ISO/IEC 14495-2:2003
(Main)Information technology - Lossless and near-lossless compression of continuous-tone still images: Extensions - Part 2:
Information technology - Lossless and near-lossless compression of continuous-tone still images: Extensions - Part 2:
ISO/IEC 14495-2:2003 defines a set of lossless (bit-preserving) and nearly lossless (where the error for each reconstructed sample is bounded by a predefined value) compression methods for coding continuous-tone (including bi-level), gray-scale, or colour digital still images. ISO/IEC 14495-2:2003: specifies extensions (including arithmetic coding, extension of near lossless coding, extension of prediction and extension of Golomb coding) to processes for converting source image data to compressed image data; specifies extensions to processes for converting compressed image data to reconstructed image data including an extension for sample tranformation for inverse colour transforms; specifies coded representations for compressed image data; provides guidance on how to implement these processes in practice.
Technologies de l'information — Compression sans perte et quasi sans perte d'images fixes à modelé continu: Extensions — Partie 2:
L'ISO/CEI 14495-2:2003 définit un ensemble de méthodes de compression pour le codage d'images numériques fixes à modelé continu (notamment à deux niveaux), en gammes de gris ou en couleurs. Ces méthodes sont dites sans perte, lorsque l'échantillon reconstitué reproduit au bit près l'échantillon de départ, ou quasi sans perte, lorsque le niveau d'erreur afférent à chacun des échantillons reconstitués reste borné par une valeur définie au préalable. L'ISO/CEI 14495-2:2003 contient la spécification des extensions (destinées notamment au codage arithmétique, au codage quasi sans perte, à la prédiction et au codage de Golomb) des processus de conversion des données d'image source en données d'image comprimées; la spécification des extensions des processus de conversion des données d'image comprimées en données d'image reconstituées, notamment une extension destinée à la transformation d'un échantillon lors de la transformée inverse des couleurs; la spécification des représentations codées des données d'image comprimées; des conseils pratiques pour l'implémentation de ces processus.
General Information
- Status
- Published
- Publication Date
- 01-Apr-2003
- Current Stage
- 9093 - International Standard confirmed
- Start Date
- 23-Jun-2021
- Completion Date
- 30-Oct-2025
Relations
- Effective Date
- 06-Jun-2022
- Effective Date
- 15-Apr-2008
Overview
ISO/IEC 14495-2:2003 specifies extensions to lossless and near‑lossless compression methods for continuous‑tone still images (including bi‑level, gray‑scale, and colour). Part 2 extends the baseline model with additional coding tools and operational modes - for example arithmetic coding, enhanced near‑lossless handling, extended prediction schemes, Golomb coding extensions, fixed‑length coding and sample transformations for inverse colour transforms. The standard also defines coded representations, compressed data formats and provides practical implementation guidance and conformance testing procedures.
Key topics and technical requirements
- Extensions to encoding/decoding processes
- Arithmetic coding procedures and binary arithmetic encoder/decoder flows (Annexes A & B).
- Extensions to prediction algorithms including edge‑detecting predictors and prediction correction.
- Golomb coding extensions and run‑interruption handling.
- Near‑lossless coding
- Methods where reconstruction error per sample is bounded by a predefined value; includes visual quantization and NEAR parameter handling.
- Sample transformation
- Support for inverse colour transforms to map reconstructed samples back to original colour components.
- Compressed data format and interchange
- Marker assignments, preset parameter syntax and minimum coded unit (MCU) handling for multi‑component images (Annex G).
- Operational modes and coding options
- Line‑interleaved and sample‑interleaved modes, fixed‑length coding (FLC) and restart interval procedures.
- Conformance and implementation
- Encoder and decoder conformance tests, test images and procedures (Annex I), plus patent and bibliographic references (Annexes J & K).
- Guidance for implementers
- Detailed flow diagrams, initialization rules, context determination and update rules to support practical implementations.
Applications
ISO/IEC 14495-2:2003 is relevant for systems and applications that need efficient, bit‑preserving or bounded‑error compression of still images, including:
- Medical imaging, remote sensing and archival systems that require lossless preservation.
- Digital photography pipelines and scanners where near‑lossless tradeoffs reduce bitrate with controlled quality loss.
- Imaging software libraries, codecs and hardware accelerators implementing JPEG‑LS style algorithms.
- Interchange formats and storage systems that require standardized compressed representations and conformance testing.
Who should use this standard
- Software and hardware codec developers implementing lossless/near‑lossless image compression.
- System integrators building archival, medical or remote sensing imaging pipelines.
- QA teams and standards bodies conducting conformance testing and interoperability validation.
Related standards
- ISO/IEC 14495-1 (Baseline): foundational baseline specifications for lossless and near‑lossless compression.
- Identical text published as ITU‑R Recommendation T.870 (as noted in the document).
ISO/IEC 14495-2:2003 - Information technology -- Lossless and near-lossless compression of continuous-tone still images: Extensions
ISO/IEC 14495-2:2003 - Technologies de l'information -- Compression sans perte et quasi sans perte d'images fixes a modelé continu: Extensions
Frequently Asked Questions
ISO/IEC 14495-2:2003 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Information technology - Lossless and near-lossless compression of continuous-tone still images: Extensions - Part 2:". This standard covers: ISO/IEC 14495-2:2003 defines a set of lossless (bit-preserving) and nearly lossless (where the error for each reconstructed sample is bounded by a predefined value) compression methods for coding continuous-tone (including bi-level), gray-scale, or colour digital still images. ISO/IEC 14495-2:2003: specifies extensions (including arithmetic coding, extension of near lossless coding, extension of prediction and extension of Golomb coding) to processes for converting source image data to compressed image data; specifies extensions to processes for converting compressed image data to reconstructed image data including an extension for sample tranformation for inverse colour transforms; specifies coded representations for compressed image data; provides guidance on how to implement these processes in practice.
ISO/IEC 14495-2:2003 defines a set of lossless (bit-preserving) and nearly lossless (where the error for each reconstructed sample is bounded by a predefined value) compression methods for coding continuous-tone (including bi-level), gray-scale, or colour digital still images. ISO/IEC 14495-2:2003: specifies extensions (including arithmetic coding, extension of near lossless coding, extension of prediction and extension of Golomb coding) to processes for converting source image data to compressed image data; specifies extensions to processes for converting compressed image data to reconstructed image data including an extension for sample tranformation for inverse colour transforms; specifies coded representations for compressed image data; provides guidance on how to implement these processes in practice.
