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JPEG-2000

Alle Fotos im JPEG2000-Format

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Warum?
Warum doch nicht?
Wie? (JPEG2000 anzeigen)
JPEG2000 erzeugen (2½ Wege zum JPEG2000-Bild)
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Warum?

Weil dieses Bildformat im Vergleich zum bewährten JPEG den Vorteil einer sehr guten Bildqualität bei höherer Kompression und damit kleineren Dateien, hat. Das bedeutet, dass JPEG2000 eigentlich ideal dazu geeignet wäre, Fotos im World Wide Web zu veröffentlichen. Bedenkt man, wie lange JPEG2000 existiert, müsste es längst JPEG verdrängt haben. Auf diese Möglichkeit möchte ich hier hinweisen.

Warum doch nicht?

Die gängigen Web-Browser unterstützen JPEG2000 nicht von selbst. Dazu muss ein Anwender erst zusätzliche Software installieren; entweder ein Plugin, das dem Browser auf die Sprünge hilft, oder, falls nicht bereits geschehen, eine andere Software, die als externes Programm vom Browser gestartet wird, wenn Bilder in einer Web-Seite dargestellt werden sollen.

Das ist an sich schon zu umständlich. Aber da es wirtschaftliche Verflechtungen und eine nicht gerade freundliche Lizenzpolitik verhindert haben, dass vernünftige JPEG2000 Software neu entwickelt oder in vorhandene Programme integriert wurde, ist das Interesse am Format nur noch gering. Die höheren Datentransfer-Raten heutiger Internet-Zugänge lassen auch die Größe übertragener Bilder weniger bedeutsam erscheinen.

Solange es dagegen Kameras gibt, die Bilder im Tiff- oder einem "Raw-"Format abspeichern, werden diese Formate höheren Qualitätsansprüchen allemal besser gerecht als JPEG oder JPEG2000.

Wie?

Was die Unterstützung von JPEG2000 durch Web-Browser anbelangt, gleicht sich die Situation an die von JNG an. Es soll irgend etwas gehen, faktisch geht aber so gut wie nichts, und das, nachdem es schon Browserversionen gegeben hat, die das Format von Hause aus unterstützt haben.

Zur Darstellung von JPEG2000-Dateien im Web-Browser unter Windows gab es Plugins von Morgan Multimedia. Seit dem 30. Januar 2009 ist auch dieses Türchen geschlossen.

Das Ergebnis des LinuxJ2K Projekts ist ein Plugin für die Web-Browser unter Linux. Die Web-Site wirkt antiquiert, die Software funktioniert aber mit den meisten Versionen meiner Browser.
Das gilt noch uneingeschränkt für Opera, das Plugin versagt aber neuerdings im Firefox 3.

Bildbetrachter und Bildbearbeitungs-Programme gibt es dagegen in riesiger Auswahl. Ich möchte IrfanView nennen, weil sein JPEG2000-Plugin überhaupt keine Schwierigkeiten macht und sowohl für Windows- als auch für Linux-Benutzer interessant ist, denn IrfanView läuft ganz hervorragend im Wine-Emulator.

Zum Softwarepaket ImageMagick, auf das ich gleich zu sprechen komme, gehört das Programm "display" (für Linux) oder "imdisplay" (für Windows). Auch damit lassen sich JPEG2000-Dateien anzeigen.

ImageMagick greift selbst auf die JasPer-Bibliothek zurück, um mit JPEG2000 umzugehen. Wer sich darauf versteht, den JasPer-Quellcode zu kompilieren, erhält damit unter anderem auch einen einfachen Viewer "Jiv" für die von JasPer unterstützten Grafik-Formate, also auch JPEG2000.

Open Jpeg schließlich ist eine neuere freie Grafik-Bibliothek (BSD-Lizenz), die für die Entwicklung von JPEG-2000 Software herangezogen werden kann. Zu den Versionen für Windows gehört auch ein JPEG-2000 Viewer. Die letzte erhältliche Version stammt allerdings auch schon vom Dezember 2007. Der Status des Viewers für Linux ist mir nicht bekannt, seine Ankündigung liegt sehr lange zurück. Es gibt auch bereits Programmversionen, die ich allerdings noch nie lauffähig machen konnte.

