 AWI

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: Biểu diễn và tham chiếu XML

4. MRC

1999ISO/IEC 16485

ITU-T Rec. T.44

Pha trộn các lớp nội dung

5. JPSearch

Phần 1 2007ISO/IEC 24800-1

JPSearch: Hệ thống khung và các thành phần

Phần 2Kém phát

triển

ISO/IEC 24800-2 FDC

JPSearch: Đăng ký, nhận dạng và quản lý các lược đồ và bản thể

Phần 3 2010ISO/IEC 24800-3

JPSearch: Truy vấn dạng

Phần 4Kém phát

triển

ISO/IEC 24800-4 FDC

JPSearch: định dạng tập tin cho các siêu dữ liệu nhúng vào dữ liệu hình ảnh (JPEG và JPEG 2000)

Phần 5Kém phát

triển

ISO/IEC 24800-5 FDC

JPSearch: trao đổi dữ liệu giữa các kho lưu trữ hình ảnh định dạng

Phần 6Kém phát

triển

ISO/IEC 24800-6 NP

JPSearch: Các phần mềm tham chiếu (có liên quan)

6. JPEG XR

Phần 1Kém phát

triển

ISO/IEC 29199-1 DTR

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG XR: Hệ thống kiến trúc

Phần 2 2009 ISO/IEC 29199-2

ITU-T Rec.

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG XR: Hình ảnh đặc tả kỹ thuật mã hóa

6

Họ tiêu chuẩn



T.832

Phần 3Kém phát

triển

ISO/IEC 29199-3 FDIS

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG XR: Trao đổi qua lại gữa các dạng JPEG XR

Phần 4 2010ISO/IEC 29199-4

ITU-T Rec. T.834

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG XR: Kiểm tra sự phù hợp

Phần 5 2010ISO/IEC 29199-5

ITU-T Rec. T.835

Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG XR: Các hần mềm tham chiếu (có liên quan)

7. AICKém phát

triểnISO/IEC 29170 NP

Mã hóa nâng cao và các phương pháp đánh giá

2.1.3 Chuẩn nén ảnh PNG (Portable Network Graphics)

PNG là một chuẩn nén ảnh sử dụng phương pháp nén không mất dữ liệu.

PNG được tạo ra với mục đích cải tiến và thay thế chuẩn GIF, đưa ra một định

dạng ảnh không yêu cầu bản quyền khi sử dụng. Chuẩn PNG được hỗ trợ bởi

một thư viện LIBPNG, cung cấp các hàm C để xử lý ảnh PNG. PNG hiện là một

chuẩn quốc tế (ISO/IEC 15948:2003) và cũng được công bố như một khuyến

nghị của W3C vào ngày 10 tháng 11 năm 2003.

Các đặc điểm chính của PNG:

- PNG hỗ trợ hình ảnh dựa trên bảng màu (24 bit RGB hoặc 32 bit RGBA),

ảnh xám (có hoặc không có kênh alpha), và ảnh RGB (có hoặc không có

kênh alpha)

- PNG cung cấp các lựa chọn trong suốt. Với hình ảnh màu thực và màu

xám, giá trị mỗi điểm ảnh có thể được xác định là trong suốt hoặc một

kênh alpha có thể được thêm vào (cho phép bất kỳ tỷ lệ phần trăm của độ

trong suốt được sử dụng).

- PNG được sử dụng rộng rãi trên mạng internet do nó hỗ trợ tính trong

suốt, và nó sử dụng một thuật toán nén không mất dữ liệu.

2.1.4 Chuẩn nén ảnh GIF (Graphic Interchange Format)

7

Tiêu chuẩn GIF – Định dạng trao đổi hình ảnh là một tiêu chuẩn định dạng

tệp tin hình ảnh bitmap dùng cho hình ảnh có ít hơn 256 màu sắc, tên tệp tin

được lưu trữ ký hiệu là (.gif). GIF là một tiêu chuẩn nén tệp tin an toàn, có nghĩa

là kích thước tệp tin có thể giảm nhưng không làm giảm chất lượng hình ảnh

(chỉ áp dụng cho các hình ảnh có ít hơn 256 màu sắc).

GIF lần đầu được công bố bởi Công ty CompuServe vào tháng 06/1987 để

cung cấp định dạng hình ảnh màu, thay thế cho định dạng RLE chỉ gồm hai màu

sắc trắng và đen (phiên bản đầu tiên được gọi là GIF 87a). Năm 1989,

CompuServe cung cấp một phiên bản nâng cao, được gọi là phiên bản GIF 89a,

hỗ trợ hình ảnh động, màu sắc trong suốt, lưu trữ đặc tả dữ liệu cho ứng dụng.

Hai phiên bản này được phân biệt nhau bởi sáu byte đầu tiên của tệp tin, khi

chuyển sang mã ASCII được hiểu là “GIF87a” và “GIF89a”.

Các đặc điểm chính của GIF:

- Tập tin GIF dùng nén dữ liệu bảo toàn trong đó kích thước tập tin có thể

được giảm mà không làm giảm chất lượng hình ảnh, cho những hình ảnh

có ít hơn 256 màu. Số lượng tối đa 256 màu làm cho định dạng này không

phù hợp cho các hình chụp (thường có nhiều màu sắc), tuy nhiên các kiểu

nén dữ liệu bảo toàn cho hình chụp nhiều màu cũng có kích thước quá lớn

đối với truyền dữ liệu trên mạng hiện nay.

- GIF là một trong số hai định dạng ảnh đầu tiên thường sử dụng trên

những trang web. Cái còn lại là XBM (hình trắng đen) Với tính năng

nhiều tính năng ưu việt như lưu trữ nhiều hình trên cùng một file, tạo hình

động có thể ứng dụng trên web,...GIF đã trở nên hết sức phổ biến và là

chuẩn thông dụng cho đến ngày nay. Kích thước tập tin hình ảnh là một

vấn đề quan trọng cho tốc độ truyền tin trên mạng, ngay cả với mạng băng

thông rộng. GIF là một giải pháp tốt cho hình ảnh trên mạng, cho các hoạt

hình nhỏ và ngắn. Đa phần các biểu trưng và các hình ảnh nhỏ trong thiết

kế trang mạng ở định dạng GIF hay PNG vì các định dạng này hoạt động

8

tốt cho hình ảnh chứa các mảng lớn có cùng màu sắc hoặc có chi tiết lặp

lại.

2.2 Sơ lược về tiêu chuẩn nén ảnh JPEG 2000

Chuẩn JPEG ban đầu đã nhận được sự đón nhận rộng rãi và hiện tại có mặt ở

khắp nơi thông qua các ứng dụng của máy tính: nó là khuôn dạng chính cho các

ảnh chụp trong web toàn cầu và được sử dụng rộng rãi trong lưu trữ hình ảnh.

Hơn nữa, ảnh số hóa ngày càng phổ biến với người dùng và yêu cầu chất lượng

ngày tăng lên, vì vậy các vấn đề xử lý hình ảnh cũng tăng theo. Tuy nhiên, việc

nén hình ảnh không chỉ làm giảm dung lượng lưu trữ và các yêu cầu băng thông,

mà còn cho để nguyên ghép tách, ghép để sắp xếp xử lý và đáp ứng các mục tiêu

trên các ứng dụng và thiết bị cụ thể. Ngoài ra, yêu cầu về hiệu suất nén tốt hơn

với tỷ số nén cao đã dẫn tới sự phát triển của tiêu chuẩn JPEG 2000. Tháng 12

năm 2000, Nhóm ban hành tiêu chuẩn JPEG 2000 Phần 1 với tên chính thức

là tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800. Tiêu chuẩn JPEG 2000 sử dụng

mã hóa co giãn độ phân giải (scalable) ảnh tĩnh liên tục (từ có tổn thất đến

không tổn thất) dựa trên biến đổi wavelet. Tiêu chuẩn không chỉ cung cấp khả

năng nén ảnh với chất lượng và hiệu quả cao hơn hệ thống JPEG cơ bản mà nó

còn có khả năng biểu diễn một ảnh với nhiều tính năng hơn, hỗ trợ trong cùng

bit-stream đáp ứng được rất nhiều ứng dụng hiện có và ứng dụng mới.

2.2.1 Đặc điểm chính và các kỹ thuật của chuẩn nén ảnh JPEG 2000

Hệ thống nén JPEG 2000 có tỉ lệ xuyên âm thấp hơn hẳn các công nghệ

JPEG truyền thống, cho dù JPEG 2000 không phải là một chuẩn mới hoàn toàn

mà được phát triển từ các tiêu chuẩn đã có.

Điều quan trọng hơn, nó cho phép tách các phân giải khác nhau, các điểm

ảnh, các miền quan tâm, các thành phần và hơn nữa, tất cả chúng được đưa vào

một dòng bít nén đơn. Nó cho phép một ứng dụng xử lý hoặc truyền các thông

tin cần thiết cho bất kỳ một thiết bị nào, từ một ảnh nguồn đã được mã hóa theo

9

chuẩn JPEG 2000. Tính tương thích này là một trong những ưu điểm nổi trội mà

các kỹ thuật xử lý JPEG truyền thống gặp rất nhiều khó khăn.

Không giống tiêu chuẩn JPEG truyền thống, kỹ thuật mã hóa dựa trên biến

đôi cosin rời rạc (DCT – Dicrete Cosin Transform) dùng mã hóa Huffman,

JPEG 2000 sử dụng kỹ thuật mã hóa sóng rời rạc (DWT – Decrete Wavelet

Transform) dùng mã hóa số học. Sử dụng DWT cho phép nâng cao độ phân giải

tần số mang tính không gian trong thể hiện biến đổi hình ảnh. Sơ đồ khối của

quá trình nén và giải nén theo chuẩn JPEG 2000 được mô tả ở hình dưới đây.

Hình 1: Sơ đồ quá trình nén và giải nén theo chuẩn JPEG 2000

JPEG 2000 nhiều chức năng đặc biệt hơn mọi chuẩn nén ảnh tĩnh khác như

JPEG hay GIF. Dưới đây là các chức năng ưu việt của JPEG 2000 so với các

chuẩn nén ảnh tĩnh khác :

- Cho chất lượng ảnh tốt nhất khi áp dụng nén ảnh tĩnh có tổn thất.

- Sử dụng được với các truyền dẫn và hiển thị lũy tiến về chất lượng, về độ

phân giải, các thành phần màu và có tính định vị không gian.

- Sử dụng cùng một cơ chế nén ảnh cho cả hai dạng thức nén.

- Truy nhập và giải nén tại mọi thời điểm trong khi nhận dữ liệu.

- Giải nén từng vùng trong ảnh mà không cần giải nén toàn bộ ảnh.

- Có khả năng mã hóa với tỷ lệ nén theo từng vùng khác nhau.

- Nén một lần nhưng có thể giải nén với nhiều cấp chất lượng khác nhau

tùy theo yêu cầu của người sử dụng.

Hiện tại, ISO và ủy ban JPEG đã đưa ra khuyến nghị thay thế JPEG bằng

JPEG 2000.

2.2.2 So sánh chuẩn JPEG 2000 với các chuẩn nén ảnh tĩnh khác

10

Một tính năng quan trọng và là ưu điểm rõ nét nhất của JPEG 2000 so với

JPEG cũng như các chuẩn nén ảnh khác như JPEG – LS v.v… là JPEG 2000

đưa ra cả hai kỹ thuật nén ảnh có tổn thất và không tổn thất theo cùng một cơ

chế mã hóa, nghĩa là JPEG 2000 thực hiện tất cả các dạng thức của JPEG chỉ

bằng một cơ chế mã hóa duy nhất. Nếu xét về sự tồn tại của 2 kỹ thuật này thì

JPEG cũng có khả năng nén ảnh có tổn thất và không tổn thất thông tin.