ISO/IEC 14495-2:2003 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 35.040 - Information coding; 35.040.30 - Coding of graphical and photographical information. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO/IEC 14495-2:2003 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO 5999:2013, ISO/IEC 14495-2:2002. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO/IEC
STANDARD 14495-2
Second edition
2003-04-01
Information technology — Lossless
and near-lossless compression of
continuous-tone still images: Extensions
Technologies de l'information — Compression sans perte et quasi sans
perte d'images fixes à modelé continu: Extensions
Reference number
©
ISO/IEC 2003
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Published in Switzerland
ii © ISO/IEC 2003 – All rights reserved
CONTENTS
Page
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
2.1 Identical Recommendations | International Standards . 1
2.2 Additional references . 1
3 Definitions, abbreviations, symbols and conventions . 2
3.1 Definitions. 2
3.2 Abbreviations . 2
3.3 Symbols. 2
4 General . 3
4.1 Extensions specified by this Recommendation | International Standard. 4
4.1.1 Encoding with arithmetic coding . 4
4.1.2 Extension of near-lossless coding . 4
4.1.3 Extension of prediction . 5
4.1.4 Extension of Golomb coding . 5
4.1.5 Fixed length coding. 5
4.1.6 Sample transformation for inverse colour transforms . 5
4.2 Descriptions of extended functions . 5
5 Interchange format requirements. 6
6 Encoder requirements. 6
7 Decoder requirements. 6
8 Conformance testing for extensions . 7
8.1 Purpose. 7
8.2 Encoder conformance tests. 7
8.3 Decoder conformance tests . 7
Annex A – Encoding procedures with arithmetic coding for a single component. 10
A.1 Coding parameters and compressed image data. 10
A.2 Initializations and conventions. 10
A.2.1 Initializations. 10
A.2.2 Conventions for figures. 12
A.3 Context determination. 12
A.3.1 Local gradient computation. 12
A.3.2 Flat region detection. 13
A.3.3 Local gradient quantization. 13
A.3.4 Quantized gradient merging. 14
A.3.5 Adjustment of error tolerance for near-lossless coding with visual quantization. 14
A.4 Prediction . 14
A.4.1 Edge-detecting predictor . 14
A.4.2 Prediction correction . 14
A.4.3 Computation of prediction error. 15
A.4.4 Error quantization for near-lossless coding, and reconstructed value computation . 16
A.4.5 Modulo reduction of the prediction error. 16
A.5 Prediction error encoding. 16
A.5.1 Error mapping . 17
A.5.2 Binarization of MErrval with the Golomb code tree. 17
A.5.3 Mapped-error encoding. 18
A.6 Update variables. 18
A.6.1 Update. 18
A.6.2 Bias computation. 21
A.7 Flow of encoding procedures . 22
© ISO/IEC 2003 – All rights reserved iii
Page
Annex B – Arithmetic coding. 24
B.1 Arithmetic encoding procedures . 24
B.1.1 Binary arithmetic encoding principles . 24
B.1.2 Procedures of arithmetic coding. 25
B.2 Arithmetic decoding procedures . 28
B.2.1 Binary arithmetic decoding principles . 28
B.2.2 Procedures of arithmetic decoding. 28
Annex C – Encoding with arithmetic coding for multiple component images . 30
C.1 Introduction. 30
C.2 Line interleaved mode. 30
C.2.1 Description. 30
C.2.2 Process flow . 30
C.3 Sample interleaved mode . 30
C.3.1 Description. 30
C.3.2 Process flow . 31
C.4 Minimum coded unit (MCU) . 31
Annex D – Extended functions for the baseline coding model. 32
D.1 Extensions of near-lossless coding. 32
D.1.1 Near-lossless coding with visual quantizaion . 32
D.1.2 Near-lossless coding with NEAR value re-specification . 32
D.2 Extensions of prediction on baseline coding model . 33
D.2.1 Initializations. 33
D.2.2 Prediction correction . 33
D.2.3 Symbol packing. 33
D.2.4 Update variables. 34
D.2.5 Run interruption sample encoding . 35
D.2.6 Flow of encoding procedures . 35
D.3 Extension of Golomb coding. 35
D.3.1 Golomb code completion . 36
D.3.2 Run interruption handling for qbpp=1 . 36
Annex E – Fixed length coding . 37
E.1 Introduction. 37
E.2 Fixed length coding. 37
Annex F – Sample transformation for inverse colour transform . 38
F.1 Inverse colour transform . 38
F.2 Example and guideline (Informative). 39
Annex G – Compressed data format. 41
G.1 General aspects of the compressed data format specification . 41
G.1.1 Marker assignments . 41
G.1.2 JPEG-LS preset parameters specification syntax. 41
Annex H – Control procedures for extensions. 48
H.1 Control procedure for encoding a restart interval. 48
H.2 Control procedure for encoding a minimum coded unit (MCU) with fixed length code (FLC) . 48
Annex I – Conformance tests. 51
I.1 Test images . 51
I.1.1 Source images . 51
I.1.2 Compressed image data. 51
I.1.3 Test image formats. 51
Annex J – Patents . 53
J.1 List of patents. 53
Annex K – Bibliography. 55
iv © ISO/IEC 2003 – All rights reserved
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) and IEC (the International Electrotechnical
Commission) form the specialized system for worldwide standardization. National bodies that are members of
ISO or IEC participate in the development of International Standards through technical committees
established by the respective organization to deal with particular fields of technical activity. ISO and IEC
technical committees collaborate in fields of mutual interest. Other international organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO and IEC, also take part in the work. In the field of information
technology, ISO and IEC have established a joint technical committee, ISO/IEC JTC 1.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of the joint technical committee is to prepare International Standards. Draft International
Standards adopted by the joint technical committee are circulated to national bodies for voting. Publication as
an International Standard requires approval by at least 75 % of the national bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO and IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/IEC 14495-2 was prepared jointly by Joint Technical Committee ISO/IEC JTC 1, Information technology,
Subcommittee SC 29, Coding of audio, picture, multimedia and hypermedia information, in collaboration with
ITU-T. The identical text is published as ITU-R Recommendation T.870.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO/IEC 14495-2:2002), which has been technically
revised.
ISO/IEC 14495 consists of the following parts, under the general title Information technology — Lossless and
near-lossles compression of continuous-tone still images:
— Part 1: Baseline
— Part 2: Extensions
© ISO/IEC 2003 – All rights reserved v
INTERNATIONAL STANDARD
ITU-T RECOMMENDATION
Information technology – Lossless and near-lossless compression of
continuous-tone still images: Extensions
1 Scope
This Recommendation | International Standard defines a set of lossless (bit-preserving) and nearly lossless (where the
error for each reconstructed sample is bounded by a predefined value) compression methods for coding continuous-tone
(including bi-level), gray-scale, or colour digital still images.