JPEG2000 erzeugen

Lizenzrechtliche Gründe haben dazu geführt, dass wohl die meisten Grafikprogramme kein Speichern von Bildern im JPEG2000- oder dem zugrundeliegenden LuraWave-Format zulassen. Die Funktion existiert grundsätzlich in IrfanView, ist dort aber stark eingeschränkt und versagt völlig unter Linux, The Gimp bietet das Format gar nicht an.

Der Weg, den ich selbst beschreite, ist trotzdem gleichzeitig einfach, preiswert und plattformunabhängig. Freilich wird wieder Software benötigt: ImageMagick. Das ist ein ganzes Paket von kleinen Programmen, die auf Einzelaufgaben spezialisiert sind, wobei die "Einzelaufgabe" der Grafik-Konvertierung ein hübscher Brocken ist. Wenn man die Anleitungen und Beispiele auf den ImageMagick-Seiten anschaut, bekommt man den (wahrscheinlich korrekten) Eindruck, dass einige Leute neben ImageMagick überhaupt keine andere Grafik-Software benötigen.

Die Konvertierung von Bilddateien von einem ins andere Format übernimmt das ImageMagick Werkzeug "convert". Um alle Cevennen-Fotos auf einmal aus JPEG in JPEG2000 umzuwandeln, habe ich die folgende Kommandozeile verwendet:

for i in *.jpg; do convert -quality 80 "$i" `basename $i .jpg`.jp2; done

So funktioniert das unter Linux oder im Cygwin-Fenster unter Windows. Um ein einziges Foto zu behandeln, hätte freilich gereicht:

convert Foto.jpg -quality 80 Foto_neu.jp2

und diese Syntax sollte im DOS-Fenster genau so gut gehen. Leider fehlen mir heute Kenntnisse der DOS-Kommandos, so dass ich nicht sicher bin, wie die for-Schleife oben auzusehen hätte. Dafür gibt es aber massig Quellen im Web.

Der Parameter -quality 80 bedeutet so etwas wie 80% der Qualität des gegebenen, aus JPEG dekomprimierten Bildes. Damit ist klar, dass ich auf diesem Wege ganz sicher keine optisch besseren Bilder erzeuge! Dazu hätte ich originale, unkomprimierte Tiff- oder Raw-Fotos hernehmen müssen. Aber für den Vergleich der Bild-Formate ist meine Vorgehensweise geeignet, denn auf den resultierenden JPEG2000-Bildern werden auch so kaum qualitative Unterschiede auffallen, obwohl die Dateien nach der Umwandlung erheblich kleiner sind! Ein Wert 100 für den Parameter -quality führt folgerichtig zu Dateien, die etwas größer als die "ursprünglichen" JPEGs sind. Die Bildqualität profitiert davon kaum, soweit ich erkennen kann.

Wer ohne ImageMagick direkt die JasPer-Tools (siehe oben) einsetzt, wendet die folgende Kommandozeile an:

jasper -f Foto.jpg -F Foto_neu.jp2 -O rate=0.08

Ich versuche dabei, die 80%ige Qualität durch die Option "rate=0.08" (das sind korrekt 8 Hundertstel!) durchzusetzen. Hier funktioniert jasper aber anders als convert, darum unterscheiden sich die Dateigrößen ein wenig. Leider verstehe ich die JasPer-Optionen nicht völlig, auch wenn ich mit den Ergebnissen wieder zufrieden sein kann.

Ähnlich funktioniert die Konvertierung auch mit dem Open JPEG-Encoder (siehe oben). Allerdings unterstützt er in der Version 1.3 der OpenJpeg-Bibliothek keine JPEGs als Ausgangsformat, nur *.pnm, *.pgm, *.ppm, *.pgx, *.bmp, *.tif, *.raw und *.tga.
Um ein TIFF in JPEG2000 zu wandeln, könnte beispielsweise diese Kommandozeile reichen:

image_to_j2k -i Foto.tif -o Foto_neu.jp2 -r 10

Die verschiedenen Optionen dieses De- und Encoders verstehe ich noch weniger als die von JasPer, allerdings kann ich mit der Option -r ("rate") gut die Kompressionsrate einstellen.

