Сегодня 30 августа 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Software

Представлен формат изображений Spectral JPEG XL, который эффективно сохранит данные даже о невидимом свете

Учёные Intel разработали формат для записи изображения Spectral JPEG XL — он позволяет записывать данные в широком диапазоне спектра за пределами стандартного набора красного, зелёного и синего. Поддерживаются даже невидимые человеческому глазу участки.

 Источник изображений: jcgt.org

Источник изображений: jcgt.org

В науке и промышленности иногда возникает потребность фиксировать цвета, которые неспособен воспринимать человеческий глаз, например, ультрафиолетовый и инфракрасный участки спектра или определённые длины волн, которые необходимы растениям для фотосинтеза. Некоторые камеры предназначаются, чтобы фиксировать тонкие различия, из-за которых цвета краски выглядят так, как нужно при заданном освещении. Существующие форматы записи такой информации предусматривают запись 30, 100 и более точек данных на пиксель, из-за чего файлы раздуваются до размеров в несколько гигабайтов — они получаются слишком громоздкими для хранения и анализа.

Решение предложили учёные из компании Intel Альбан Фише (Alban Fichet) и Кристоф Питерс (Christoph Peters) — они разработали формат Spectral JPEG XL, способный записывать спектральные данные, но при этом поддерживающий сжатие. Традиционные файлы цифровых изображений записывают информацию всего о трёх цветах: красном, зелёном и синем (RGB). Этого достаточно для повседневных фотографий, но для истинного захвата цвета требуется больший набор деталей. Спектральные изображения отличаются более высокой точностью, потому что регистрируют насыщенность не только в RGB, но и в десятках или даже сотнях узких длин волн. Эта подробная информация охватывает видимый спектр, а также ближние инфракрасный и ультрафиолетовый участки — это позволяет более точно моделировать взаимодействие материалов со светом.

Такие файлы хранят данные не только в трёх каналах RGB — этих каналов оказывается значительно больше, и каждый представляет интенсивность света на определённом, очень узком диапазоне длин волн. В опубликованной авторами проекта научной работе обсуждаются изображения, содержащие 31 канал, приводятся даже примеры с 81 спектральной полосой. Эти каналы должны захватывать более широкий диапазон значений яркости — стандартных 8-битных изображений уже недостаточно, поэтому для каждого канала приходится использовать 16- и 32-битные числа с плавающей запятой.

 Источник изображений: jcgt.org

Существует множество вариантов практического применения этой технологии. Автопроизводителю необходимо точно предсказать, как будет выглядеть краска при разном освещении. Учёные применяют спектральную визуализацию для идентификации материалов по их уникальным световым сигнатурам. Специалистам по рендерингу она требуется для точного моделирования реальных оптических эффектов, например, дисперсии и флуоресценции. Астрономы анализируют спектральные линии излучения от гамма-всплеска, чтобы идентифицировать присутствующие при взрыве вещества. Используемый сегодня для хранения таких данных формат OpenEXR разрабатывался без учёта таких широких требований, а существующие методы сжатия без потерь, такие как ZIP, не позволяют добиться значительного сокращения объёмов данных.

В Spectral JPEG XL применяется метод дискретного косинусного преобразования (ДКП). В упрощённом виде принцип его работы можно объяснить так: при взгляде на цветовые переходы у радуги не нужно записывать каждую длину волны, чтобы понять, что видит человек. ДКП преобразует плавные волновые узоры в волноподобные составляющие (частотные коэффициенты), из которых при сложении воссоздаётся исходная спектральная информация. Схожим образом обрабатывается звук в MP3 — вместо того, чтобы записывать каждую крошечную вибрацию в отдельную звуковую волну, формат фиксирует важные частотные составляющие, которые воспринимаются ухом, а всё остальное отбрасывается. Так и Spectral JPEG XL записывает данные, которые определяют взаимодействие света с материалами, а менее важные детали подвергаются сжатию. Далее осуществляется оценка данных — спектральные коэффициенты делятся на общую яркость, благодаря чему менее важная информация при сжатии повреждается не так сильно. Получившийся поток данных подаётся в кодек, и вместо того, чтобы изобретать новый тип файла, используется стандартный формат изображения JPEG XL, в который записываются специально подготовленные спектральные данные.

