Ingenieure von Intel haben das Bildformat Spectral JPEG XL vorgestellt, das fĂŒr die effiziente Kompression von Bildern optimiert ist, die Bereiche des Spektrums auĂerhalb des sichtbaren Bereichs abdecken. Das vorgeschlagene Format bietet Funktionen, die mit der spektralen Bearbeitung des Formats OpenEXR vergleichbar sind, ermöglicht jedoch im Gegensatz zu letzterem eine verlustbehaftete Kodierung, die eine DateigröĂenreduktion um das 10- bis 60-Fache im Vergleich zur verlustfreien Kompression ermöglicht.
Spektrale Bilder enthalten nicht nur Informationen ĂŒber die LichtintensitĂ€t in den drei GrundfarbenkanĂ€len (RGB), sondern decken auch Teile des ultravioletten und infraroten Bereichs ab. Solche Bilder werden in Bereichen eingesetzt wie hochqualitatives Rendering, Materialanalyse und Visualisierung wissenschaftlicher Daten. Zum Beispiel können spektrale Bilder verwendet werden, um reale optische Effekte beim Rendering prĂ€zise zu modellieren, um zu bewerten, wie Farben bei unterschiedlicher Beleuchtung aussehen, und um Materialien anhand ihrer Lichtsignaturen zu identifizieren.
Die Aufnahme mit der Erfassung von Bereichen auĂerhalb des sichtbaren Spektrums ermöglicht es, die Wechselwirkungen von Licht mit Materialien prĂ€ziser zu modellieren, fĂŒhrt jedoch zu einem erheblichen Anstieg der fĂŒr jedes Pixel gespeicherten Informationen. Spektralbilder können Dutzende von KanĂ€len umfassen, die verschiedene WellenlĂ€ngenbereiche abdecken, und verwenden fĂŒr jeden Kanal 16- oder 32-Bit-Gleitkommazahlen, was einen breiteren Bereich an Helligkeitswerten ermöglicht als bei normalen Fotografien. Der Preis fĂŒr diese Möglichkeit ist eine erhebliche VergröĂerung der DateigröĂe im Vergleich zu herkömmlichen Bildern. Zum Beispiel belegt ein Bild mit 81 zusĂ€tzlichen spektralen KanĂ€len im OpenEXR-Format 300 MB. Mit Spectral JPEG XL gelang es, dieses Bild auf 3,9 MB zu komprimieren, ohne die spektralen Eigenschaften zu verlieren.
Um die GröĂe zu reduzieren, verwendet Spectral JPEG XL eine Trennung der Daten ĂŒber Helligkeit und Spektralform und wendet die diskrete Kosinustransformation an, um die grundlegenden spektralen Eigenschaften zu bewahren, wĂ€hrend unwesentliche hochfrequente spektrale Details verworfen werden. Der Kern des Verfahrens besteht darin, die sanften VerĂ€nderungen der Welleneigenschaften in eine Reihe von Wellenkoeffizienten (Frequenzkoeffizienten) umzuwandeln, um die ursprĂŒnglichen spektralen Informationen wiederherzustellen.
Höherfrequente spektrale Koeffizienten werden dann relativ zur Gesamthelligkeit normalisiert, was eine aggressivere Kompression weniger bedeutender Daten ermöglicht. Die Idee dahinter ist, dass die durchschnittliche Helligkeit aus Wahrnehmungssicht am wichtigsten ist und mit der höchsten QualitĂ€t erhalten bleibt, wĂ€hrend hohe Frequenzkoeffizienten weniger wichtig sind und einer höheren Kompression und optional niedrigeren Auflösungen unterzogen werden. Danach verarbeitet ein Codec die Informationen, der auf einer bestehenden Komprimierungs-Engine basiert, die fĂŒr das JPEG XL-Format entwickelt wurde.
Quelle: opennet.ru