This Recommendation | International Standard:
– specifies extensions (including arithmetic coding, extension of near lossless coding, extension of
prediction and extension of Golomb coding) to processes for converting source image data to
compressed image data;
– specifies extensions to processes for converting compressed image data to reconstructed image data
including an extension for sample tranformation for inverse colour transforms;
– specifies coded representations for compressed image data;
– provides guidance on how to implement these processes in practice.
2 Normative references
The following Recommendations and International Standards contain provisions which, through references in this text,
constitute provisions of this Recommendation | International Standard. At the time of publication, the editions indicated
were valid. All Recommendations and Standards are subject to revision, and parties to agreements based on this
Recommendation | International Standard are encouraged to investigate the possibility of applying the most recent
edition of the Recommendations and Standards listed below. Members of IEC and ISO maintain registers of currently
valid International Standards. The Telecommunication Standardization Bureau of the ITU maintains a list of currently
valid ITU-T Recommendations.
2.1 Identical Recommendations | International Standards
– CCITT Recommendation T.81 (1992) | ISO/IEC 10918-1:1994, Information technology – Digital
compression and coding of continuous-tone still images: Requirements and guidelines.
– ITU-T Recommendation T.83 (1994) | ISO/IEC 10918-2:1995, Information technology – Digital
compression and coding of continuous-tone still images: Compliance testing.
– ITU-T Recommendation T.84 (1996) | ISO/IEC 10918-3:1997, Information technology – Digital
compression and coding of continuous-tone still images: Extensions.
– ITU-T Recommendation T.87 (1998) | ISO/IEC 14495-1:2000, Information technology – Lossless and
near-lossless compression of continuous-tone still images: Baseline.
2.2 Additional references
– ISO/IEC 646:1991, Information technology – ISO 7-bit coded character set for information interchange.
– ISO 5807:1985, Information processing – Documentation symbols and conventions for data, program
and system flowcharts, program network charts and system resources charts.
– ISO/IEC 9899:1999, Programming languages – C.
ITU-T Rec. T.870 (03/2002) 1
3 Definitions, abbreviations, symbols and conventions
3.1 Definitions
For the purposes of this Recommendation | International Standard, the following definitions apply in addition to the
definitions used in ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1.
3.1.1 arithmetic encoder: An embodiment of an arithmetic encoding procedure.
3.1.2 arithmetic encoding: A procedure which encodes a sample as a binary representation of the sequence of
previously encoded samples by means of a recursive subdivision of a unit interval.
3.1.3 arithmetic decoder: An embodiment of an arithmetic decoding procedure.
3.1.4 arithmetic decoding: A procedure which recovers source data from an encoded bit stream produced by an
arithmetic encoder.
3.1.5 binary context: Context used to determine the binary arithmetic coding of the present binary decision.
3.1.6 binary decision: Choice between two alternatives.
3.1.7 colour transform: A procedure for sample transformation for inverse colour transform.
3.1.8 sign flipping: The procedure which reverses the sign of a prediction error according to accumulated
prediction errors.
3.1.9 symbol packing: A procedure which may be applied to source images in which sample values are sparsely
distributed.
3.1.10 visual quantization: An extended function of near-lossless coding which enables to change the difference
bound according to the context.
3.2 Abbreviations
In additions to the abbreviations used in ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1, the abbreviations used in this
Recommendation | International Standard are listed below.
FLC Fixed length code
LPS Less probable symbol
MPS More probable symbol
3.3 Symbols
In addition to the symbols used in ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1, the symbols used in this Recommendation |
International Standard are listed below. A convention is used that parameters which are fixed in value during the
encoding of a scan are indicated in boldface capital letters, and variables which change in value during the encoding of
a scan are indicated in italicised letters.
Areg current numerical-line interval being renormalized
ArithmeticEncode() a function in the C programming language
Av[0.30] 31 constants corresponding to LPS probability estimate
Avd auxiliary variable storing modified Av
BASIC_T1, BASIC_T2, BASIC_T3, BASIC_T4 basic default threshold values
Bin binary decision
Buf [0.1] bytes stored to avoid carry-over propagation to the encoded bit stream
Creg value of code register storing the trailing bits of the encoded bit stream
ENT indication of the coding process used for the scan
Flag[0.MAXVAL] MAXVAL+1 flags which indicate if corresponding sample values already occurred
2 ITU-T Rec. T.870 (03/2002)
GetBinaryContext() a function in the C programming language
GetByte() a function in the C programming language
GetGolombk() a function in the C programming language
Hd auxiliary variable storing an integer value corresponding to a half of the full range but shifted
according to the size of the current interval
LPScnt[0.MAXS] accumulated occurrence count of the LPS (less probable symbol) at each binary context
MAXcnt threshold value at which MLcnt and LPScnt are halved
MAXS maximum index of binary contexts
MLcnt[0.MAXS] accumulated occurrence count of each binary context
MPSvalue[0.MAXS] sense of the MPS (more probable symbol) at each binary context
nearq context-dependent difference bound for near-lossless coding using visual quantization
NEARRUN difference bound for near-lossless coding in run mode
NMCU number of MCUs
Prob LPS probability estimated from MLcnt and LPScnt
Qx the (quantized) value of a sample to be encoded with fixed length code
S index for binary contexts
SOF JPEG-LS frame marker for this extension
SPf [0.RANGE] RANGE+1 flags indicating if corresponding mapped error values already occurred
SPm[0.RANGE] mapping table of MErrval or EMErrval for symbol packing
SPt the smallest positive integer greater than all mapped error values that occurred in the scan up to
this point
SPx number of the different mapped error values that already occurred
T1, T2, T3 thresholds for local gradients
T4 threshold for an additional local gradient
TEMErrval auxiliary variable storing EMErrval
Th[0.29] threshold to determine suitable value of Av
TMErrval auxiliary variable storing MErrval
TQ visual quantization threshold
wct number of bits by which Areg is shifted
Zerograd flag indicating local gradients are all zero
4 General
The purpose of this clause is to give an overview of this Recommendation | International Standard.
This Recommendation | International Standard defines extensions to the elements specified in ITU-T Rec. T.87 |
ISO/IEC 14495-1. Extensions which pertain to encoding or decoding are defined as procedures which may be used in
combination with the encoding and decoding processes of ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1. This Recommendation |
International Standard also defines extensions to the compressed data formats, i.e., interchange. Each encoding or
decoding extension shall only be used in combination with particular coding processes and only in accordance with the
requirements set forth herein. These extensions are backward compatible in the sense that decoders which implement
these extensions will also support configuration subsets that are currently defined by ITU-T Rec. T.87 |
ISO/IEC 14495-1.
