Сегодня 02 июня 2025
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.

Источник:


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Первый пострелизный патч для Elden Ring Nightreign упростил жизнь игрокам-одиночкам и увеличил награды 29 мин.
«Базис» и Татарстан создадут импортонезависимую облачную инфраструктуру для госсервисов и бизнеса республики 4 ч.
Надёжный инсайдер: Ubisoft дала зелёный свет The Crew 4 4 ч.
«Базис» и СберТех обеспечат бизнесу удобную и устойчивую инфраструктуру 4 ч.
Java отметила 30-летие — это по-прежнему один из популярнейших языков программирования 5 ч.
«Если будем распыляться, у нас ничего не выйдет»: CD Projekt останется верна большим RPG вроде The Witcher 4 и Cyberpunk 2, несмотря на соблазны 5 ч.
Выручка ИИ-стартапа Anthropic достигла $3 млрд в годовом выражении, но до OpenAI ещё далеко 6 ч.
Разработчик Bulletstorm и Gears of War: E-Day остановил производство двух секретных игр — в People Can Fly пройдут новые увольнения 7 ч.
Грядущая конференция Apple WWDC для разработчиков будет скудна на новости в сфере ИИ 12 ч.
Valorant получит долгожданный просмотр сыгранных матчей и переедет на Unreal Engine 5 до конца 2025 года 17 ч.
YADRO представила на ЦИПР первую отечественную All-NVMe систему хранения данных TATLIN.AFA 29 мин.
Продажи электромобилей Tesla валятся по всей Европе, а Маск расхотел строить предприятие в Индии 51 мин.
Snapdragon 8 Elite захватил майский топ в AnTuTu — лидирует Red Magic 10S Pro+ 2 ч.
Palit и Lynk+ показали модульную систему жидкостного охлаждения для видеокарт GeForce RTX 5090 3 ч.
«РТК-ЦОД» запустил в Нижнем Новгороде 5-МВт дата-центр на 401 стойку 3 ч.
Представлены ленточные приводы и картриджи LTO-10 ёмкостью до 75 Тбайт 4 ч.
Минцифры урезало госфинансирование отечественных базовых станций: из 46 млрд рублей осталось только 20 млрд 4 ч.
Вышла плата Banana Pi BPI-R4 Pro для маршрутизаторов с Wi-Fi 7, 2.5/10GbE-портами и пятью слотами M.2 4 ч.
Принадлежащая Alibaba турецкая Trendyol Group построит ЦОД на 48 МВт в Анкаре 5 ч.
С каждым нанометром — дороже: себестоимость 2-нм пластин вырастет на 50 % по сравнению с 3-нм 5 ч.