Hình 2: So sánh JPEG và JPEG 2000

Tuy nhiên với JPEG thì cơ chế mã hóa với hai dạng này là khác nhau và rất

khó để sử dụng cả hai dạng này cùng lúc cho cùng một ứng dụng. Do đó, có thể

thấy rằng JPEG có tính mềm dẻo hơn bất kì chuẩn nén ảnh tĩnh nào trước đây.

Hơn thế, những thống kê thực tế cho thấy với cùng một tỉ lệ nén và một loại ảnh

thì ảnh được nén bởi JPEG 2000 luôn có chất lượng tốt hơn so với JPEG. Chúng

ta xem xét hai ảnh trên Hình 2 để thấy rõ điều này, ảnh bên trái được nén theo

JPEG còn ảnh bên phải được nén theo JPEG 2000. Tính năng ưu việt thứ 2 của

JPEG 2000 so với JPEG là trong dạng thức nén có tổn thất thông tin, JPEG 2000

có thể đưa ra tỉ lệ nén cao hơn nhiều so với JPEG. Các phần mềm nén ảnh JPEG

hiện nay (kể cả Photoshop) cũng chỉ thiết kế để có thể nén được tới tỉ lệ 41:1 với

11

JPEG 2000 thì tỉ lệ nén có thể lên tới 200:1. Theo công thức tính PSNR trong

đơn vị dB, chúng ta có: (b là số bít dùng biểu diễn 1 pixel trong ảnh gốc).

Với hai ảnh ở Hình 2, sự so sánh về tham số PSNR được cho trên Bảng 1.

Để so sánh dễ dàng hơn, ta xét ảnh được nén với các tỉ lệ khác nhau (tính

bít/pixel hay bpp). Tất cả các số liệu trên bảng đều cho thấy JPEG 2000 nén ảnh

tốt hơn là JPEG.

Bảng 2: So sánh JPEG và JPEG 2000

Bit/pixel 0.125 0.50 2.00

Ảnh 1 theo JPEG 24.42 31.17 35.15

Ảnh 1 theo JPEG 2000 28.12 32.95 37.35

Ảnh 2 theo JPEG 22.6 28.92 35.99

Ảnh 2 theo JPEG 2000 24.85 31.13 38.80

Tính năng ưu việt thứ 3 của JPEG 2000 so với JPEG là chuẩn nén ảnh này có

thể hiển thị được các ảnh với độ phân giải và kích thước khác nhau từ cùng một

ảnh nén. Với JPEG thì điều này là không thể thực hiện. Sở dĩ có điều này là bởi

JPEG 2000 sử dụng kỹ thuật phân giải ảnh và mã hóa đính kèm mà chúng ta đã

đề cập tới trong phần mã hóa ảnh theo JPEG 2000. Tính năng này chính là một

lợi thế đặc biệt quan trọng của JPEG 2000, trong khi JPEG cũng như các chuẩn

nén ảnh tĩnh trước đây phải nén nhiều lần để thu được chất lượng với từng lần

nén khác nhau, thì với JPEG 2000 ta chỉ cần nén một lần còn chất lượng ảnh sẽ

được quyết định tùy theo người sử dụng trong quá trình giải nén ảnh theo JPEG

2000. Một tính năng nổi bật nữa của JPEG 2000 là tính năng mã hóa ảnh theo

vùng (ROI – Region of Interest) mà chúng ta đã đề cập trong phần mã hóa ảnh

theo JPEG 2000. Chất lượng của toàn bộ ảnh cũng được thấy rõ trên Hình 3,

chất lượng của vùng ảnh được lựa chọn tăng cao hơn khi vùng đó được áp dụng

phương pháp nén ảnh ROI.

12

Hình 3: Minh họa tính năng ROI

JPEG 2000 còn một tính năng đặc biệt ưu việt hơn JPEG, là khả năng vượt

trội trong khôi phục lỗi. Đó chính là khi một ảnh được truyền trên mạng viễn

thông thì thông tin có thể bị nhiễu, với các chuẩn nén ảnh như JPEG thì nhiễu

này sẽ được thu vào và hiển thị, tuy nhiên với JPEG 2000, do đặc trưng của

phép mã hóa có thể chống lỗi, JPEG 2000 có thể giảm thiểu các lỗi này với mức

hầu như không có.

Bảng sau so sánh tính năng của JPEG 2000 với một số chuẩn nén ảnh như là

JPEG – LS, PNG, MPEG - 4 VTC (Dấu + biểu thị chuẩn đó có chức năng tương

ứng, số dấu + càng nhiều thì chuẩn đó thực hiện chức năng tương ứng càng tốt;

dấu – biểu thị chuẩn tương ứng không hỗ trợ tính năng đó).

Bảng 2: So sánh tính năng JPEG 2000 với các chuẩn nén ảnh tĩnh khác

JPEG2000 JPEG - LS JPEG MPEG –

4 VTC PNG

Khả năng nén ảnh không tổn thất +++ ++++ + - +++

Khả năng nén ảnh có tổn thất +++++ + +++ ++++ -

Khả năng lũy tiến trong khôi phục ảnh +++++ - ++ +++ +

Kỹ thuật mã hóa theo vùng ROI +++ - - + -

13

JPEG2000 JPEG - LS JPEG MPEG –

4 VTC PNG

Khả năng tương tác với các vật thể có hình dạng bất kỳ

- - - ++ -

Khả năng truy cập ngẫu nhiên dòng bít của ảnh nén

++ - - - -

Tính đơn giản ++ +++++ +++++ + +++

Khả năng khôi phục

lỗi +++ ++ ++ +++ +

Khả năng thay đổi tỉ lệ nén +++ - - + -

Tính mềm dẻo (khả năng nén nhiều loại ảnh khác nhau)

+++ +++ ++ ++ +++

2.3 Nhu cầu xây dựng bộ tiêu chuẩn JPEG 2000

Tiêu chuẩn JPEG 2000 chủ yếu được sử dụng trong chẩn đoán hình ảnh từ xa

trong Y khoa, hình ảnh trên Internet, thậm chí có thể là phim ảnh kỹ thuật số thông

qua định dạng Motion JPEG2000 và các ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý.

Ngoài ra, các định dạng của tiêu chuẩn JPEG 2000 (.jp2,.jpf,.j2k,.j2c,.jpc) cũng

sử dụng phổ biến trong hầu hết các nền tảng hệ điều hành như: Microsoft

Windows; Mac OS X; Linux; Android, BlackBerry OS…

Tại Việt Nam, ngày 09/4/2008, Bộ Thông tin và Truyền thông đã ban hành

Quyết định số 19/2008/QĐ-BTTTT quy định áp dụng tiêu chuẩn về ứng dụng

CNTT trong cơ quan nhà nước và Quyết định số 20/2008/QĐ-BTTTT ban hành

Danh mục tiêu chuẩn về ứng dụng CNTT trong cơ quan nhà nước. Để danh mục

tiêu chuẩn bắt nhịp với sự phát triển của công nghệ trên thế giới và cũng để nâng

cao tính hữu ích trong việc ứng dụng danh mục tiêu chuẩn này. Ngày

23/12/2013 Bộ Thông tin và Truyền thông đã ban hành Thông tư số

22/2013/TT-BTTTT công bố Danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật về ứng dụng CNTT

trong cơ quan nhà nước, trong đó JPEG được xếp vào nhóm Tiêu chuẩn về truy

14

cập thông tin và là một trong bốn tiêu chuẩn bắt buộc lựa chọn áp dụng cho ảnh

đồ họa. Sự ra đời của Thông tư đã đặt một cơ sở pháp lý ban đầu cho các dự án

CNTT tham chiếu tới. Tuy nhiên, để nâng cao chất lượng của Thông tư và để

các đơn vị trong cơ quan nhà nước hiểu sâu, hiểu rõ hơn về nội dung từng tiêu

chuẩn trong Danh mục tiêu chuẩn trong Thông tư đã công bố thì việc nghiên cứu

chuyên sâu ý nghĩa, tính năng và cách áp dụng của từng tiêu chuẩn là rất cần

thiết, trong đó các tiêu chuẩn về mã hóa âm thanh, hình ảnh mà một trong số các

tiêu chí đó.

Như đã so sánh ở trên, JPEG2000 hiện đang được đánh giá là chuẩn mã hóa

hình ảnh tiên tiến với nhiều ưu điểm so với các chuẩn mã hóa hình ảnh khác và

đã được hỗ trợ rộng rãi trên thế giới. Do đó, để việc ứng dụng CNTT tại Việt

Nam bắt nhịp với sự phát triển của công nghệ trên thế giới thì việc xây dựng bộ

tiêu chuẩn JPEG2000 là hợp lý. Bộ tiêu chuẩn này cũng hỗ trợ việc lựa chọn các

thiết bị/phần mềm phục vụ ứng dụng công nghệ thông tin tại Việt Nam.

Chính vì lý do này, ngày 30 tháng 5 năm 2014 Bộ Thông tin và Truyền thông

đã phê duyệt dự án “Xây dựng mới 31 chuẩn về an toàn bảo mật và 16 chuẩn về

kỹ thuật âm thanh hình ảnh đồ họa”.

2.4 Nghiên cứu về bộ tiêu chuẩn cho hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000

Hiện nay, tiêu chuẩn JPEG 2000 bao gồm 13 tiêu chuẩn trong bộ tiêu chuẩn

này. Các phần của JPEG 2000 gồm các phần sau:

ISO/IEC 15444-1:2000 - Information technology - JPEG 2000 image

coding system - Part 1: Core coding system.


coding system - Part 2: Extensions


coding system - Part 3: Motion JPEG 2000


coding system - Part 4: Conformance testing

15


coding system - Part 5: Reference software


coding system - Part 6: Compound image file format


coding system - Part 8: Secure JPEG 2000


coding system - Part 9: Interactivity tools, APIs and protocols


coding system - Part 10: Extensions for three-dimensional data


coding system - Part 11: Wireless


coding system - Part 12: ISO base media file format


coding system - Part 13: An entry level JPEG 2000 encoder

ISO/IEC 15444-14:2013 Information technology - JPEG 2000 image

coding system - Part 14: XML representation and reference

Dưới đây là nội dung của một vài tiêu chuẩn trong bộ tiêu chuẩn JPEG 2000.

a) Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-1 | ITU-T Rec. T.800

ISO/IEC 15444-1:2000 - Information technology - JPEG 2000 image coding

system - Part 1: Core coding system.