ITU-T Rec. T.870 (03/2002) 3
4.1 Extensions specified by this Recommendation | International Standard
The following extensions are specified:
– An extension which provides for arithmetic coding. This extension will provide higher compression
ratio, especially with high-skew images.
– An extension which provides for variable near-lossless coding. This extension will provide a wider
variety of possible nearly lossless reconstructions of a source image than ITU-T Rec. T.87 |
ISO/IEC 14495-1. There are two types of variable near-lossless coding, depending on whether the
difference bound is changed:
a) according to its context; or
b) in vertical direction.
– An extension which provides for a modified prediction procedure in source images in which sample
values are sparsely distributed.
– An extension which provides for a modified Golomb coding procedure. This modification avoids
possible expansion of compressed image data, and improves coding efficiency by eliminating code
words that are not used.
– An extension which provides for fixed length coding.
– An extension which provides for a modified sample transformation process. This extension can be used
to define inverse colour transforms in order to achieve greater efficiency by compressing a source image
in a different colour representation.
The following subclauses describe these extensions in greater detail.
4.1.1 Encoding with arithmetic coding
In JPEG-LS baseline, specified in ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1, simple but efficient coding is achieved by the
combination of Golomb coding (regular mode) and the run mode. However, for some very high-skewed image data
such as computer generated images, the compression efficiency is affected by the use of symbol-by-symbol coding in
contexts that present highly skewed distributions. Therefore, coding procedures based on arithmetic coding are
specified in this Recommendation | International Standard as an extended function, which enables alphabet extension
for every context (rather than only in run mode) and provides higher compression performance with a moderate increase
of the coder complexity.
The arithmetic coder adopted in this Recommendation | International Standard is characterized by its fast
multiplication-free arithmetic operation and radix-255 representation. The details are described in Annex A and B.
4.1.2 Extension of near-lossless coding
The extension of the near-lossless coding capabilities of ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1 is to allow the NEAR
parameter to vary during the process of encoding a source image. There are two types of variable near-lossless coding,
serving two different purposes.
4.1.2.1 Visual quantization
Visual quantization takes into account the human visual system by primarily performing the quantization in high
activity regions of the image where the activity may mask for the quantization noise. Therefore, by extending the near-
lossless coding capabilities of ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1 so that the NEAR parameter can change according
to its context, it becomes possible to provide reconstructed images whose distance from the source image is between
those obtained with compression schemes using NEAR = n and NEAR = n + 1, where n denotes a non-negative integer.
4.1.2.2 Re-specification of NEAR value
This type of variable near-lossless coding can vary the NEAR parameter according to the vertical direction. The main
purpose of this extension of the near-lossless coding capabilities of ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1 is to provide a
mechanism by which an encoder can change the value of NEAR according to the observed compressibility of the
source image, which is useful to control the total length of compressed image data within some specified amount. By
this extension, an encoder can compress a source image to less than a pre-specified size with a single sequential pass
over the image. The capability is valuable to applications which utilize a fixed-size compressed image memory.
4 ITU-T Rec. T.870 (03/2002)
4.1.3 Extension of prediction
The prediction and error coding procedure specified in ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1 is not suitable for images
with sparse histograms, such as limited colour images or fewer-bit images expressed by byte form. These images
contain only a subset of the possible sample values in each component, and the edge-detecting predictor specified in
code segment A.5 of ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1 would tend to concentrate the value of the prediction errors
into a reduced set. However, the prediction correction procedure specified in code segment A.6 of ITU-T Rec. T.87 |
ISO/IEC 14495-1 tends to spread these values over the entire range. In addition, the Golomb coding procedure would
assign short code words to small prediction errors, even those that do not occur in the image component.
The goal of this extension is to modify the prediction procedure in order to alleviate this unwanted effect by checking
the occurrence of the corrected predicted value Px in the past. This extension also provides a modified coding procedure
to improve the coding efficiency for these images.
4.1.4 Extension of Golomb coding
In addition to the specification of Golomb coding defined in ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1, two modifications are
incorporated in this Recommendation | International Standard as follows:
4.1.4.1 Golomb code completion
More effective usage of Golomb code words is specified in this Recommendation | International Standard, in which the
final bit "1" in the longest possible unary representation used in a Golomb code, which is redundant, shall be omitted.
This procedure improves the coding efficiency especially in cases in which this Recommendation | International
Standard is also applied to bi-level images.
4.1.4.2 Omission of run interruption sample coding
In cases in which this Recommendation | International Standard is also applied to bi-level images and the mode is not
sample interleaved, the encoding of the run interruption sample is superfluous and shall be omitted.
4.1.5 Fixed length coding
In this Recommendation | International Standard, a procedure to avoid situations in which the compressed image data is
larger than the source image data is incorporated. The values of image samples, or the quantized values in near-lossless
coding, are encoded with a fixed length code. The region in a scan to be encoded with a fixed length code is specified
by appending a marker indicating the beginning of the fixed length coding and the end of the fixed length coding after
an appropriate MCU.
4.1.6 Sample transformation for inverse colour transforms
In this Recommendation | International Standard, a procedure for sample transformation is provided, in addition to the
ones defined in ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1. This procedure uses corresponding values of decoded samples in
the various components, to reconstruct the source image data, which is of the same precision as the encoded data. The
goal of this extension is to facilitate the use of this Recommendation | International Standard in conjunction with colour
transforms to improve coding efficiency.
4.2 Descriptions of extended functions
The coding procedure specified in Annex A of ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1 is referred to as baseline coding
process. The newly introduced coding procedure, modified from the baseline coding process, is referred to as
arithmetic-based process. The context modelling for the arithmetic-based coding process is described in Annex A, and
the arithmetic coding procedure of a binary symbol for the given context is described in Annex B. The functions
outlined in 4.1.2, 4.1.3 and 4.1.6 can be used on either arithmetic-based coding process or baseline coding process. The
functions outlined in 4.1.4 and 4.1.5 can be used only in baseline coding process. All the extended functions are
optional and the combinations of the extended functions are arbitrary under this general rule.
The use of the extended functions outlined in 4.1.2 and 4.1.3 in conjunction with the arithmetic-based coding process is
also described in Annex A. The use of the extended functions outlined in 4.1.2 and 4.1.3 in conjunction with the
baseline coding process is described in Annex D by referring to the differences with respect to the coding process of the
non-extended functions described in ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1. The functions outlined in 4.1.4 are also
described in Annex D.