Ergebnisse

Der Klick auf die Miniaturbilder unten öffnet links die JPEG2000-Version (sofern ein Browser-Plugin installiert oder ein externer Bildbetrachter im Browser konfiguriert ist), rechts das JPEG-Original. Die Dateigrößen beachten. Die abgestuften Größen der JPEG2000-Dateien sind keine Tippfehler. Gleich dimensionierte Bilder ergeben bei gleicher Qualität auch die gleiche Dateigröße.
Benutzer des Firefox-Browsers mit JPEG2000-Plugin sind etwas im Nachteil gegenüber den anderen, weil das Plugin die Fotos jeweils in der Mitte einer (neuen) Seite anzeigt, die herkömmlichen JPEGs aber an der linken, oberen Ecke ausgerichtet werden. Es hilft aber in jedem Fall, die Fotos in jeweils eigenen Fenstern anzuzeigen.

JPEG2000
JPEG
Pommeraie2.jp2 (169 K)
Pommeraie2.jpg (652 K)
JPEG2000
JPEG
Pommeraie3.jp2 (169 K)
Pommeraie3.jpg (379 K)
Diese beiden Fotos "Pomeraie3" weisen kleine Artefakte im Bereich des Himmels auf. Mit JPEG2000 wirken sie etwas weicher, was sie für den Betrachter auf Anhieb unauffälliger macht. Bei höherer Kompression kann das Bild allerdings verschwimmen (siehe unten: navacelle7).
Detail, ca 1 ½ fach.
Oben JPEG, unten JPEG2000.
JPEG2000
JPEG
Pommeraie1.jp2 (169 K)
Pommeraie1.jpg (600 K)
JPEG2000
JPEG
peyrefiche2.jp2 (169 K)
peyrefiche2.jpg (332 K)
JPEG2000
JPEG
peyrefiche1.jp2 (169 K)
peyrefiche1.jpg (312 K)
JPEG2000
JPEG
panneau1.jp2 (212 K)
panneau1.jpg (494 K)

Das Bild der Hinweistafel ist 1024x861px groß. Es kann darum sein, dass die JPEG-Version (rechts) auf niedrigeren Bildschirmen auch verkleinert dargestellt wird. Um sie mit der linken JPEG2000-Version richtig vergleichen zu können muss das Bild dann erst auf die Originalgröße gebracht werden. Mein Browser-Plugin für JPEG2000 skaliert jedenfalls keine Bilder selbsttätig.

JPEG2000
JPEG
orgon3.jp2 (169 K)
orgon3.jpg (579 K)
Bei diesem Bild "orgon3" hätte eine bessere Qualitätsstufe bei der Konvertierung in JPEG2000 wahrscheinlich gut getan. Während der Vordergrund genau so scharf und die Farben genau so frisch wirken, wie im Original, hat der Hintergrund der JPEG2000-Version starke Vereinfachung erfahren. Interessant ist dieser Fall aber auch genau deshalb, weil, anders als es bei JPEG geschehen würde, keine auffälligen Artefakte entstehen und ohne die Vergleichsmöglichkeit eine "natürliche" Unschärfe des Bildhintergrundes angenommen werden kann.
Detail, ca 2 fach.
links JPEG, rechts JPEG2000.
JPEG2000
JPEG
orgon2.jp2 (96 K)
orgon2.jpg (411 K)
Die nahezu gleiche Situation wie oben bei "orgon3". Die sehr geringe Dateigröße wurde erkauft mit einem etwas zu unscharfen Hintergrund. Umso erstaunlicher ist bei diesem Foto, wie im Gegensatz dazu die Reflexe auf der Wasseroberfläche die Kompression unbeschadet überstehen. Überhaupt zeigt JPEG2000 bei detailreichen Bildern seine Stärken (siehe dazu auch navacelle6, weiter unten).
Detail, ca 2 fach.
Oben JPEG, unten JPEG2000.
JPEG2000
JPEG
orgon1.jp2 (169 K)
orgon1.jpg (303 K)
JPEG2000
JPEG
navacelle7.jp2 (96 K)
navacelle7.jpg (161 K)
"navacelle7" ist wieder ein interessantes Bild. Der Himmel der JPEG2000-Version wirkt weicher als im JPEG-Original. Wird die JPEG-Version im externen Bildbetrachter einmal vergrößert, bemerkt man aber auch, dass die Auflösung der mit 161 K ohnehin schon kleinen Datei kaum ausreicht, die schwache Wolkenstruktur abzubilden.
Detail, ca 2 fach.
oben JPEG, unten JPEG2000.
JPEG2000
JPEG
navacelle6.jp2 (169 K)
navacelle6.jpg (282 K)
JPEG2000
JPEG
navacelle5.jp2 (169 K)
navacelle5.jpg (167 K)
"navacelle5" ist in der JPEG-Version etwas kleiner als die 169 K aller gleich großen JPEG2000-Bilder. Es enthält aber auch weniger als halb so viele Farb-Nuancen. JPEG2000 fügt diese hinzu, wo sonst die Kompression alleine schon zu viele Details aus dem Bild entfernen würde.
Detail, ca 1 ½ fach.
links JPEG2000, rechts JPEG.
JPEG2000
JPEG
navacelle4.jp2 (169 K)
navacelle4.jpg (292 K)
JPEG2000
JPEG
navacelle3.jp2 (96 K)
navacelle3.jpg (147 K)
JPEG2000
JPEG
navacelle2.jp2 (169 K)
navacelle2.jpg (231 K)
Dieses Bild "navacelle2" erscheint mir auch noch im JPEG2000 Format akzeptabel. Die Abweichungen vom Original fallen kaum ins Auge und treten nur in diesem begrenzten Bereich links oben auf.
Detail, ca 1 ½ fach.
oben JPEG, unten JPEG2000.
JPEG2000
JPEG
navacelle1.jp2 (169 K)
navacelle1.jpg (225 K)
JPEG2000
JPEG
ecureuil4.jp2 (96 K)
ecureuil4.jpg (179 K)
JPEG2000
JPEG
ecureuil3.jp2 (96 K)
ecureuil3.jpg (349 K)
JPEG2000
JPEG
ecureuil2.jp2 (96 K)
ecureuil2.jpg (434 K)
JPEG2000
JPEG
ecureuil1.jp2 (169 K)
ecureuil1.jpg (409 K)
JPEG2000
JPEG
dourbie9.jp2 (189 K)
dourbie9.jpg (700 K)