Phiên bản đầu tiên: ISO/IEC 15444-1:2000

Phiên bản hiện tại: ISO/IEC 15444-1:2009

Nội dung:

16

Tiêu chuẩn quy định các kỹ thuật nén JPEG 2000 cơ bản. Nó đưa ra một loạt

các phương pháp nén không tổn hao (bảo toàn bít) và nén tổn hao để mã hóa ảnh

đen trắng, ảnh xám sắc độ liên tục, ảnh bảng màu, hoặc ảnh màu tĩnh kỹ thuật số

có sắc độ liên tục. Ngoài ra nó quy định quá trình giải mã để chuyển đổi dữ liệu

ảnh nén thành dữ liệu ảnh tái tạo, quy định một dòng thông tin có chứa mã cú

pháp để giải thích các dữ liệu ảnh nén, quy định một định dạng tập tin, Nó cung

cấp hướng dẫn về quy trình mã hóa để chuyển đổi dữ liệu ảnh gốc thành dữ liệu

ảnh nén, và hướng dẫn cách để thực hiện các quá trình này trong thực tế.

b) Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-2 | ITU-T Rec. T.801


system - Part 2: Extensions



Nội dung:

Tiêu chuẩn quy định các kỹ thuật nén JPEG 2000 mở rộng. Nó quy định cụ

thể quá trình giải mã mở rộng để chuyển đổi dữ liệu ảnh nén thành dữ liệu ảnh

tái tạo, quy định một dòng thông tin có chứa mã cú pháp mở rộng để giải thích

các dữ liệu ảnh nén, quy định định dạng tập tin mở rộng, quy định cụ thể định

dạng dùng để chứa dữ liệu đặc tả, quy định tập tiêu chuẩn cho dữ liệu đặc tả

hình ảnh. Ngoài ra nó còn cung cấp hướng dẫn về quá trình mã hóa mở rộng để

chuyển đổi dữ liệu ảnh gốc thành dữ liệu ảnh nén, và hướng dẫn cách để thực

hiện các quá trình này trong thực tế.

c) Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-3 | ITU-T Rec. T.802


system - Part 3: Motion JPEG 2000



17

Nội dung:

Tiêu chuẩn quy định cụ thể việc sử dụng các bộ giải mã JPEG 2000 dựa trên

biến đổi wavelet cho việc mã hóa và hiển thị các hình ảnh động, có thể kết hợp

với âm thanh, và biên tập thành bài trình bày hoàn chỉnh. Trong kỹ thuật này,

xác định một định dạng tập tin, và hướng dẫn cách sử dụng các bộ giải mã JPEG

2000 đối với các hình ảnh động được cung cấp. Tiêu chuẩn cũng quy định cụ thể

các hồ sơ và chương trình khung, khái niệm, phương pháp thử nghiệm và các

tiêu chí cần đạt được.

d) Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-4 | ITU-T Rec. T.803


system - Part 4: Conformance testing



Nội dung:

Tiêu chuẩn xác định các chương trình khung, khái niệm, phương pháp thử

nghiệm, và các tiêu chí phải đạt được để phù hợp với các yêu cầu đưa ra trong

tiêu chuẩn ISO / IEC 15444-1. Nó cung cấp một chương trình khung để xác định

bộ thử nghiệm giản lược và các thủ tục tiếp theo sau trong quá trình đo kiểm tra

tuân thủ. Ngoài ra nó còn quy định cụ thể thủ tục đo kiểm tra tuân thủ cho quá

trình mã hóa và giải mã sử dụng trong tiêu chuẩn ISO / IEC 15444-1; quy định

các dòng thông tin, các hình ảnh được giải mã và số liệu báo lỗi được sử dụng

trong các thủ tục kiểm tra; chỉ định bộ thử nghiệm giản lược; và cung cấp hướng

dẫn thiết lập một bài đo kiểm tra tuân thủ cho bộ mã hóa.

Tiêu chuẩn không bao gồm các đo kiểm sau:

- Đo nghiệm thu kỹ thuật (Acceptance testing): quá trình xác định liệu việc

thực thi có đáp ứng được tiêu chí và cho phép người sử dụng xác định

chấp nhận hay không chấp nhận thực hiện. Điều này bao gồm việc lập kế

hoạch và thực hiện nhiều bài kiểm tra (ví dụ như đo kiểm chức năng, chất

18

lượng và hiệu suất tốc độ) để chứng minh việc thực hiện đáp ứng được

các yêu cầu của người dùng.

- Đo kiểm hiệu suất (Performance testing): kiểm tra các đặc tính hiệu suất

của một thực hiện đo kiểm (IUT), chẳng hạn như thông lượng, đáp ứng,

… , trong các điều kiện khác nhau.

- Đo kiểm ổn định (Robustness testing): quá trình xác định một thực hiện

xử lý dữ liệu, trong đó lỗi xảy ra như thế nào.

e) Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-5 | ITU-T Rec. T.804


system - Part 5: Reference software



Nội dung:

Tiêu chuẩn cung cấp hai chuẩn phần mềm được tạo ra một cách độc lập dành

cho tiêu chuẩn ISO / IEC 15444-1. Các nội dung trong tiêu chuẩn hỗ trợ việc cài

đặt thử nghiệm và làm rõ các nội dung trong tiêu chuẩn đó.

f) Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-6 | ITU-T Rec. T.805


system - Part 6: Compound image file format



Nội dung:

Tiêu chuẩn định nghĩa một định dạng tập tin tùy chọn được quy định để lưu

trữ hình ảnh bằng cách sử dụng các kiến trúc định dạng tập tin của họ tiêu chuẩn

JPEG 2000. Hình ảnh hợp thành là hình ảnh chứa các ảnh quét, ảnh tổng hợp

hoặc cả hai loại. Nó đòi hỏi kết hợp phương pháp nén ảnh có sắc độ liên tục và

phương pháp nén hai mức. Bên cạnh đó định nghĩa tập tin nhị phân chứa ảnh có

19

sắc độ liên tục kết hợp với ảnh hai mức, định dạng này định nghĩa mô hình hợp

thành mô tả cách kết hợp nhiều ảnh để tạo ra một hình ảnh hợp thành. Mô hình

hợp thành này dựa trên công nghệ MRC (Mixed Raster Content) được định

nghĩa trong tiêu chuẩn ITU-T T.44 | ISO / IEC 16485.

Tiêu chuẩn rất hữu ích cho các ứng dụng lưu trữ nhiều trang, hình ảnh có nội

dung hỗn hợp được cung cấp trong định dạng JP2. Một tập tin JPM lưu trữ tài

liệu hình ảnh hợp thành như là các trang liên tiếp, mỗi trang trong số đó bao

gồm các bố cục liên tiếp, mỗi đối tượng trong số đó lần lượt bao gồm một cặp

mặt nạ hình ảnh MRC. Một tập tin JPM có thể hỗ trợ dữ liệu mã hóa MRC, các

đối tượng nhị phân và các trang, các đối tượng nén và các trang JPEG 2000,

hoặc hỗn hợp cả hai. Mỗi yếu tố (trang, bố cục, mặt nạ hình ảnh) có thể có một

nhãn và được gán với dữ liệu đặc tả.

g) Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-8 | ITU-T Rec. T.807


system - Part 8: Secure JPEG 2000


Nội dung:

Tiêu chuẩn xác định chương trình khung, khái niệm và các phương pháp để

bảo mật dòng thông tin JPEG 2000. Nó định nghĩa cú pháp dòng thông tin chuẩn

chứa thông tin để biên dich dữ liệu ảnh bảo mật; định nghĩa quá trình chuẩn để

đăng ký công cụ JPSEC với cơ quan đăng ký cung cấp một định danh duy nhất;

đưa ra các các ví dụ về dữ liệu mang thông tin của các công cụ JPSEC trong

trường hợp sử dụng điển hình; và hướng dẫn thông tin triển khai các dịch vụ bảo

mật liên quan đến dữ liệu đặc tả.

Tiêu chuẩn không mô tả các ứng dụng bảo mật hình ảnh cụ thể hoặc bảo mật

hình ảnh hạn chế sử dụng các kỹ thuật cụ thể, nhưng nó tạo ra một chương trình

khung cho phép mở rộng phát triển kỹ thuật bảo mật hình ảnh trong tương lai.

h) Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-9 | ITU-T Rec. T.808

20


system - Part 9: Interactivity tools, APIs and protocols



Nội dung:

Tiêu chuẩn định nghĩa các phương thức mở rộng, cú pháp và phương pháp

truy vấn từ xa và thay đổi tùy chọn của dòng thông tin và tập tin JPEG 2000 phù

hợp với định nghĩa của chúng trong các phần tiếp theo của họ tiêu chuẩn JPEG

2000.

i) Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-10 | ITU-T Rec. T.809


system - Part 10: Extensions for three-dimensional data



Nội dung:

Tiêu chuẩn này cung cấp các phần mở rộng của tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-1

và ISO/IEC 15444-2 cho các dữ liệu lập thể. Nó cung cấp thêm các phần mở

rộng sau:

- Địa chỉ DC biến đổi;

- Nhân của biến đổi wavelet bất kỳ;

- Biến đổi đa thành phần;

- Biến đổi phi tuyến tính;

- Vùng quan tâm.

j) Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-11 | ITU-T Rec. T.810


system - Part 11: Wireless


21


Nội dung:

Tiêu chuẩn cung cấp cú pháp cho phép dữ liệu hình ảnh mã hóa JPEG 2000

được bảo vệ khi truyền trên mạng không dây. Các dịch vụ bảo mật bao gồm khả

năng phát hiện và sửa lỗi đối với tiêu đề và dòng bít, mô tả về độ nhạy lỗi của

các phần khác nhau trong dữ liệu nén, và mô tả các lỗi còn sót lại có thể có trong

các dữ liệu nén. Cú pháp chỉ áp dụng các dịch vụ bảo mật cho một phần hoặc

toàn bộ dữ liệu hình ảnh mã hóa. Những dịch vụ này được thiết kế để duy trì các

tính năng vốn có của JPEG 2000, chẳng hạn như khả năng mở rộng và tiếp cận

với những vùng không gian khác nhau, các mức phân giải, các thành phần màu

và các lớp chất lượng, trong khi cung cấp dịch vụ bảo mất cho những yếu tố này.

k) Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-12 | ITU-T Rec. T.811


system - Part 12: ISO base media file format


Nội dung:

Tiêu chuẩn quy định cụ thể cấu trúc và cách sử dụng các định dạng tập tin đa

phương tiện căn cứ theo tiêu chuẩn ISO. Các văn bản tương tự được công bố

theo tiêu chuẩn ISO/IEC 14496-12: 2012. Định dạng tập tin này được sử dụng

để chứa các nội dung truyền thông đa phương tiện theo thời gian như âm thanh

và video. Việc lưu trữ các chương trình mã hóa cụ thể được quy định tại tiêu

chuẩn ISO/IEC 15444-12: 2012 và ISO/IEC 14496-12: 2012, còn các định dạng

tập tin MPEG-4 quy định tại tiêu chuẩn ISO/IEC 14496-14, hoặc các định dạng

tập tin JPEG quy định tại tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-3.

Định dạng tập tin này được thiết kế để thông tin đa phương tiện được định

giờ trình chiếu với định dạng mở rộng linh hoạt tạo điều kiện cho việc trao đổi,

quản lý, chỉnh sửa và trình chiếu của các nội dung đa phương tiên. Trình chiếu

này có thể được hệ thống lưu "nội bộ", hoặc có thể truyền thông qua mạng hoặc

22

cơ chế phân phối dòng khác. Các định dạng tập tin được thiết kế độc lập với bất

kỳ giao thức mạng cụ thể trong khi vẫn cho phép hỗ trợ hiệu quả cho họ.

Cấu trúc tập tin là hướng đối tượng; một tập tin có thể được phân tách thành

các đối tượng thành phần rất đơn giản, và cấu trúc của các đối tượng suy ra trực

tiếp từ kiểu của chúng.

l) Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-13 | ITU-T Rec. T.812


system - Part 13: An entry level JPEG 2000 encoder.


Nội dung:

Tiêu chuẩn xác định bộ mã hóa JPEG 2000 mức đầu vào cung cấp một hoặc

nhiều đường dẫn mã hóa hoàn toàn tùy chọn, sử dụng các tính năng khác nhau

quy định trong bộ tiêu chuẩn ISO/IEC 15444. Nó cung cấp một bộ mã hóa mức

cơ bản có thể được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau thông qua hướng dẫn

sử dụng của nó, dựa trên các khai báo có sẵn miễn phí bản quyền và phí cấp

phép.

m) Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-14 | ITU-T Rec. T.813

ISO/IEC 15444-14:2013 Information technology - JPEG 2000 image coding

system - Part 14: XML representation and reference


Nội dung:

Tiêu chuẩn quy định tài liệu XML gọi là JPXML, được thiết kế chủ yếu cho

việc biểu diễn định dạng tập tin JPEG 2000 và đoạn nhãn trong dòng thông tin.