The extended functions outlined in 4.1.5 are described in Annex E. The extended functions outlined in 4.1.6 on both
arithmetic-based and baseline coding are described in Annex F.
ITU-T Rec. T.870 (03/2002) 5
The contents of the annexes for extended functions are summarized in Table 1.
Table 1 – Combination of extended functions and corresponding annex
Extended Extension of Extension of Arithmetic Extension of Fixed length Colour
functions near-lossless prediction coding Golomb coding transform
coding procedure coding
Coding process
Baseline coding process Annex D Annex D Annex D Annex E
Annex F
Arithmetic-based
Annex A Annex A Annex B
coding process
5 Interchange format requirements
The interchange format is the coded representation of compressed image data for exchange between application
environments.
The interchange format requirements are that any compressed image data represented in interchange format shall
comply with the syntax and code assignments appropriate for the coding process and extensions selected, as defined in
Annex C of ITU-T Rec. 87 | ISO/IEC 14495-1 and Annex G.
6 Encoder requirements
An encoding process converts source image data to compressed image data. ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1
specifies baseline coding processes. This Recommendation | International Standard defines arithmetic-based coding
process and encoding extensions which may be used in combination with baseline coding process or arithmetic-based
coding process.
An extended encoder is an embodiment of one (or more) of the encoding processes specified in this Recommendation |
International Standard or ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1 used in combination with one or more of the encoding
extensions specified herein. In order to comply with this Recommendation | International Standard, an extended encoder
shall satisfy at least one of the following two requirements.
An extended encoder shall:
a) convert source image data to compressed image data which conform to the interchange format syntax
specified in Annex G;
b) convert source image data to compressed image data which comply with the abbreviated format for
compressed image data syntax specified in Annex G.
Conformance tests for the above requirements are specified in clause 8.
NOTE – There is no requirement in this Recommendation | International Standard that any encoder which embodies one of the
encoding processes and extensions shall be able to operate for all ranges of the parameters which are allowed. An encoder is only
required to meet the applicable conformance tests, and to generate the compressed data format according to Annex G for those
parameter values which it does use.
7 Decoder requirements
A decoding process converts compressed image data to reconstructed image data. Since the decoding process is
uniquely defined by the encoding process, there is no separate normative definition of the decoding processes. The
values of samples output by the decoding process are used as vector components in an inverse colour transform. The
inverse colour transform is specified in Annex F. If no transform is specified for a sample component, then the colour-
transformed sample value is identical to the sample value output by the decoding process. In this case, an inverse point
transform may also be applied (see 4.3.2 of ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1). A subsequent sample mapping
procedure uses the value of each sample output by the inverse colour transform procedure to map each sample value to
sample-mapped value using the mapping tables specified for that sample component in Annex C of ITU-T Rec. T.87 |
ISO/IEC 14495-1. Again, if no table is specified for that sample component, then the sample-mapped value is identical
to the colour-transformed sample value (after possible inverse point transform).
6 ITU-T Rec. T.870 (03/2002)
A decoder is an embodiment of the decoding process implicitly specified by the encoding process as specified in ITU-T
Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1 and this Recommendation | International Standard, followed by the embodiment of the
sample transformation process defined above. In order to comply with this Recommendation | International Standard, an
extended decoder shall satisfy all three of the following requirements.
An extended decoder shall:
a) convert to reconstructed image data any compressed image data with parameters within the range
supported by the application, and which comply with the interchange format syntax specified in
Annex G. In the reconstructed image data output by the embodiment of the decoding process (before
sample transform), the values of each sample shall be identical to the reconstructed values defined in the
encoding process;
b) accept and properly store any table-specification data which conform to the abbreviation format for
table-specification data syntax specified in Annex C of ITU-T Rec. T.87 | ISO/IEC 14495-1;
c) convert to reconstructed image data any compressed image data with parameters within the range
supported by the application, and which conforms to the abbreviated format for compressed image data
syntax specified in Annex G, provided that the table specification data required for sample mapping has
previously been installed in the decoder.
NOTE – There is no requirement in this Recommendation | International Standard that any decoder which embodies one of the
decoding processes and extensions shall be able to operate for all ranges of the parameters which are allowed. A decoder is only
required to meet the applicable conformance tests, and to decode the compressed image data format specified in Annex G for
those parameter values which it does use.
8 Conformance testing for extensions
8.1 Purpose
The conformance tests specified in this Recommendation | International Standard are intended to increase the likelihood
of compressed image data interchange by specifying a range of tests for both encoders and decoders. The tests are not
exhaustive tests of the respective functionality, and hence do not guarantee complete interoperability between
independently implemented encoders and decoders. The main purpose of these conformance tests is to verify the
validity of encoding and decoding process implementations, and the corresponding compressed image data. It is not an
objective of these tests to carry out extensive verification of the interchange format or marker segment syntax. The
marker segment syntax follows closely the interchange formats specified in Annex B of ITU-T Rec. T.81 |
ISO/IEC 10918-1, and testing procedures similar to those specified in ITU-T Rec. T.83 | ISO/IEC 10918-2 can be used
for the purpose of verifying interchange format and marker segment syntax.
The tests are based on a set of test images which are incorporated into this specification in digital form.
8.2 Encoder conformance tests
Encoders are tested by encoding a source test image (see Annex I) using the encoder under test, and then comparing the
compressed image data produced by the encoder to the compressed image data listed in Table I.2. The coded data
segments of the compressed image data shall match those of the compressed image data in Table I.2.
The encoding shall be carried out for each of the tests listed in Table I.2 using the test images listed in the "Source
Image" column, and using the parameters specified in the table. Restart markers shall not be inserted. The encoder
testing procedure is illustrated in Figure 1.
NOTE – This testing is restricted to conformance of the coded data segments only, excluding marker segments (as different
marker segments may represent the same coding parameters).
The above conformance tests shall be performed without sample mapping and with Pt = 0.
8.3 Decoder conformance tests
Decoders are tested by decoding compressed test image data (see Annex I) using the decoder under test and comparing
the reconstructed image to the corresponding source test image. The image reconstructed by the decoder under test shall
exactly match the source test image in the case of lossless coding (NEAR = 0). In the case of near-lossless coding
(NEAR > 0), the image reconstructed by the decoder under test shall be the source image data with NEAR for all
samples.
ITU-T Rec. T.870 (03/2002) 7
START
Input source test
image
Set encoder
parameters
Encode with
encoder under test
Compare with
compressed test
image data
No
Match
exactly?
