Leipziger Institut veröffentlicht Erweiterung für weltweit benutzte Bildsoftware

Egal ob Printmedium, Website oder Smartphones. Überall sind Bilder. Viele davon wurden im sogenannten JPEG-Format abspeichert. Das Leipziger Institut für Angewandte Informatik (InfAI) hat nun eine Weiterentwicklung der Softwarebibliothek libjpeg veröffentlicht, die eine bessere Behandlung von Farbräumen und verlustfreier Kompression des beliebten Dateiformats komplettiert.

Was wäre die bunte Welt des Internets ohne seine Bilder. Dazu beigetragen hat das JPEG. Digitalkameras speichern ihre Bilddaten darin genauso wie die allgegenwärtigen Smartphones ab.

Eigentlich ist JPEG eine Norm aus dem Jahre 1992, die auf die Joint Photographic Experts Group zurückgeht. Darin werden unter anderem die Kompressionsverfahren festgehalten, die letztendlich dafür sorgen, dass sich die abgespeicherten Datenmengen auf ein erträgliches Minimum reduzieren lassen. Das eigentliche Dateiformat ist darin nicht spezifiziert, was die Kamera speichert.

Eine Festlegung des konkreten Formats geschieht mitunter durch eine Referenzimplementierung, die als Softwarebibliothek umgesetzt wird und den technischen Rahmen für die Algorithmen liefert. Programme können die Funktionalitäten dann vereinfacht für sich nutzen. Eine solche Bibliothek ist libjpeg. Eine erste Version erschien 1991.

“Die libjpeg-Softwarebibliothek ist die Basis zur Verarbeitung von Bildern im JPEG-Format und wird weltweit in unzähligen Anwendungen etwa von Softwareherstellern oder in der Fotoindustrie unter kostenfreier Lizenz verwendet”, umreißt das Leipziger Institut für Angewandte Informatik. Das Institut, welches die Entwicklung der Software betreut, hat eine Erweiterung vorgestellt, die sich an professionelle Anwender richtet. “Die neue am InfAI entwickelte Version JPEG/libjpeg 9.1 rundet eine Gruppe von Format- und Funktions-Erweiterungen ab, die in den Jahren zuvor schrittweise eingeführt wurden”, geben die Leipziger zu den Verbesserungen im Bereich der Behandlung von Farbräumen und der verlustfreien Weiterverarbeitung an.

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Bei der Kompression der Daten werden je nach gewünschter Qualität Bildinformationen verworfen, was dann zu Bildfehlern – Artefakte genannt – und verschwommenen Details von filigranen Strukturen führt. Gerade bei Originalen von Digitalkameras, die oft nicht mehr die vollständigen Bildinformationen enthalten, will man einen weiteren Verlust verhindern.

Die Entwicklung der Bibliothek ist damit nicht abgeschlossen. Für das InfAI gibt es zurzeit noch Forschungsbedarf im Bereich Leistungsoptimierung und verbesserte Verarbeitung von Bewegtbildern. Aus Leipzig dürften daher auch in Zukunft im Bereich Bildverarbeitung Entwicklungen zu erwarten sein.

Originalmeldung

Leipziger IT-Entwicklung weltweit im Einsatz: JPEG 9.1 Softwarebibliothek auf dem Weg zum neuen Standard

Die neueste Version der Softwarebibliothek “libjpeg” ist bei immer mehr Softwarelösungen weltweit im Einsatz. Version 9.1 ist eine Weiterentwicklung der Independent JPEG Group (IJG) am Leipziger Institut für Angewandte Informatik (InfAI, www.infai.org). Das im vergangenen Jahr veröffentlichte Update erlaubt professionellen Anwendern ebenso wie anspruchsvollen Endbenutzern noch mehr Möglichkeiten in der Bildbearbeitung. Zu den Referenz-Applikationen zählen der beliebte Dateimanager Directory Opus ebenso wie die Bildbearbeitungsprogramme cPicture und PhotoLine. Version 9.1 ist auch in Windows Office für Android integriert, weitere Anwendungen folgen.