Nó quy định các quy tắc chuyển đổi JPXML sang các định dạng tập tin khung

nói chung, sang các phân đoạn dòng thông tin; quy định đường dẫn vị trí để

đánh địa chị chính xác cho một khung hoặc dữ liệu dòng thông trong ảnh; cung

cấp hướng dẫn về mã hóa các quy trình để chuyển đổi dữ liệu ảnh gốc thành dữ

23

liệu ảnh nén, và cung cấp hướng dẫn cách thực hiện các quá trình này trong thực

tế.

Trong 13 phần của bộ tiêu chuẩn nén hình ảnh JPEG 2000, phần thứ nhất –

hệ thống mã hóa lõi đóng vai trò đặc biệt quan trọng đối với toàn bộ tiêu

chuẩn.Tiêu chuẩn quy định các kỹ thuật nén JPEG 2000 cơ bản. Nó đưa ra một

loạt các phương pháp nén không tổn hao (giữ nguyên bít) và nén tổn hao để mã

hóa ảnh nhị phân, ảnh màu sắc liên tục, ảnh đa mức xám, ảnh màu, hoặc ảnh

màu tĩnh kỹ thuật số có sắc độ liên tục. Đó là những giá trị cốt lõi của chuẩn nén

anh JPEG 2000, và cũng là những đặc điểm tạo nên sự ưu việt của JPEG 2000

so với JPEG và các chuẩn nén ảnh khác. Ngoài ra nó quy định quá trình giải mã

để chuyển đổi dữ liệu ảnh nén thành dữ liệu ảnh tái tạo, quy định một dòng

thông tin có chứa mã cú pháp để giải thích các dữ liệu ảnh nén, quy định một

định dạng tập tin, và đồng thời cung cấp hướng dẫn về quy trình mã hóa để

chuyển đổi dữ liệu ảnh gốc thành dữ liệu ảnh nén, và hướng dẫn cách để thực

hiện các quá trình này trong thực tế. Tổng quan nhất, hệ thống mã hóa lõi chính

là cốt lõi của toàn bộ chuẩn nén ảnh JPEG 2000.

2.5 Ứng dụng của bộ tiêu chuẩn mã hóa hình ảnh JPEG 2000

Lĩnh vực “Điện ảnh kỹ thuật số”:

Điện ảnh kỹ thuật số mô tả việc ứng dụng kỹ thuật số để lưu trữ và biểu diễn

dữ liệu điện ảnh với chất lượng tốt nhất. Theo cách truyền thống, bộ phim được

quay bằng các cuộn phim và trình chiếu bởi chính cuộn phim đã quay đó. Ngày

nay, điều này được thực hiện với các máy quay và máy chiếu kỹ thuật số. Do dữ

liệu gốc trong các phim số thông thường rất lớn, nêncần phải có các ứng dụng

nén dữ liệu. Trái ngược với điện ảnh điện tử, trong đó chỉ sử dụng số hóa cho

các đường truyền mang tính chất thương mại hóa, điện ảnh kỹ thuật số thay thế

chuỗi phân phối phim từ việc tiếp nhận cho đến việc phân phối tới các rạp chiếu

phim. Vì vậy chất lượng phim điện ảnh kỹ thuật số vượt trội hơn so với các

phim truyền thống. Các thông số kỹ thuật của bộ phim được nâng cao hơn trong

các video chuẩn.

24

Các tiêu chuẩn nén khác nhau có giới hạn sử dụng khác nhau trong điện ảnh

số. Chúng có thể là độ phân giải tối đa, khả năng nén (tổn hao), kiểu lấy mẫu,

không gian màu hoặc độ sâu bit. Trong các tiêu chuẩn nén, JPEG2000 là chuẩn

nén tốt nhất để sử dụng trong điện ảnh kỹ thuật số, bởi nó đáp ứng đầy đủ những

yêu cầu trong việc mô tả dữ liệu phim số và có nhiều tính năng vượt trội, có thể

ứng dụng. Một số tính năng của JPEG 2000 bao gồm mã hóa nội ảnh để dễ dàng

truy cập chỉnh sửa, khả năng nén không tổn hao, chèn siêu dữ liệu, khả năng mở

rộng độ phân giải và chất lượng. Tất cả các tính năng của tiêu chuẩn mã hóa ảnh

tĩnh JPEG 2000 theo chuẩn ISO/IEC 15444-1 đều được sử dụng.

Yêu cầu nén dữ liệu điện ảnh số bao gồm dải động cao, các không gian màu

khác nhau, các độ phân giải hình ảnh cao nhất, chất lượng nén tốt nhất, và có thể

được đáp ứng bằng cách sử dụng JPEG 2000.

Lĩnh vực “Phát thanh truyền hình”:

JPEG 2000 đã được chấp nhận bởi các ngành công nghiệp phát thanh truyền

hình như nén mezzanine trong việc sản xuất chương trình trực tiếp. Kỹ thuật nén

đem lại các lợi ích phù hợp cho việc sản xuất video như thay thế các video

không nén. Ngày nay JPEG 2000 được sử dụng để mang lại các video chất

lượng cao và độ trễ thấp thông qua các ứng dụng IP như Contribution Links

(truyền trực tiếp các sự kiện đếnphòng thu) và cơ sở hạ tầng phòng thu phát

sóng trên nền IP. Hơn nữa, nó cũng được sử dụng như là định dạng chính để lưu

trữ nội dung. Việc triển khai phát sóng chủ yếu dựa trên JPEG 2000 Amd3

Broadcast Contribution và JPEG 2000 Amd8 Interoperable Master Formats

(IMF).

Trong năm 2014, một số công ty đã nhận được giải Emmy® cho tiến bộ đột

phá trong việc chuẩn hóa và sản phấm hóa quá trình truyền tải video với JPEG

2000 Broadcast Profile ở định dạng MPEG-2 TS thông qua mạng IP.

Một số lợi ích chính của việc sản xuất và phát sóng dựa theo chuẩn JPEG

2000:

25

- Nén nội ảnh (Intra-frame):JPEG 2000 là thủ tục giải mã dựa trên mã

hóa trong ảnh, nó mã hóa từng khung hình độc lập. Đây là một lợi thế lớn

cho các ứng dụng chỉnh sửa nội dung, do các tín hiệu video có thể được

cắt ở bất kỳ nơi nào mà không gây ảnh hưởng.

- Chất lượng video: JPEG 2000 cung cấp một bộ công cụ nâng cao đặc

biệt phù hợp cho video chất lượng cao. Trong khi động lực của MPEG là

cung cấp chất lượng video tốt với tốc độ truyền bit thấp, ví dụ phát sóng

trên TV/Mobile/Internet bằng cách cải thiện dự đoán trước chuyển động

khung mã hoá, thì động lực đằng sau JPEG 2000 là tạo ra một tiêu chuẩn

nén chất lượng cao các hình ảnh và khung riêng biệt. JPEG 2000 có thể

phân bổ nhiều bit hơn cho từng mẫu, ví dụ cung cấp video 10-bit, điều

này phù hợp với các thông số kỹ thuật trong sản xuất phát sóng và hoạt

động của các phòng thu chuyên nghiệp.

- Ít ảnh giả (artifact) trực quan: Lỗi bít trong dòng JPEG 2000 tạo ra ít

ảnh giả trực quan hơn các giải pháp MPEG, các lỗi xuất hiện như một vệt

mờ trong hình ảnh ít gây phiền toái hơn các hiệu ứng khối nhung sẽ kéo

dài lâu hơn.

- Độ trễ thấp: Xử lý độ trễ thấp rất quan trọng cho trong truyền hình trực

tiếp. Công nghệ JPEG 2000 có thể đáp ứngyêu cầu độ trễ cực thấp này do

không có sự phụ thuộc giữa các khung được báo hiệu. Nhìn chung, với

công nghệ này dễ dàng đạt được mã hóa và giải mã có độ trễ nhỏ hơn 1,5

khung hình, và thậm chí một số trường hợp có thể đáp ứng độ trễ nhỏ hơn

một khung.

- Phức hợp đối xứng và chi phí cơ cấu cho video thời gian thực : Cần

đến công suất mã lực để nén và giải nén và cũng một công suất như thế để

thực hiện nâng cao chất lượng nén. Kiến trúc của hệ thống phát thanh

truyền hình có cùng số lượng máy phát/mã hóa và máy thu/giải mã. Các

chi phí và độ phức tạp của máy phát và máy thu thường là bằng nhau

trong trường hợp của JPEG 2000. Quá trình mã hóa và giải mã được thực

hiện bằng cách sử dụng các chip giống nhau.

26

- Truyền tảibền vững: JPEG 2000 là một sự lựa chọn đặc biệt tốt cho việc

phân phối video qua IP vì nó có khả năng chịu đựng các lỗi truyền tải.

Như đã mô tả ở trên, JPEG 2000 không tạo khối cho ảnh giả và các lỗi bất

kỳ, giải pháp đó làm dễ chịu hơn cho mắt. Ngoài ra, do JPEG 2000 không

lan truyền lỗi giữa các khung, nên các ảnh giải sẽ tồn tại ngắn hơn.Về bản

chất, JPEG 2000 cũng có cơ chế đặc biệt để tang khả năng chịu đựng lỗi

truyền tải.

- Bền vững vớinhiều bước mã hóa: Trong một chuỗi các quá trình nén-

giải nén liên tiếp trên cùng tài liệu gốc, công nghệ nén JPEG 2000 duy trì

cùng một chất lượng rất tốt và điều này tác động mạnh mẽ để thay đổi

điểm ảnh.

- Dễ dàng chỉnh sửa nhờ khả năng mở rộng cả độ phân giải và chất

lượng:Khả năng mở rộng độ phân giải cho phép biên tập viên thao tác dễ

dàng một chuỗi ảnh bằng cách thao tác chỉ với một độ phân giải thấp của

đoạn phim. Tất cả các hoạt động thực hiện trên độ phân giải thấp sau đó

được áp dụng trên phiên bản độ phân giải đầy đủ.

Lĩnh vực “Lưu trữ ảnh và cơ sở dữ liệu”:

Một trong những ứng dụng sớm nhất của JPEG 2000là trở thành một định

dạng tập tin cơ sở trong kho lưu trữ hình ảnh và cơ sở dữ liệu. Theo cách truyền

thống, lưu trữ ảnh là lưu nhiều bản sao của một tập tin ở các độ phân giải và

mức chất lượng khác nhau để chúng có thể cung cấp dữ liệu hình ảnh thích hợp

theo yêu cầu. Ngoài ra, siêu dữ liệu quan trọng tổ chức mỗi ảnh để cho phép nó

dễ dàng phân loại và tìm kiếm.

Các tập tin JPEG 2000 thường có thể có siêu dữ liệu mở rộng được lưu trữ

kèm với chúng, theo tiêu chuẩn môi trường XML tuân thủ. Tập tin cũng cho

phép siêu dữ liệu được lựa chọn từ một cơ sở dữ liệu hình ảnh được phân phối

tới người sử dụng, điều này cho phép trao đổi các tập tin hình ảnh với siêu dữ

liệu giữa các cơ sở dữ liệu, và loại bỏ sự cần thiết của công đoạn nhập thủ công

dữ liệu mở rộng khi khởi lập danh mục các hình ảnh mới. Ngoài ra, các tập tin

27

có thể được lưu trữ ở chất lượng cao khi nén không tổn thất, màu sắc sử dụng

môi trường, với chuyển đổi sang độ phân giải thấp hơn hoặc chất lượng thấp hơn

khi thực hiện “on the fly”. Khả năng của từng phần của tập tin JPEG 2000 có thể

sử dụng cho các hình ảnh được sửa đổi, như vậy cũng có nghĩa là nó sẽ trở thành

thực tế để cung cấp các khả năng khác theo yêu cầu.