Yes
No
All
FAIL
tests done?
T1610540-02
Yes
PASS
Figure 1 – Encoder testing procedure
8 ITU-T Rec. T.870 (03/2002)
The decoding conformance tests shall be carried out for each o
...
NORME ISO/CEI
INTERNATIONALE 14495-2
Deuxième édition
2003-04-01
Technologies de l'information —
Compression sans perte et quasi sans
perte d'images fixes à modelé continu:
Extensions
Information technology — Lossless and near-lossless compression of
continuous-tone still images: Extensions
Numéro de référence
ISO/CEI 14495-2:2003(F)
©
ISO/CEI 2003
ISO/CEI 14495-2:2003(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO/CEI 2003 — Tous droits réservés
ISO/CEI 14495-2:2003(F)
TABLE DES MATIÈRES
Page
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
2.1 Recommandations | Normes internationales identiques. 1
2.2 Autres références. 1
3 Définitions, abréviations, symboles et conventions. 2
3.1 Définitions. 2
3.2 Abréviations. 2
3.3 Symboles. 2
4 Généralités. 3
4.1 Extensions définies dans la présente Recommandation | Norme internationale. 4
4.1.1 Codage arithmétique . 4
4.1.2 Extension du codage quasi sans perte . 4
4.1.3 Extension de la prédiction. 5
4.1.4 Extension du codage de Golomb. 5
4.1.5 Codage au moyen d'un code de longueur fixe. 5
4.1.6 Transformation d'un échantillon lors de la transformée inverse des couleurs. 5
4.2 Description des fonctions étendues . 6
5 Prescriptions relatives au format d'échange. 6
6 Prescriptions relatives au codeur . 6
7 Prescriptions relatives au décodeur . 7
8 Essais de conformité pour les extensions . 7
8.1 Objet. 7
8.2 Essais de conformité des codeurs. 8
8.3 Essais de conformité des décodeurs . 9
Annexe A – Procédures fondées sur le codage arithmétique des images à composante unique . 10
A.1 Paramètres de codage et données d'image comprimées . 10
A.2 Initialisations et conventions. 10
A.2.1 Initialisations. 10
A.2.2 Conventions relatives aux figures . 12
A.3 Détermination du contexte . 12
A.3.1 Calcul des gradients locaux. 13
A.3.2 Détection des zones planes. 13
A.3.3 Quantification des gradients locaux . 13
A.3.4 Fusion des gradients quantifiés . 14
A.3.5 Réglage de la tolérance d'erreur dans le cas du codage quasi sans perte avec
quantification visuelle . 14
A.4 Prédiction . 14
A.4.1 Prédicteur de détection des bords. 14
A.4.2 Correction de la prédiction. 15
A.4.3 Calcul de l'erreur de prédiction . 16
A.4.4 Quantification de l'erreur dans le cas du codage quasi sans perte et calcul de la valeur
reconstituée . 16
A.4.5 Réduction modulo RANGE de l'erreur de prédiction. 17
A.5 Codage de l'erreur de prédiction. 17
A.5.1 Projection de l'erreur . 17
A.5.2 Mise en forme binaire de MErrval au moyen de l'arborescence des codes de Golomb . 17
A.5.3 Codage des erreurs projetées. 19
A.6 Mise à jour des variables. 19
A.6.1 Mise à jour . 19
A.6.2 Calcul du biais. 22
A.7 Succession des procédures de codage . 23
© ISO/CEI 2003 — Tous droits réservés iii
ISO/CEI 14495-2:2003(F)
Page
Annexe B – Codage arithmétique. 25
B.1 Procédures de codage arithmétique. 25
B.1.1 Principes du codage arithmétique binaire. 25
B.1.2 Procédures de codage arithmétique. 26
B.2 Procédures de décodage arithmétique . 29
B.2.1 Principes du décodage arithmétique binaire. 29
B.2.2 Procédures de décodage arithmétique . 29
Annexe C – Procédures fondées sur le codage arithmétique des images à composantes multiples. 31
C.1 Introduction. 31
C.2 Mode entrelacement de lignes. 31
C.2.1 Description. 31
C.2.2 Déroulement du processus . 31
C.3 Mode entrelacement d'échantillons . 32
C.3.1 Description. 32
C.3.2 Déroulement du processus . 32
C.4 Unité codée minimale . 32
Annexe D – Fonctions étendues destinées au modèle de codage de base. 33
D.1 Extensions du codage quasi sans perte. 33
D.1.1 Codage quasi sans perte avec quantification visuelle. 33
D.1.2 Codage quasi sans perte avec réitération de la spécification de la valeur NEAR. 33
D.2 Extensions de la prédiction appliquées au modèle de codage de base . 34
D.2.1 Initialisations. 34
D.2.2 Correction de la prédiction. 34
D.2.3 Tassement des symboles . 35
D.2.4 Mise à jour des variables. 35
D.2.5 Codage d'un échantillon d'interruption de plage . 36
D.2.6 Succession des procédures de codage . 36
D.3 Extension du codage de Golomb. 37
D.3.1 Terminaison du code de Golomb . 37
D.3.2 Traitement de l'interruption de plage pour qbpp=1 . 38
Annexe E – Codage de longueur fixe . 39
E.1 Introduction. 39
E.2 Codage au moyen d'un code de longueur fixe. 39
Annexe F – Transformation d'un échantillon lors de la transformée inverse des couleurs. 40
F.1 Transformée inverse des couleurs . 40
F.2 Exemple et directive (informative). 41
Annexe G – Format de données comprimées . 44
G.1 Généralités concernant la spécification du format de données comprimées . 44
G.1.1 Attribution des marqueurs. 44
G.1.2 Syntaxe de la spécification des paramètres prédéfinis de format JPEG-LS . 44
Annexe H – Procédures de commande des extensions . 52
H.1 Procédure de commande du codage d'un intervalle de reprise. 52
H.2 Procédure de commande du codage d'une unité codée minimale au moyen d'un code de longueur
fixe . 52
Annexe I – Essais de conformité . 55
I.1 Images d'essai. 55
I.1.1 Images source. 55
I.1.2 Données d'image comprimées. 55
I.1.3 Formats des images d'essai. 56
Annexe J – Brevets . 58
J.1 Liste des brevets. 58
Annexe K – Bibliographie . 60
iv © ISO/CEI 2003 — Tous droits réservés
ISO/CEI 14495-2:2003(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) et la CEI (Commission électrotechnique internationale)
forment le système spécialisé de la normalisation mondiale. Les organismes nationaux membres de l'ISO ou
de la CEI participent au développement de Normes internationales par l'intermédiaire des comités techniques
créés par l'organisation concernée afin de s'occuper des domaines particuliers de l'activité technique. Les
comités techniques de l'ISO et de la CEI collaborent dans des domaines d'intérêt commun. D'autres
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO et la CEI
participent également aux travaux. Dans le domaine des technologies de l'information, l'ISO et la CEI ont créé
un comité technique mixte, l'ISO/CEI JTC 1.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale du comité technique mixte est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de
Normes internationales adoptés par le comité technique mixte sont soumis aux organismes nationaux pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des
organismes nationaux votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO et la CEI ne sauraient être tenues pour