На выходе авторам проекта удалось уменьшить размеры спектральных изображений в 10–60 раз по сравнению со стандартным сжатием формата без потерь OpenEXR — по размерам файлы стали сравнимы с обычными высококачественными фотографиями. При этом сохраняются важные функции OpenEXR, в том числе метаданные и поддержка широкого динамического диапазона. Часть информации в процессе сжатия теряется, но формат разработан с расчётом на то, чтобы сначала отбрасывать менее заметные детали — артефакты сжатия возникают на менее важных участках, а важная визуальная информация сохраняется.

Остаются и некоторые ограничения. Spectral JPEG XL сможет широко использоваться при условии постоянной разработки и совершенствования программных инструментов; первоначальные программные реализации могут потребовать дальнейшей разработки, чтобы полностью раскрыть все возможности формата. Принять формат с потерями при сжатии смогут не все — в некоторых областях, где проводятся особо тонкие измерения, может потребоваться дальнейший поиск альтернативных методов хранения данных. На начальном этапе Spectral JPEG XL может оказаться полезным в научной визуализации и высококачественном рендеринге; но многие отрасли от проектирования транспорта до медицинской визуализации продолжают вырабатывать большие объёмы данных, и со временем технологии сжатия могут найти применение и здесь.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про программное обеспечение

Источник:


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Новая статья: Mortal Shell 2 — вдвое больше. Рецензия 9 ч.
Следующая жертва ИИ — актёры: в Китае их массово заменяют цифровыми двойниками 15 ч.
Бигтехи теряют доверие людей — ИИ, соцсети и наступление ЦОД всё чаще вызывают страх и недовольство 17 ч.
Война Маска и Альтмана добралась до Cursor — купленный SpaceX сервис лишится моделей OpenAI 21 ч.
В роботах Unitree нашли опасную уязвимость, через которую можно поднять «восстание машин» 23 ч.
Google изменила политику по борьбе со спамом в ЕС, чтобы избежать антимонопольного штрафа 29-08 08:19
Раннюю версию DLSS 5 уже адаптировали для видеокарт GeForce RTX 4000 29-08 00:36
Новая статья: Были демоны, но они самоликвидировались: история серии Onimusha 29-08 00:00
Спасительный патч для Dragon’s Dogma 2 получил дату выхода — улучшения производительности и лечение от драконьей чумы задержатся 28-08 23:07
The Witcher 4 не пошла по пути Cyberpunk 2077 — CD Projekt Red рассказала о прогрессе разработки амбициозной RPG 28-08 20:42
И всё-таки вместе: Honda и Nissan договорились о совместной разработке ПО для автомобилей 2 ч.
При удалении радиоактивных материалов в Фукусиме будут активно задействованы роботы с ИИ 3 ч.
SpaceX провела полномасштабный огневой тест двигателей ускорителя Super Heavy — 14-й полёт не за горами 13 ч.
После анонса GTA VI из американской розницы исчезли Sony PlayStation 5 Pro, а спекулянты взвинтили цены 16 ч.
Наноантенны многократно усилили яркость свечения живых клеток — это поможет увидеть активность мозга и не только 16 ч.
Ubiquiti выпустила карманный маршрутизатор UniFi Travel Router Long-Range за €89 19 ч.
Пропускная способность оптических модулей XPO вырастет вдвое — до 25,6 Тбит/с 19 ч.
Следующая Xbox будет не одной консолью — Microsoft готовит целое семейство 20 ч.
Android всё ещё контролирует три четверти мирового рынка смартфонов, но iOS и HarmonyOS наступают 21 ч.
NASA вернуло к работе обречённую обсерваторию Swift — теперь она сгорит в атмосфере ещё быстрее 21 ч.