Một ví dụviệc đánh thùy vân ảnh trên từng hình ảnh được giao nhận, không

những với các chi tiết chia sẻ quyền tác giả hoặc quyền sở hữu, mà còn với các

thông tin giao dịch. Điều này có thể bao gồm việc hạn chế cấp phép, chi tiết của

khách hàng, hoặc các thông tin đó sẽ cho phép hình ảnh được dễ dàng nhận ra

thông qua một số quá trình tự động được thiết kế để kiểm tra vi phạm bản

quyền.

Phần 8 của bộ tiêu chuẩn JPEG 2000 (JPSEC) đối phó an ninh giải quyết

cáckhả năng này, trong khi Phần 9 (JPIP) định nghĩa cách tạo ra các ứng dụng

tương tác giữa máy khách và máy chủ. Điều này cũng rất quan trọng trong lĩnh

vực cơ sở dữ liệu hình ảnh - ví dụ như nó cho phép tìm kiếm các phần được

chọn của hình ảnh nhanh hơn và dễ dàng hơn để kiểm soát, cho phép “pan và

zoom” trên một phần của một hình ảnh. Tồn tại các biểu diễn này (ví dụ sử dụng

phần mềm Kakadu), trong đó một số khu vực của một hình ảnh có thể được lựa

chọn bởi một người sử dụng và được phân phối nhanh hơn so với các phần còn

lại mang ít thông tin. Do đó, có một loạt các cơ hội duyệt mới cho phần mềm

máy khách từ xa, làm cho việc phân phối các thông tin hình ảnh lớn chất lượng

cao theo người sử dụng có kiểm soát hơn.

Lĩnh vực “Chẩn đoán hình ảnh trong y tế”:

JPEG 2000 có nhiều tính năng hữu ích để ứng dụng vào một trong những thị

trường mục tiêu của mình, đó là chẩn đoán hình ảnh trong y tế. Các vấn đề đã

được khái quát trong tài liệu Ủy ban JPEG (N2782) và cung cấp một số thông

tin hữu ích về cách thức làm việc của JPEG 2000. Một khía cạnh quan trọng

thường liên quan đến các nghiệp vụ y tế là cần phải đảm bảo rằng hình ảnh có

thể được truyền không tổn thất, không xuất hiện bất kỳ biến dạng nào trong quá

28

trình nén mà có thể dẫn đến chẩn đoánsai. Điều này thông thường khiến kích

thước tập tin lớn, gây khó khăn trong việc lưu trữ, xử lý và truyền thông. JPEG

2000 có thể được sử dụng để mã hóa toàn bộ tập tin (hoặc một phần) không tổn

thất, và cung cấp hiệu suất nén tốt cho mục đích này (ví dụ, để cung cấp phương

pháp tối ưu nén JPEG như vậy, JPEG-LS (IS 14.495)). Tuy nhiên nó bổ sung

một số tính năng làm cho JPEG 2000 đặc biệt hấp dẫn cho chẩn đoán hình ảnh

trong y tế:

- Hỗ trợ hình ảnh kích thước lớn được đề cập trong Phần 10 của Bộ tiêu

chuẩn.

- Các phần hình ảnh được lựa chọn có thể định nghĩa như Vùng Quan tâm -

chúng có thể được truyền đi trước các phần khác của ảnh, hoặc truyền đi

không tổn hao, trong khi các phần ít quan trọng của ảnh sử dụng phương

pháp nén bình thường có tổn hảo.

- Các dòng mã JPEG 2000 có thể được sắp xếp để để truyền hình ảnh độ

phân giải thấp hơn, hoặc giảm chất lượng, trước khi hình ảnh đầy đủ được

truyền đi. Điều này sẽ cải thiện đáng kể trong các ứng dụng trình duyệt,

và có nghĩa là chỉ cần một tập tin cho một số ứng dụng.

- Siêu dữ liệu mở rộng có thể đi kèm với hình ảnh, theo một rang buộc chặt

chẽ. Điều này có nghĩa rằng các tập tin có thể truyền cho người và có thể

dễ dàng được xử lý, hoặc lập chỉ mục trong cơ sở dữ liệu hiện có. Một số

ứng dụng, chẳng hạn như liên quan đến tiêu chuẩn DICOM, có các

phương pháp phức tạp để xử lý siêu dữ liệu này, và JPEG đã làm việc với

Ủy ban DICOM để đảm bảo rằng có thể dễ dàng tích hợp hai tiêu chuẩn

này.

- Cácdạng khác nhau của hình ảnh có thể được nén tối ưu bằng JPEG 2000

- ví dụ cácphương thức chẩn đoán hình ảnh X quang, MRI, CAT, trong đó

sử dụng các bộ cảm biến cho các đối tượng không thể nhìn bằng mắt, và

có thể sử dụng kỹ thuật nâng cao như giả tô màu cho hình ảnh kết quả.

Lĩnh vực “Bảo tồn di sản văn hóa”

29

Nhiều tổ chức di sản văn hóa như Viện Bảo Tàng và Phòng Trưng Bày Nghệ

Thuật sở hữu bộ sưu tập rất phong phú mà không trưng bày công khai vì khả

năng trưng bày có hạn và các lý do khác. Các dự án, chẳng hạn như 'NOF-

Digitise' ở Anh với một ngân sách trên 80 triệu USD, nhằm thử nghiệm và cung

cấp các nguồn tài nguyên đào tạo trực tuyến và giải pháp khác để truy cập toàn

cầu. Các thảm họa thiên tai như cháy, động đất và lũ lụt, cũng như các vấn đề

gây ra bởi chiến tranh, phá hoại và khủng bố cho thấy sự cần thiết phải bảo vệ

các thông tin này theo một hình thức càng chính xác càng tốt nếu không di sản

có thể mất đi mãi mãi. Ngoài ra, có một thực tế được chấp nhận rộng rãi rằng

khuôn mặt sẽ thay đôi theo thời gian, và sự thay đổi đó có thể được mô tả thông

qua kỹ thuật phân tích hình ảnh. Dự án của Anh Quốc – Domesday là một ví dụ,

trong đó BBC đã giúp nhiều trường học, cá nhân tạo ra cùng một hồ sơ đầy đủ

của Vương quốc Anh (trong Tháng 11 năm 1986) để kỷ niệm sinh nhật lần thứ

900 của cuốn sách Domesday Book. Hồ sơ được tạo ra bằng cách sử dụng máy

chủ của BBC với một giao diện độc quyền cho đĩa video tương tự.

Tiêu chuẩn JPEG gốc đã tồn tại gần như là đồng thời với dự án Domesday

được mô tả ở trên. Trong khi chỉ có một hoặc hai người thực sự làm việc với

Domesday, thì lại có hàng trăm triệu thiết bị có thể tạo hình ảnh JPEG. Các tiêu

chuẩn JPEG 2000 đã được thiết kế trên nền tảng đó để giải quyết các lĩnh vực

liên quan đến những người sử dụng hình ảnh trong lĩnh vực bảo tồn di sản văn

hóa. Bao gồm các:

- Nén không tổn hao chất lượng cao và quản lý đầy đủ màu sắc

- Mở rộng cho các hình ảnh 3D và hình ảnh chuyển động với các ưu điểm

tương tự

- Miến phí bản quyền và phí giấy phép cơ bản khi triển khai phạm vi rộng

- Để cao tinh thần đạo đức và bản quyền thông qua một cơ chế an ninh xác

định, ví dụ cho xem cáchình nhỏ không bị biến dạng và độ phân giải cao

được mã hóa xem cùng tập tin ảnh

30

- Kiến trúc máy chủ/máy khách cho phép người dùng để có thể phóng to

thu nhỏ hình ảnh, hoặc yêu cầu các vùng quan tâm phục vụ trước ảnh ảnh

gốc

- Khả năng xử lý siêu dữ liệu lớn, bao gồm kết hợp thông tin máy ảnh kỹ

thuật số (được lưu giữ trong các tập tin EXIF), cũng như sử dụng siêu dữ

liệu lõi Dublin làm cơ sở cho nhiều dự án bảo tồn di sản văn hóa

- Sự tuân thủ cũng được chấp nhận và xác định trong tiêu chuẩn, bao gồm

cả việc sử dụng XML, HTTP và các chuẩn khác trong kiến trúc xác định

- Các bản ghi track chính xác và được chấp nhận trong công nghiệp

Lĩnh vực “Truyền ảnh qua mạng kết nối không dây”

Mạng kết nối không dây có những yêu cầu cụ thể của riêng nó. Cụ thể hơn,

các mạng không dây được đặc trưng bởi sự xuất hiện thường xuyên của các lỗi

đường truyền cùng với một băng thông thấp. Do đó, chúng chịu những hạn chế

trong việc truyền tải hình ảnh kỹ thuật số. Do JPEG2000 cung cấp hiệu quả nén

cao, nên nó là một giải pháp tốt cho các ứng dụng đa phương tiện không dây.

Hơn nữa, do khả năng mở rộng cao, JPEG2000 đáp ứng một loạt các chất lượng

dịch vụ (QoS), đây là chiến lược cho các nhà khai thác mạng.

Để được áp dụng rộng rãi cho các ứng dụng đa phương tiện không dây. JPEG

2000 có khả năng chống chịu với các lỗi đường truyền hay không? Để giải quyết

vấn đề này, Ủy ban JPEG đã thiết lập một nhóm làm việc, JPEG 2000 Wireless

(JPWL) - Phần 11 của bộ tiêu chuẩn. Mục đích của nó là để tiêu chuẩn hóa các

công cụ và phương pháp để truyền tải hiệu quả hình ảnh JPEG 2000 qua mạng

không dây.

Các chức năng chính của hệ thống JPWL là để bảo vệ dòng mã chống lại các

lỗi truyền dẫn. Chính xác hơn, các kỹ thuật bảo vệ đổi các dòng mã để làm cho

nó bền vững hơn và có thể chống lại lỗi truyền qua mạng không dây, ví dụ bằng

cách chèn mã dư thừa hoặc đan xen các dữ liệu. Quá trình giải mã phát hiện sự

xuất hiện của các lỗi và sửa chữa chúng bất cứ khi nào có thể.

31

Một chức năng thứ hai để mô tả mức độ nhạy cảm của các phần khác nhau

của dòng mã đối với lỗi truyền. Thông tin này sau đó có thể được sử dụng để

bảo vệ lỗi không cân bằng. Cụ thể hơn, các phần nhạy cảm của dòng mã có thể

được bảo vệ nhiều hơn phần ít nhạy cảm.

Chức năng thứ ba để mô tả vị trí của các lỗi dư thừa trong dòng mã. Thông

tin này sau đó có thể được sử dụng để tạo ra bộ giải mã phát hiện mất thông tin

và ngăn chặn việc giải mã các phần đã bị hỏng này của dòng mã.

Sử dụng công nghệ được chuẩn hóa trong JPWL, JPEG2000 trở nên rất bền

vững với lỗi đường truyền. Do đó, JPEG2000 là một ứng viên lý tưởng cho việc

truyền tải hiệu quả các hình ảnh kỹ thuật số và video trong các ứng dụng không

dây. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng JPEG2000 rất phù hợp cho truyền

tải video qua các kênh không dây. Cụ thể, nó đã được chứng minh rằng tốc độ

truyền JPEG2000 nhanh hơn so với MPEG-4 về hiệu năng mã hóa, khả năng

phục hồi lỗi, khả năng mở rộng và độ trễ mã hóa.