responsables de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO/CEI 14495-2 a été élaborée conjointement par le comité technique mixte ISO/CEI JTC 1, Technologies
de l'information, sous-comité SC 29, Codage du son, de l’image, de l’information multimédia et hypermédia,
en collaboration avec l'UIT-T. Le texte identique est publié en tant que Rec. UIT-T 870.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO/CEI 14495-2:2002), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
L'ISO/CEI 14495 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Technologies de
l’information — Compression sans perte et quasi sans perte d’images fixes à modelé continu:
Partie 1: Principes
Partie 2: Extensions
© ISO/CEI 2003 — Tous droits réservés v
ISO/CEI 14495-2:2003 (F)
NORME INTERNATIONALE
RECOMMANDATION UIT-T
Technologies de l'information – Compression sans perte et
quasi sans perte d'images fixes à modelé continu: extensions
1 Domaine d'application
La présente Recommandation | Norme internationale définit un ensemble de méthodes de compression pour le codage
d'images numériques fixes à modelé continu (notamment à deux niveaux), en gammes de gris ou en couleurs. Ces
méthodes sont dites sans perte, lorsque l'échantillon reconstitué reproduit au bit près l'échantillon de départ, ou quasi sans
perte, lorsque le niveau d'erreur afférent à chacun des échantillons reconstitués reste borné par une valeur définie au
préalable.
La présente Recommandation | Norme internationale contient:
− la spécification des extensions (destinées notamment au codage arithmétique, au codage quasi sans perte,
à la prédiction et au codage de Golomb) des processus de conversion des données d'image source en
données d'image comprimées;
− la spécification des extensions des processus de conversion des données d'image comprimées en données
d'image reconstituées, notamment une extension destinée à la transformation d'un échantillon lors de la
transformée inverse des couleurs;
− la spécification des représentations codées des données d'image comprimées;
− des conseils pratiques pour l'implémentation de ces processus.
2 Références normatives
Les Recommandations et Normes internationales suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui
y est faite, constituent des dispositions valables pour la présente Recommandation | Norme internationale. Au moment de
la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur. Toutes Recommandations et Normes sont sujettes à révision et
les parties prenantes aux accords fondés sur la présente Recommandation | Norme internationale sont invitées à
rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes des Recommandations et Normes indiquées ci-après.
Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur. Le Bureau de la
normalisation des télécommunications de l'UIT-T tient à jour une liste des Recommandations de l'UIT-T en vigueur.
2.1 Recommandations | Normes internationales identiques
– Recommandation CCITT T.81 (1992) | ISO/CEI 10918-1:1994, Technologies de l'information –
Compression numérique et codage des images fixes de nature photographique – Prescriptions et lignes
directrices.
– Recommandation UIT-T T.83 (1994) | ISO/CEI 10918-2:1995, Technologies de l'information –
Compression et codage numériques des images fixes à modelé continu: tests de conformité.
– Recommandation UIT-T T.84 (1996) | ISO/CEI 10918-3:1997, Technologies de l'information –
Compression et codage numériques des images fixes à modelé continu: extensions.
− Recommandation UIT-T T.87 (1998) | ISO/CEI 14495-1:2000, Technologies de l'information –
Compression sans perte et quasi sans perte d'images fixes à modelé continu – Principes.
2.2 Autres références
– ISO/CEI 646:1991, Technologies de l'information – Jeu ISO de caractères codés à 7 éléments pour
l'échange d'informations.
– ISO 5807:1985, Traitement de l'information – Symboles de documentation et conventions applicables aux
données, aux organigrammes de programmation et d'analyse, aux schémas des réseaux de programmes et
des ressources de système.
– ISO/CEI 9899:1990, Langages de programmation – C.
UIT-T Rec. T.870 (03/2002) 1
ISO/CEI 14495-2:2003 (F)
3 Définitions, abréviations, symboles et conventions
3.1 Définitions
Pour les besoins de la présente Recommandation | Norme internationale, il convient d'appliquer, outre les définitions
employées dans la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1, les définitions suivantes.
3.1.1 codeur arithmétique: matérialisation d'une procédure de codage arithmétique.
3.1.2 codage arithmétique: procédure qui permet le codage d'un échantillon sous la forme d'une représentation
binaire de la séquence des échantillons précédemment codés par une subdivision récursive de l'intervalle unitaire.
3.1.3 décodeur arithmétique: matérialisation d'une procédure de décodage arithmétique.
3.1.4 décodage arithmétique: procédure qui permet la reconstitution des données d'origine à partir d'un train binaire
codé produit par un codeur arithmétique.
3.1.5 contexte binaire: contexte employé pour déterminer le codage arithmétique binaire de la décision binaire
présente.
3.1.6 décision binaire: choix entre deux solutions.
3.1.7 transformée inverse des couleurs: processus de transformation d'un échantillon lors de la transformée inverse
des couleurs.
3.1.8 inversion de signe: processus qui assure l'inversion du signe d'une erreur de prédiction en fonction de la
totalité des erreurs de prédiction accumulées.
3.1.9 tassement des symboles: procédure qui peut être appliquée aux images source dans lesquelles les valeurs
d'échantillon sont clairsemées.
3.1.10 quantification visuelle: fonction étendue du codage quasi sans perte qui permet la modification de la limite de
la différence en fonction du contexte.
3.2 Abréviations
Outre les abréviations employées dans la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1, les abréviations suivantes sont utilisées
dans la présente Recommandation | Norme internationale.
FLC Code de longueur fixe (fixed length code)
LPS Symbole le moins probable (less probable symbol)
MPS Symbole le plus probable (more probable symbol)
3.3 Symboles
Outre les symboles employés dans la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1, les symboles suivants sont utilisés dans la
présente Recommandation | Norme internationale. Par convention, les paramètres dont la valeur reste fixe pendant le
codage d'un balayage sont indiquées en lettres majuscules grasses et les variables dont la valeur change au cours du
codage d'un balayage sont indiquées en caractères italiques.