Die JPEG2000-Datei ist auf 27% der Größe der JPEG-Datei geschrumpft. Die Bildqualität nicht. Alle Fotos aus der Schlucht der Dourbie sind mit einer besseren Kamera aufgenommen worden. Diese Bilder ließen sich wirklich hervorragend konvertieren, ohne darunter zu leiden. Es lohnt sich nicht, in den nachfolgend gegenübergestellten Fotos nach Unterschieden in den beiden Versionen zu suchen.

JPEG2000
JPEG
dourbie8.jp2 (107 K)
dourbie8.jpg (441 K)
JPEG2000
JPEG
dourbie7.jp2 (107 K)
dourbie7.jpg (379 K)
JPEG2000
JPEG
dourbie5.jp2 (189 K)
dourbie5.jpg (746 K)
JPEG2000
JPEG
dourbie4.jp2 (189 K)
dourbie4.jpg (669 K)
JPEG2000
JPEG
dourbie3.jp2 (107 K)
dourbie3.jpg (427 K)
JPEG2000
JPEG
dourbie2.jp2 (107 K)
dourbie2.jpg (435 K)
JPEG2000
JPEG
dourbie1.jp2 (107 K)
dourbie1.jpg (431 K)
JPEG2000
JPEG
chamson2.jp2 (169 K)
chamson2.jpg (523 K)
JPEG2000
JPEG
chamson1.jp2 (169 K)
chamson1.jpg (574 K)

Jetzt im Ernst

Ich habe auf dieser Seite Argumente für den breiteren Einsatz von JPEG2000 geliefert. Die Beispiele sind aussagekräftig, darüber hege ich keine Zweifel. Es existiert Software, um JPEG2000 anzuzeigen und solche um bequem JPEG2000 Dateien zu erzeugen. Die Situation erinnert mich ein bisschen an die Zeit, als das Ping-Format nur teilweise durch Web-Browser unterstützt worden ist, obwohl seine Vorteile gegenüber GIF längst bekannt und angepriesen waren. Was braucht es jetzt noch? Ich kann es nur annehmen: Druck auf die Browserhersteller.

Andererseits ist sich der gewöhnliche Web-Benutzer nie zu schade, PDF-, Quicktime-, Realplayer-, Flash- und Shockwave-Plugins in regelmäßigen Abständen zu installieren oder zu aktualisieren. Gäbe es irgendwelche Plugins, wäre auch das ein gangbarer Weg. Aber gut.


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