Intel представи нов формат за компресиране на изображенията - Spectral JPEG XL

Учените и инженерите, работещи със специални и професионални камери, са изправени пред предизвикателство: спектралните изображения, улавящи светлината извън видимия диапазон, създават огромни файлове. Един кадър може да съдържа десетки и дори стотици данни на пиксел - от ултравиолетово до инфрачервено - което води до гигабайти данни. Изследователи от Intel Corporation предложиха подходящо решение. Те представиха Spectral JPEG XL - формат за компресия, който десетократно намалява размера на тези файлове, без да се губят важни данни.

Спектралните изображения далеч надхвърлят стандартните RGB файлове. Вместо три цветови канала, те записват интензивността на светлината в десетки тесни диапазони на дължината на вълната - използват се от 31 до 81 канала. Това дава възможност да се записва не само видимият спектър, но и близкият инфрачервен и ултравиолетов спектър, което е необходимо например за точното моделиране на взаимодействието на материалите със светлината. Всеки канал се записва във формати с висока точност - 16 или 32-битови числа с плаваща запетая - за да се улови широкия диапазон на яркост - от ярки светлинни източници до сенки.

Тези файлове обаче са непрактични за анализ и съхранение. Съществуващият стандарт OpenEXR, дори и с компресия без загуби, не може да се справи с многоканалността. Спектралният JPEG XL решава проблема, като адаптира метода на дискретната косинова трансформация (DCT), използван в класическия JPEG. Вместо да записва всяка дължина на вълната, форматът преобразува данните в честотни коефициенти, като маркира ключовите моменти. Това напомня на принципа на MP3, при който се съхраняват само честотите на аудиото, които са от значение за възприятието.

"Методът може да се сравни с дъгата: плавните преходи на цветовете не изискват да се записва всяка дължина на вълната. DCT откроява основните модели, а по-малко важните детайли се компресират по-силно“, обясняват авторите. След преобразуването данните се кодират чрез енджина JPEG XL, като се запазват метаданните и поддръжката на HDR. Според изследователите това намалява размерите на файловете от 10 до 60 пъти в сравнение с OpenEXR. Така например изображение с 31 канала се свива от 3,7GB до 68 MB, което е сравнимо с обикновените висококачествени снимки.

Въпреки че форматът използва компресия със загуби, алгоритъмът се фокусира върху премахването на най-малко забележимите детайли - високочестотните спектрални компоненти. Така се запазва точността във визуално значимите области, което е от решаващо значение за дейности като съчетаване на боите за автомобили при различно осветление или за анализ на химическия състав на звездите чрез техните спектрални линии. Историците вече използват подобни технологии за дешифриране на изгубени текстове, както в случая с ръкописа на Войнич, където мултиспектралното изобразяване разкри скрити знаци.

Въпреки това има нюанси. Компресията със загуба на данни може да не е подходяща за изследвания, които изискват абсолютна точност, като например при някои физични експерименти. Освен това успехът на формата зависи от разработването на инструменти за работа с JPEG XL - настоящите имплементации все още не поддържат всички функции.