Trong khi các giải pháp đề xuất không được điều chỉnh để đưa ra một giao

thức mạng cụ thể, đặc biệt chú ý đến trong ba trường hợp sử dụng: mạng di

động thế hệ thứ 3 (3GPP / 3GPP2), WLAN (họ tiêu chuẩn IEEE 802.11) và

Radio kỹ thuật số Mondiale (DRM) .

Trong số các ứng dụng đối thủ cho JPWL, Multimedia Messaging Service

(MMS) được biết đến là có mức tăng trưởng rất nhanh và được nhiều người coi

là một điểm sáng hiếm hoi trong ngành công nghiệp viễn thông không dây. Ứng

dụng tiềm năng khác bao gồm phát video và hội nghị truyền hình.

Lĩnh vực “In ấn – Xuất bản”:

Trước khi báo chí hay sản phẩm ấn bản được đưa ra công chúng, phải có cả

một quá trình chỉnh sửa và tạo ra tập tin kỹ thuật dùng cho việc in ấn. Hai yêu

cầu quan trọng của quá trình này là trung thực và nhất quán. Trước đây, ngành

công nghiệp In ấn đã phụ thuộc vào hình ảnh nén tổn hảo (ví dụ sử dụng định

dạng tập tin EPS hoặc TIFF) và cân chỉnh màu sắc cho tất cả các thành phần

32

trong quá trình, sử dụng điều kiện chiếu sáng và xem xác định để đạt kết quả tối

ưu.

JPEG 2000 tạo ra cơ hội cho ngành công nghiệp In ấn để thay thế các định

dạng truyền thống với những khía cạnh nâng cao hơn có sẵn trong JPEG 2000,

và đồng thời khẳng định các nội dung của nó cho phép nó có thể được sử dụng

trong việc xuất bản trên Internet hoặc các môi trường khác. Cùng là hình ảnh

JPEG 2000 có thể tạo ra hình nhỏ, ảnh nền màn hình và in tài liệu chỉ đơn giản

bằng cách cắt xén một dòng mã được xử lý đặc biệt tại các điểm khác nhau.

Ngoài ra, việc xử lý và liên kết siêu dữ liệuvới tập tin JPEG 2000 đồng nghĩa

vưới việc quản lý tài sản số hóa hoặc các quy trình công việc có thể dễ dàng kết

nối và chuyển giao cho bộ phận In ấn. Một ưu thế khác nữa của JPEG 2000 đó

là đảm bảo an toàn thông tin cho các nhiếp ảnh gia khi tác nghiệp.

Một khía cạnh quan trọng nữa của JPEG 2000 là có thể cung cấp phương

pháp nén không tổn hao - một chế độ có thể hoạt động ngay cả khi biến đổi màu

từ một hồ sơ màu xác định như sRGB mà không gây tổn thất. JPEG 2000 sử

dụng các hồ sơ quản lý màu sắc xác định, và trong các hồ sơ màu ICC cụ thể,

JPEG 2000 hỗ trợ không gian CMYK sử dụng trong ngành công nghiệp In ấn.

Các định dạng tập tin có thể bao gồm định nghĩa đầy đủ không gian màu (ít nhất

là trong các phiên bản mở rộng của JPEG 2000 quy định tại Phần 2 của bộ tiêu

chuẩn), bao gồm các công thức được sử dụng để biến đổi một không gian màu,

biểu diễn màu sắc riêng và chính xác có thể chuyển giao giữa các hệ thống (ít

nhất là trong giới hạn của thiết bị đầu ra).

Lĩnh vực “Viễn thám và GIS”:

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho phép xem và phân tích nhiều lớp không

gian liên quan đến thông tin liên kết với một vị trí địa lý hoặc vùng địa lý. GIS

cho phép các công ty và chính phủ các nước để dễ dàng phân tích sự phát triển,

hoạt động bảo trì, và tác động của những con đường, cây cối, các công trình

công cộng (nước, điện, thông tin liên lạc, xử lý nước thải).

33

GIS bao gồm bản đồ, thông tin véc-tơ và dữ liệu hình ảnh. Tập dữ liệu hình

ảnh thu được thông qua viễn thám. Viễn thám bắt đầu với nhiếp ảnh trên không

năm 1800 trên khinh khí cầu. Máy bay đã được sử dụng để thu thập thông tin từ

trên cao vào đầu những năm 1900 và những hình ảnh đầu tiên chụp từ không

gian là trên tàu vũ trụ Apollo vào năm 1969. Trong thập niên 1970, lần đầu tiên

vệ tinh chụp ảnh (Erts-1) thu thập hình ảnh của Trái Đất. Hiện nay, hình ảnh tiếp

tục được thu thập bằng cả vệ tinh không gian và máy bay và sẵn sàng cho các

ứng dụng thương mại và cá nhân trên Internet. Thách thức đối với ảnh viễn thám

GIS và các ứng dụng khác là kích thước của hình ảnh. Có nhiều hình ảnh lớn

hơn 10.000 x 10.000 pixel, và lớn hơn 8 bit cho mỗi điểm ảnh trên mỗi băng.

Trong khi JPEG DCT hiện đang được sử dụng để thu thập, lưu trữ và cung cấp

một số ứng dụng GIS và các hệ thống viễn thám, ví dụ như nén và kỹ thuật định

dạng tập tin, chúng đã trở nên phổ biến vì hiệu quả trong việc lưu trữ và truy cập

hình ảnh lớn.

Các yêu cầu ban đầu cho JPEG 2000 đã đáp ứng các yêu cầu của cộng đồng

viễn thám và GIS. Độ sâu bít lớn hơn, các khối ảnh, trình tự lũy tiến độ phần

giải, trình tự lũy tiến chất lượng và khả năng truy cập nhanh đến các vị trí không

gian. Tất cả các ưu thế đó đều có trong JPEG 2000, chính điều đó làm cho chuẩn

nén này trở thành một công nghệ lý tưởng cho các hệ thống viễn thám và ứng

dụng của GIS. Đây là một chuẩn mở, JPEG 2000 sẽ trở nên phổ biến hơn trong

các hệ thông viễn thám và ứng dụng của GIS.

Lĩnh vực “Nhiếp ảnh kỹ thuật số”:

Nhiếp ảnh đã thay đổi phương pháp mà con người sử dụng để ghi và nhớ các

hình ảnh, sự kiện và thông tin khoa học. Nhiếp ảnh bắt đầu vào giữa thế kỷ 18,

tiếp tục phát triển trong suốt hai thế kỷ cho đến ngày hôm nay. Sự phát triển của

nhiếp ảnh diễn ra mạnh mẽ vào cuối thế kỷ 18, nhiếp ảnh màu xuất hiện trong

giữa thế kỷ 19, và máy ảnh tự động xuất hiện trong những năm cuối thế kỷ 19 đã

thay đổi phương pháp được ghi và trình diễn ảnh. Việc bổ sung gần đây nhất của

nhiếp ảnh kỹ thuật số cũng đã thay đổi cách thức con người thu thập, lưu trữ,

34

sửa đổi, và hiển thị hình ảnh. Nhiếp ảnh số bắt đầu với sự ra đời của máy ảnh kỹ

thuật số thương mại đầu tiên cho người tiêu dùng và cho các chuyên gia trong

những năm 1990, cùng với hệ thống kỹ thuật đầu tiên trong việc số hóa ảnh

phim. Khi công nghệ tiên tiến, chi phí của máy ảnh kỹ thuật số và dịch vụ làm

phim số hóa giảm, và chất lượng hình ảnh tăng lên. Kích thước hình ảnh cho

máy ảnh kỹ thuật số cầm tay chuyên nghiệp tiếp tục phát triển, từ khoảng 1

Megapixel trong năm 1993 đã lên tới 10 Megapixels hoặc nhiều hơn trong năm

2003.

Cùng với sự phát triển của máy ảnh kỹ thuật số, các yêu cầu cho các định

dạng tập tin sử dụng để lưu trữ các dữ liệu hình ảnh cũng tiếp tục phát triển.

Máy ảnh kỹ thuật số tiếp tục nâng cao kích thước và độ sâu ảnh để tăng độ phân

giải và mở rộng dải động và tối ưu hóa gam màu. Nhiếp ảnh kỹ thuật số yêu cầu

khả năng nén dữ liệu ảnh ba băng từ 8 đến16 bit cho mỗi thành phần ảnh. Nhiếp

ảnh kỹ thuật số đòi hỏi hiệu quả, nén chất lượng cao cũng như giải mã nhanh

chóng hình ảnh với đúng kích cỡ cho màn hình hiển thị của máy ảnh. Sử dụng

siêu dữ liệu thích hợp và hiển thị các hình ảnh là yêu cầu thiết yếu tron nhiếp

ảnh kỹ thuật số.

Lĩnh vực “Khoa học và công nghiệp”

Nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khoa học và công nghiệp hiện nay đang

chuyển sang sử dụng các dữ liệu hình ảnh hoặc là thay thế hoặc nâng cao dữ liệu

kiểu bản ghi hiện có. Ví dụ như việc sử dụng dữ liệu vệ tinh hoặc thám không để

liên kết đến một hệ thống bản đồ hay GIS, và dễ sử dụng của máy ảnh kỹ thuật

số để cung cấp bằng chứng về sự hoàn thành công trình đạt yêu cầu - ví dụ trong

đào đường ống ngầm. Ở một mức độ nào đó, những hình ảnh kỹ thuật sô có mặt

khắp nơi và luôn có các tiêu chuẩn kỹ thuật cho nó, vì vậy dự án này thường sử

dụng các giải pháp đã từng thử nghiệm. Sự phổ biến của máy ảnh kỹ thuật số, và

phần mềm máy tính để hiển thị và in kết quả để giảm chi phí - đặc biệt quan

trọng trong các lĩnh vực liên kết chặt chẽ đến lợi nhuận của công ty.

35

Tuy nhiên có một vấn đề là thường có nhiều phiên bản khác nhau của cùng

một hình ảnh. Như một ví dụ, một nhà sản xuất xe hơi có thể có hình ảnh của

một động cơ xe được sử dụng trong nhiều dịch vụ như là: tiếp thị, đảm bảo chất

lượng, đào tạo và ứng dụng thử nghiệm. Như vậy quản lý tài nguyên kỹ thuật số

được công nhận như một vấn đề quan trọng mà mỗi công ty cần quan tâm, để ý

hơn sẽ cần phải trả chi phí cho việc tái sử dụng và định hướng tài nguyên số như

hình ảnh. JPEG 2000 cung cấp nhiều tính năng hữu ích trong bối cảnh này -

quản lý màu sắc, nén mà có thể bao gồm cả tổn hao và không tổn hao với mỗi

phiên bản của một hình ảnh trong cùng một tập tin, và các tùy chọn mở rộng để

thêm người dùng định nghĩa và siêu dữ liệu chuẩn cho một tập tin hình ảnh.

Ngoài ra, nhiều khía cạnh của việc ứng dụng trong khoa học và công nghiệp

liên quan đến các bước xử lý tiếp theo của một hình ảnh kỹ thuật số, ví dụ như

để tăng cường các tính năng. Sử dụng bất kỳ hình thức nén tổn hao cho hình ảnh

trong bối cảnh này có thể tạo ra vấn đề - sau khi tất cả các thông tin bị bỏ đi

trong quá trình nén tổn hao là thông tin mà do thiếu nó mà không thể nhận ra

con mắt của con người trong ảnh. Do đó, vấn đề quan trọng hơn là đảm bảo rằng

các tài liệu lưu trữ được bảo quản ở độ trung thực cao nhất có thể nhưng đồng

thời cũng cho phép tìm kiếm nhanh chóng và xem trong một giai đoạn tiền xử

lý. Đây lại là ví dụ cho thấy tính năng ưu việt của chuẩn nén JPEG 2000, nó có

thể cung cấp các lợi thế đáng kể trong môi trường này.