Version 9.1 wurde im Januar 2014 veröffentlicht und ist der erste “True Source Reference JPEG Codec”. Die Leipziger Weiterentwicklung realisiert erstmals die Unterstützung von größeren Farbräumen (Wide Gamut Color). JPEG 9.1 besitzt im Vergleich zu anderen bisher verfügbare Verfahren wie etwa Adobe RGB eine bessere Kompatibilität mit den herkömmlichen Farbräumen und ist daher einfacher einsetzbar. Der erweiterte Farbumfang lässt sich dabei teilweise schon mit der normalen 8-bit-Farbtiefe in der herkömmlichen Implementierung des Codecs in den vorhandenen Anwendungen nutzen. Für höhere Ansprüche wurde der unterstützte Farbtiefenbereich auf alle Werte von 8 bis 12 erweitert, wobei sich die höheren Farbtiefen derzeit nur für Spezialanwendungen nutzen lassen.

Der Einsatz bei Directory Opus, cPicture, PhotoLine und auch bei Windows Office für Android zeigt die Dimension der neuen Funktionalitäten. Die libjpeg-Softwarebibliothek ist die Basis zur Verarbeitung von Bildern im JPEG-Format und wird weltweit in unzähligen Anwendungen etwa von Softwareherstellern oder in der Fotoindustrie unter kostenfreier Lizenz verwendet. Für Hersteller von Geräten wie Mobiltelefonen, Smartphones und Fotokameras dient die Software als Referenz zur kompatiblen Umsetzung in Hardwarekomponenten.

Folgende Funktionen stehen mit den neuen Versionen 7, 8 und 9 der “Independent JPEG Group” Software (“libjpeg” Paket) zur Integration in Anwendungsprogrammen zur Verfügung:

• Verlustfreie Re-Komprimierung bereits vorhandener JPEG-Bilddateien mittels arithmetischer Kodierung
• Verlustfreie Komprimierung von Bilddaten
• Verlustfreie Umskalierung bereits vorhandener JPEG-Bilddateien und weitere verlustfreie Transformationsfunktionen (Ausschneiden, Drehen, etc.)
• Skalierte Enkodierung und Dekodierung
• Vergrößerter Farbumfang (Wide Gamut), um verschiedene und zukünftige Aufnahmegeräte und Ausgabemedien abzudecken
• Erweiterter Bereich der unterstützten Bittiefen

Für Projektarbeiten stehen weiterhin folgende Möglichkeiten der Performance-Optimierung und Erweiterung zur Verfügung:

• Gezielte starke Performance-Optimierung bei der verlustfreien Komprimierung
• Performance-Optimierung durch Nutzung von Prozessorbefehlssatzerweiterungen im Bereich der DCT-Funktionen bei Enkodierung und Dekodierung
• Performance-Optimierung für arithmetische Kodierung mit maschinennaher Programmierung
• Kodierung mit höheren Bittiefen (“HDR” High Dynamic Range)
• Anwendung für Bewegtbild (Motion-JPEG) mit entsprechenden Anpassungen und Optimierungen

Historie

Die erste Version der Software wurde vor 23 Jahren (1991) zusammen mit der Einführung des JPEG-Standards vorgestellt. Die Softwarebibliothek “libjpeg” (http://en.wikipedia.org/wiki/Libjpeg) wird seitdem als Grundlage zur Verarbeitung von Bildern im JPEG-Format in unzähligen Applikationen verwendet. Die neue am InfAI entwickelte Version JPEG/libjpeg 9.1 rundet eine Gruppe von Format- und Funktions-Erweiterungen ab, die in den Jahren zuvor schrittweise eingeführt wurden. Neu hinzugekommen sind Funktionen zur verbesserten Komprimierung (arithmetische Kodierung), vielfältig nutzbare neue Skalierungsfunktionen (“SmartScale”), sowie Optionen zur völlig verlustfreien Komprimierung.

Für zukünftige Versionen sind unter anderem Erweiterungen geplant, welche die Unterstützung von Anwendungen in den Bereichen “High Dynamic Range” (HDR) Bildverarbeitung sowie “Augmented Reality” ermöglichen.