Bộ công cụ phần mềm mở rộng có sẵn từ một số nhà cung cấp có hỗ trợ các

tiêu chuẩn JPEG 2000 mới. Những phạm vi ứng dụng các phần mềm Jasper và

JJ2000 miễn phí có sẵn mà được liên kết với Phần 5 của bộ tiêu chuẩn JPEG

2000, các phiên bản thương mại như KakaduSoft, Aware, Algovision Luratech,

LeadTools, Pegasus... Điều này cho phép tích hợp các tính năng toàn diện của

JPEG 2000 vào một loạt các sản phẩm và hệ thống.

Lĩnh vực “Internet”

Nhiều ứng dụng quan trọng của tiêu chuẩn JPEG 2000 mới sẽ được áp dụng

cho môi trường Internet và các công nghệ Internet để phân phối hình ảnh. Ảnh

36

JPEG 2000 có một số thuộc tính rất phù hợp để sử dụng với Internet. Thông

thường, người sử dụng Internet thường bị hạn chế tải hình ảnh chất lượng cao vì

kích thước của tập tin vật lý lớn. Thường thì các nhà cung cấp các hình ảnh phải

tạo ra ba hoặc nhiều phiên bản của một hình ảnh, thay đổi từ một hình nhỏ thông

qua một hình ảnh kích thước toàn trang.

Các máy ảnh kỹ thuật số đã được cải thiện về chất lượng và độ phân giải đến

mức chúng đang cạnh tranh có hiệu quả với phim truyền thống. Những hình ảnh

mà chúng tạo ra thường không còn trực tiếp thích hợp cho việc triển khai

Internet - chất lượng và kích thước lãng phí trên màn hình máy tính truyền

thống. Điều này một phần là do màn hình có thể hiển thị ảnh chụp mà không cần

quá một phần tư của màn hình, và một phần vì những màu sắc trung thực của

màn hình không phù hợp với máy ảnh.

Cả hai vấn đề này được giải quyết bằng các tiêu chuẩn JPEG 2000. Hình ảnh

được lưu trong định dạng JPEG 2000 có thể được mã hóa để các dữ liệu khi

truyền và chụp ảnh tăng dần ở độ phân giải, bắt đầu với một hình ảnh thu nhỏ,

hoặc tăng dần về chất lượng. Sự kết hợp của những điều này, biện pháp chất

lượng cũng có thể đạt được - và người sử dụng có thể ngăn chặn việc truyền tải

hình ảnh một khi họ có đủ thông tin cho lựa chọn tiếp theo của họ. Ví dụ như

các dữ liệu được đặt trong các tập tin trong cách chính xác để đơn giản hóa việc

truyền ảnh từ máy của mình bởi các máy chủ hình ảnh.

Các phần của bộ tiêu chuẩn JPEG 2000 đã được tạo ra để hỗ trợ các phương

pháp truyền tải:

- Phần 8 (JPSEC) vấn đề bảo mật hình ảnh - ví dụ cho thấy cách sử dụng

thùy vân ảnh và các công nghệ khác để cung cấp các cơ sở kỹ thuật mà

nhiều ứng dụng thương mại điện tử sẽ cần để có thể hiển thị các tài liệu

của họ mà không sợ người khác vi phạm bản quyền.

- Phần 9 (JPIP) xác định các phương pháp mới để liên kết và cung cấp siêu

dữ liệu hình ảnh (thông tin về hình ảnh, giống như thời gian và vị trí tạo

ra nó) với chính hình ảnh đó, và để người cung cấp kiểm soát những phần

37

quan trọng nhất của thông tin này. Ví dụ, một bác sĩ nhìn vào một tia X

(Roengent) có thể phóng to vùng quan tâm, khi đó nó có thể được phóng

đại, hoặc truyền tải ở chất lượng nâng cao so với phần còn lại của hình

ảnh.

- Phần 10 (JP3D) giải thích cách truyền phát hình ảnh 3 chiều. Phần 11

(JPWL) giải thích về các đặc thù của truyền thông không dây và điện

thoại di động có thể ảnh hưởng đến truyền phát của ảnh JPEG 2000. Nó

cũng liên quan chặt chẽ đến tiêu chuẩn JPSEC và JPIP.

Lĩnh vực “Giám sát tự động”:

Công nghệ giám sát truyền thống tiếp cận khá chậm để nắm lấy lợi thế của

xử lý hình ảnh số. Trong trường hợp này, vì khối lượng dữ liệu rất lớn đòi hỏi

phương pháp lưu trữ tương tự như ghi video, gây tốn thời gian và không hiệu

quả về mặt lưu trữ. Mặt khác, công nghệ truyền thống mất chi phí đáng kể để

chuyển đổi sang một hệ thống mới thay cho hệ thống cũ đã không còn khả dụng.

Tuy nhiên, vài năm qua, chi phí này đã giảm đáng kể, trong khi sức mạnh xử lý

và khả năng đã được cải thiện nhanh chóng. Điều này cho thấy thiếu sót của ứng

dụng giám sát truyền thống phải được khắc phục, trong khi cũng đánh giá rất

nhiều mối quan tâm của xã hội về quyền riêng tư và truy cập.

Phát hiện chuyển động, và nhiều hình thức phức tạp hơn của phân tích hình

ảnh có thể được kết hợp với công nghệ cảm biến mới cho phép theo dõi và chủ

động cảnh báo. Sử dụng “vùng quan tâm” nâng cao cho phép xác định chính xác

của các nghi phạm trong khi loại trừ từ phân tích, và tiếp xúc với chúng sau đó,

loại bỏ nghi ngờ cho người ngoài cuộc vô tội. Kiểm soát chặt chẽ có thể hữu ích

cho người dùng công nghệ giám sát – Một ví dụ cho thấy chi tiết đầy đủ cho

phép nhận dạng một cá nhân tìm thấy đã vượt qua một kiểm tra về đánh cắp

bằng chữ ký trên tấm séc, trong khi không hiển thị chi tiết đủ để một người xem

lậu và thực hiện sao chép chữ ký.

Nhu cầu về lưu trữ bằng chứng chất lượng cao là hợp lý, tuy nhiên nó cũng

làm dấy lên mối quan tâm và nhu cầu bảo vệ chống giả mạo và chế tạo đồ giả.

38

Nó là rất dễ dàng trong môi trường kỹ thuật số để thay đổi hoặc là tinh chỉnh

hoàn toàn các khía cạnh của một hình ảnh, và các siêu dữ liệu xung quanh nó.

Các kỹ thuật như mã hóa và đóng dấu có thể được sử dụng để giúp bảo vệ chống

lại nguy cơ này, nhưng có một giải pháp khác cho các kỹ thuật quản lý phương

tiện truyền thông cũng được chấp nhận mà có thể giúp giảm thiểu rủi ro trong

lĩnh vực này, ví dụ như sử dụng bên thứ ba đáng tin cậy và công nghệ crypto.

Ngoài ra, điều quan trọng là bằng chứng phải không phân đoạn, được lưu giữ

trong một tập tin duy nhất để tránh những rủi ro mất mát thông tin.

Nhiều khía cạnh kể trên nhắm đến những ưu thế tiềm năng của JPEG 2000

trong lĩnh vực này:

- Sử dụng định dạng JPEG 2000 có lợi thế rõ ràng trong đánh bắt trình tự

của các hoạt động, trong đó quan điểm ban đầu có thể là ở độ phân giải

thấp, chuyển đổi dưới sự kiểm soát của màn hình để độ phân giải cao, tốc

độ khung hình nhanh hơn, và bao gồm nhiều siêu dữ liệu và khu vực quan

tâm

- Các định dạng tập tin định nghĩa cho JPEG 2000 cho phép cả hai siêu dữ

liệu chuẩn hóa và người dùng sẽ được lưu với các dữ liệu hình ảnh

- Các phần mới của JPEG 2000 mở rộng tính hữu dụng của nó bằng cách

thêm hỗ trợ mới an ninh, truyền thông máy chủ của khách hàng hiệu quả,

và một khả năng liên kết các tính năng của nó vào một cơ sở hạ tầng

không dây dễ bị lỗi

- Như một tiêu chuẩn, chi phí thực hiện công nghệ này thấp hơn đáng kể so

với sử dụng công nghệ độc quyền và với ít nguy cơ “khóa trong”

Lĩnh vực “Số hóa tài liệu”

Các ứng dụng số hóa tài liệu thường là đánh đổi giữa chất lượng và lỷ lệ nén.

Khi công nghệ đã được cải thiện, và màu sắc trở thành tiêu chuẩn cho nhiều

định dạng xuất bản, vì vậy chất lượng mong đợi sử dụng cũng đã tăng lên.

Người dùng yêu cầu xem chính xác trên màn hình, cũng như khả năng in máy

fax chất lượng cao của một tài liệu gốc, yêu cầu chất lượng ảnh và tỷ lệ nén

39

thường mâu thuẫn nhau. Nhiều tài liệu ảnh có thể được truyền đạt tốt nhất trong

cách mã hóa định dạng văn bản (để cho phép nén tối ưu và lập chỉ mục), cùng

với ảnh chụp hoặc ảnh vẽ bằng công cụ đồ họa và các loại hình khác.

3. Lý do xây dựng dự thảo tiêu chuẩn JPEG 2000 hệ thống mã hóa lõi

JPEG 2000 hiện đang được đánh giá là chuẩn mã hóa hình ảnh tiên tiến với

nhiều ưu điểm so với các chuẩn mã hóa hình ảnh khác và đã được hỗ trợ rộng rãi

trên thế giới. Do đó, để việc ứng dụng CNTT tại Việt Nam bắt nhịp với sự phát

triển của công nghệ trên thế giới thì việc xây dựng bộ tiêu chuẩn JPEG 2000 là

hợp lý. Bộ tiêu chuẩn này cũng hỗ trợ việc lựa chọn các thiết bị/phần mềm phục

vụ ứng dụng công nghệ thông tin tại Việt Nam.

Chuẩn nén ảnh JPEG 2000 được công bố từ những năm 1990, nhưng trong

thời gian dài không được quan tâm đến. Mặc dù so với phiên bản trước đó là

JPEG, JPEG 2000 có rất nhiều ưu điểm vượt trội như: tỷ lệ nén cao, thuật toán

nén tối ưu, bảo toàn màu sắc ảnh...Trước đây, nhược điểm lớn nhất của JPEG

2000 là yêu cầu về RAM, nhưng ngày nay đó không phải là rào cản nữa. Vì vậy

trong tương lai gần, JPEG 2000 sẽ trở thành chuẩn nén ảnh phổ biến trên toàn

cầu nhờ những ưu điểm vượt trội đặc biệt là với môi trường Internet.

Ngày 30 tháng 5 năm 2014, Bộ Thông tin và Truyền thông đã phê duyệt gói

thầu “Xây dựng mới 31 chuẩn về an toàn bảo mật và 16 chuẩn về kỹ thuật âm

thanh hình ảnh đồ họa” thuộc dự án “Xây dựng hệ thống chuẩn thông tin số và

chuẩn trao đổi thông tin” theo khuôn khổ Quyết định số 50/2009/QĐ-TTg. Các

tiêu chuẩn JPEG 2000 được xây dựng trong gói thầu bao gồm:

- Công nghệ thông tin - Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG2000: Tiêu chuẩn

mở rộng;

- Công nghệ thông tin - Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG2000: phần mềm

tham chiếu;

- Công nghệ thông tin - Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG2000: Định dạng

tệp hình ảnh tài liệu (bao gồm ảnh scan, ảnh fax, ảnh tài liệu ...);

40

- Công nghệ thông tin - Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG2000: các vấn đề

bảo mật đối với luồng mã hóa JPEC 2000 (JPSEC);

- Công nghệ thông tin - Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG2000: Các công

cụ tương tác, các giao thức và API;

- Công nghệ thông tin - Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG2000: Các mở

rộng đối với dữ liệu 3 chiều;

- Công nghệ thông tin - Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG2000: Mã hóa

hình ảnh JPEG2000 khi truyền dẫn trong môi trường vô tuyến (JPWL);

- Công nghệ thông tin - Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG2000: Bộ mã hóa

JPEG 2000 mức đầu vào;

Các tiêu chuẩn này đa phần được tham chiếu đến tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-

1 | ITU-T Rec. T.800, nhưng tiêu chuẩn này lại chưa được xây dựng trong dự án,

điều này gây khó khăn cho việc ban hành các tiêu chuẩn trên. Chính vì vậy, để

hoàn thiện và sớm ban hành bộ tiêu chuẩn quốc gia về mã hóa hình ảnh JPEG

2000 cần xây dựng tiêu chuẩn “Công nghệ thông tin – Hệ thống mã hóa hình

ảnh JPEG2000 – Hệ thống mã hóa lõi”.

4. Phân tích lựa chọn tài liệu tham chiếu

Trong họ tiêu chuẩn JPEG 2000,Tiêu chuẩn quy định các kỹ thuật nén JPEG

2000 cơ bản là tiêu chuẩn:

- ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (08/02), Information technology - JPEG

2000 image coding system - JPEG 2000 image coding system: Core coding

system. (Công nghệ thông tin - Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 – Hệ

thống mã hóa lõi).

Tiêu chuẩn này được công bố là tiêu chuẩn quốc tế lần đầu vào tháng

08/2002 và đến nay sau rất nhiều Sửa đổi, bổ sung ITU đã đưa ra phiên bản mới

công bố tháng 11/2015:

- ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15), Information technology - JPEG

2000 image coding system - JPEG 2000 image coding system: Core coding

41

system. (Công nghệ thông tin - Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 – Hệ

thống mã hóa lõi).

Nội dung của tiêu chuẩn:

Tiêu chuẩn này định nghĩa một loạt các phương pháp nén không tổn hao (bảo

quản bít) và nén tổn hao để mã hóa ảnh đen trắng, ảnh xám sắc độ liên tục, ảnh

bảng màu, hoặc ảnh màu tĩnh kỹ thuật số có sắc độ liên tục.

Tiêu chuẩn này:

- Quy định quá trình giải mã để chuyển đổi dữ liệu ảnh nén thành dữ liệu

ảnh phục dựng;

- Quy định một cú pháp dòng mã chứa thông tin giải thích các dữ liệu ảnh

nén;

- Quy định một định dạng tập tin;

- Cung cấp hướng dẫn về quy trình mã hóa để chuyển đổi dữ liệu ảnh gốc

thành dữ liệu ảnh nén;

- Cung cấp hướng dẫn cách để thực hiện các quá trình này trong thực tế.

Nội dung chính của tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15)nằm

từ Điều 5 đến Điều 8 bao gồm:

Mô tả chung (Điều 5),

Các yêu cầu của bộ mã hóa (Điều 6),

Các yêu cầu của bộ giải mã (Điều 7),

Các yêu cầu cài đặt (Điều 8).

Ngoài ra, tiêu chuẩn còn 13 phụ lục cung cấp thông tin:

Phụ lục A: Cú pháp dòng mã,

Phụ lục B: Sắp xếp dữ liệu ảnh và ảnh nén,

Phụ lục C: Quá trình mã hóa entropy số học,

42

Phụ lục D: Mô hình hóa bít hệ số,

Phụ lục E: Lượng tử hóa,

Phụ lục F: Biến đổi wavelet rời rạc của khối ảnh thành phần,

Phụ lục G: Dịch mức DC và các biến đổi đa thành phần,

Phụ lục H: Mã hóa hình ảnh với các vùng quan tâm,

Phụ lục I: Cú pháp định dạng tập tin JP2,

Phụ lục J: Các ví dụ và hướng dẫn,

Phụ lục K: Tài liệu tham khảo,

Phụ lục L: Tuyên bố bằng sáng chế,

Phụ lục M: Dòng cơ sở dành cho các ứng dụng phát quảng bá.

Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15)đã được sử dụng để xây

dựng các tiêu chuẩn tương đương ở rất nhiều quốc gia trên thế giới. Điều đó

cũng cho thấy khả năng áp dụng rộng rãi của tiêu chuẩn này.

43

Bảng 3: Các tiêu chuẩn tương đương ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1

Quốc gia Tiêu chuẩn tương đương

Đan Mạch DANSK DS/ISO/IEC 15444-1-2005 (Ban hành 25/2/2005)

Canada CSA-ISO/IEC 15444-1-2005 (Ban hành 01/10/2005)

Hàn Quốc KS X ISO/IEC 15444-1-2007(Ban hành 29/11/2007)

Mỹ ANSI INCITS/ISO/IEC 15444-1-2004 (Ban hành 01/01/2004)

Hà Lan NEN-ISO/IEC 15444-1-2004 (Ban hành năm 2004)

5. Lựa chọn tài liệu tham khảo chính

Trên cơ sở phân tích, nhận xét các tài liệu tiêu chuẩn của các tổ chức và các

nước đã tìm hiểu ở trên, tiêu chuẩn dưới đây được sử dụng làm tài liệu tham

khảo chính để xây dựng tiêu chuẩn:

ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15), Information technology - JPEG 2000

image coding system - JPEG 2000 image coding system: Core coding system

Tiêu chuẩn này được chấp thuận và có hiệu lực từ tháng 12 năm 2015, là

tiêu chuẩn quốc tế mới nhất hiện nay về hệ thống mã hóa lõi. Và như đã trình

bày ở phần trước, đã có nhiều quốc gia ban hành tiêu chuẩn tương đương tiêu

chuẩn quốc tế này. Đối với Việt Nam việc xây dựng tiêu chuẩn quốc gia dựa

trên tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) là phù hợp, và

là cách nhanh chóng nhất, thiết thực nhất để tương thích với xu thế chung của

thế giới.

Do trong tiêu chuẩn gốc phần Phụ lục K là phụ lục tham khảo cho Phụ lục J

nên nhóm thực hiện đề tài khuyến nghị loại bỏ Phụ lục này và bố cục lại tài liệu

theo tiêu chuẩn Việt Nam.

6. Phương pháp xây dựng tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn được biên soạn theo phương pháp chấp thuận nguyên vẹn tiêu

chuẩn quốc tế theo hình thức biên dịch có hiệu chỉnh, bổ sung cập nhật thêm các

nội dung từ các bản sửa đổi, bổ sung và đính chính kỹ thuật. Nội dung tiêu

44

chuẩn quốc tế được chuyển thành nội dung tiêu chuẩn theo hình thức chấp thuận

hoàn toàn, với mức độ tương đương là hoàn toàn tương đương phù hợp với

thông tư 03/2011/TT-BTTTT ngày 04/01/2011 của Bộ Thông tin và Tuyến

thông và phù hợp Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1-x:2008 về hướng dẫn xây

dựng tiêu chuẩn.

6.1 Tên của dự thảo tiêu chuẩn

CÔNG NGHỆ THÔNG TIN – HỆ THỐNG MÃ HÓA HÌNH ẢNH JPEG2000 –

HỆ THỐNG MÃ HÓA LÕI

Information technology –JPEG2000 image coding system – Core coding system

6.2 Bố cục của dự thảo tiêu chuẩn

Dự thảo tiêu chuẩn được cấu trúc theo hướng dẫn mới nhất của Vụ KHCN -

Bộ thông tin và truyền thông bao gồm:

1 PHẠM VI ÁP DỤNG

2 TÀI LIỆU VIỆN DẪN

3 THUẬT NGỮ VÀĐỊNH NGHĨA

4 KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

5 MÔ TẢ CHUNG

6 CÁC YÊU CẦU CỦA BỘ MÃ HÓA

7 CÁC YÊU CẦU CỦA BỘ GIẢI MÃ

8 CÁC YÊU CẦU CÀI ĐẶT

PHỤ LỤC A

PHỤ LỤC B

PHỤ LỤC C

PHỤ LỤC D

PHỤ LỤC E

45

PHỤ LỤC F

PHỤ LỤC G

PHỤ LỤC H

PHỤ LỤC I

PHỤ LỤC J

PHỤ LỤC K

PHỤ LỤC L

PHỤ LỤC M

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

6.3 Bảng đối chiếu tiêu chuẩn tham khảo

Dự thảo tiêu chuẩn được xây dựng dựa theo phương pháp chấp thuận

nguyên vẹn tiêu chuẩn quốc tế theo hình thức biên dịch có hiệu chỉnh, bổ sung

cập nhật thêm các nội dung từ các bản sửa đổi,bổ sung và đính chính kỹ thuật.

46

Bảng 4: Bảng đối chiếu tiêu chuẩn tham khảo

Nội dung tiêu chuẩn Tài liệu tham khảo Sửa đổi, bổ sung1 Pham vi áp dụng ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn2 Tài liệu viện dân ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn3 Thuât ngữ và định nghia ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn4 Ký hiệu và thuât ngữ viết tắ ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn4.1 Thuật ngữ viết tắc ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn4.2 Ký hiệu ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn5 Mô tả chung ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn5.1 Mục đích ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn5.2 Dòng mã ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn5.3 Các nguyên tắc mã hóa ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn6 Các yêu cầu của bộ mã hóa ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn

7 Các yêu cầu của bộ giải mã ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn

8 Các yêu cầu cài đặt ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn

Phụ lục A: Cú pháp dòng mã ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn

Phụ lục B: Sắp xếp dữ liệu ảnh và ảnh nén

ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn

Phụ lục C: Quá trình mã hóa entropy số học


Phụ lục D: Mô hình hóa bít hệ số ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn

47

Nội dung tiêu chuẩn Tài liệu tham khảo Sửa đổi, bổ sung

Phụ lục E: Lượng tử hóa ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn

Phụ lục F: Biến đổi wavelet rời rac của khối ảnh thành phần


Phụ lục G: Dịch mức DC và các biến đổi đa thành phần


Phụ lục H: Mã hóa hình ảnh với các vùng quan tâm


Phụ lục I: Cú pháp định dang tâp tin JP2


Phụ lục J: Các ví dụ và hướng dân ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn

Phụ lục K: Tài liệu tham khảo ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn

Phụ lục L: Tuyên bố bằng sáng chế ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 (11/15) Chấp thuận nguyên vẹn

Phụ lục M: Dòng cơ sở dành cho các ứng dụng phát quảng bá


48

7. Đề suất và khuyến nghị

Đây là tiêu chuẩn cơ bản trong họ tiêu chuẩn về JPEG 2000 vì vậy nhóm

thực hiện đề tài kiến nghị các cơ quan có thẩm quyền nhanh chóng ban hành tiêu

chuanr này để hoàn thiện bộ tiêu chuẩn Việt Nam và chuẩn mã hóa hình ảnh

JPEG 2000.

49

Documents

BỘ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNGmic.gov.vn/.../Thuyet-minh-JPEG2000-He-thong-ma-hoa-loi.docx · Web viewCácdạng khác nhau của hình ảnh có thể được nén tối ưu bằng