Areg intervalle courant de lignes numériques, en cours de renormalisation
ArithmeticEncode() fonction du langage de programmation C
Av[0.30] 31 constantes correspondant à l'estimée de la probabilité de LPS (symbole le moins probable)
Avd variable auxiliaire emmagasinant les constantes Av modifiées
BASIC_T1, BASIC_T2, BASIC_T3, BASIC_T4 valeurs par défaut des seuils de base
Bin décision binaire
Buf [0.1] octets emmagasinés pour éviter la propagation d'un report vers le train binaire codé
Creg valeur du registre de codes emmagasinant les bits de fin du train binaire codé
ENT indication du processus de codage employé au cours du balayage
2 UIT-T Rec. T.870 (03/2002)
ISO/CEI 14495-2:2003 (F)
Flag[0.MAXVAL] MAXVAL+1 fanions indiquant si des valeurs d'échantillon correspondantes sont déjà apparues
GetBinaryContext() fonction du langage de programmation C
GetByte() fonction du langage de programmation C
GetGolombk() fonction du langage de programmation C
Hd variable auxiliaire emmagasinant une valeur entière correspondant à une moitié de la série
complète mais décalée en fonction de la grandeur de l'intervalle courant
LPScnt[0.MAXS] compte totalisateur des occurrences du symbole LPS dans chaque contexte binaire
MAXcnt valeur du seuil pour laquelle les comptes MLcnt et LPScnt sont divisés par deux
MAXS indice maximal des contextes binaires
MLcnt[0.MAXS] compte totalisateur des occurrences de chaque contexte binaire
MPSvalue[0.MAXS] sens du symbole MPS (symbole le plus probable) dans chaque contexte binaire
nearq limite de la différence en fonction du contexte pour le codage quasi sans perte utilisant la
quantification visuelle
NEARRUN limite de la différence pour le codage quasi sans perte en mode plage
NMCU nombre d'unités codées minimales (MCU, minimum coded unit)
Prob probabilité du symbole LPS, estimée à partir des comptes MLcnt et LPScnt
Qx valeur (quantifiée) d'un échantillon devant être codé au moyen d'un code de longueur fixe
S indice des contextes binaires
SOF marqueur de trame de format JPEG-LS pour cette extension
SPf [0.RANGE] fanions indiquant si des valeurs d'erreurs projetées correspondantes sont déjà apparues
SPm[0.RANGE] table de projection des valeurs MErrval ou EMErrval pour le tassement des symboles
SPt nombre entier positif le plus petit qui est supérieur à toutes les valeurs d'erreurs projetées,
apparues au cours du balayage jusqu'à ce point
SPx nombre des différentes valeurs d'erreurs projetées, déjà apparues
T1, T2, T3 seuils des gradients locaux
T4 seuil d'un gradient local supplémentaire
TEMErrval variable auxiliaire emmagasinant la valeur EMErrval
Th[0.29] seuil servant à la détermination de la valeur appropriée des constantes Av
TMErrval variable auxiliaire emmagasinant la valeur MErrval
TQ seuil de quantification visuelle
wct nombre de bits de décalage de l'intervalle Areg
Zerograd fanion indiquant que tous les gradients locaux sont nuls
4 Généralités
Le présent article a pour objet de donner un aperçu général de la présente Recommandation | Norme internationale.
La présente Recommandation | Norme internationale définit les extensions des éléments spécifiés dans la
Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1. Les extensions se rapportant au codage ou au décodage sont définies comme des
procédures qui peuvent être employées en association avec les processus de codage ou de décodage de la Rec. UIT-T
T.87 | ISO/CEI 14495-1. La présente Recommandation | Norme internationale définit aussi les extensions des formats de
UIT-T Rec. T.870 (03/2002) 3
ISO/CEI 14495-2:2003 (F)
données comprimées, à savoir les formats d'échange. Les extensions de codage ou de décodage ne doivent être utilisées
qu'en association avec des processus de codage donnés et en conformité avec les prescriptions qui y sont énoncées. Ces
extensions sont compatibles avec les définitions antérieures. Les décodeurs qui appliquent ces extensions prendront donc
aussi en charge les sous-ensembles de configurations qui sont actuellement définis dans la Rec. UIT-T T.87 |
ISO/CEI 14495-1.
4.1 Extensions définies dans la présente Recommandation | Norme internationale
Sont définies les extensions suivantes:
− une extension présentant le codage arithmétique. Cette extension permettra d'obtenir un taux de
compression plus élevé, en particulier en ce qui concerne les images à forte distorsion.
− une extension présentant le codage variable quasi sans perte. Cette extension fournira une variété plus
grande de reconstitutions possibles quasi sans perte d'une image d'origine autre qu'une image conforme à
la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1. Les types de codage variable quasi sans perte sont au nombre de
deux, selon que la limite de la différence est modifiée:
a) en fonction de son contexte; ou
b) verticalement.
− une extension présentant un processus modifié de prédiction des images source dans lesquelles les valeurs
d'échantillon sont clairsemées.
− une extension présentant une procédure modifiée du codage de Golomb. Cette modification permet
d'éviter une éventuelle expansion des données d'image comprimées et d'améliorer l'efficacité du codage au
moyen de l'élimination des mots de code inemployés.
− une extension présentant le codage au moyen d'un code de longueur fixe.
− une extension présentant un processus modifié de transformation d'un échantillon. Cette extension peut
être utilisée pour définir la transformée inverse des couleurs et accroître l'efficacité au moyen de la
compression d'une image source dans une représentation des couleurs différente.
Les paragraphes suivants décrivent ces extensions de manière plus détaillée.
4.1.1 Codage arithmétique
Selon les principes du format JPEG-LS énoncés dans la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1, un codage simple mais
efficace peut être réalisé en associant le mode plage au codage de Golomb (mode normal). Toutefois, pour certaines
données d'image très déformées, telles que celles d'images créées par ordinateur, l'efficacité de la compression peut pâtir
de l'emploi du codage symbole par symbole dans des contextes où les distributions sont très déformées. En raison de
cela, les procédures de codage fondées sur le codage arithmétique, définies dans la présente Recommandation | Norme
internationale, sont spécifiées en tant que fonction étendue qui permet une extension de l'alphabet dans tous les contextes
(plutôt qu'en mode plage seulement) et garantit un taux de compression plus élevé, la complexité du codeur n'augmentant
que modérément.
Le codeur arithmétique adopté dans la présente Recommandation | Norme internationale est caractérisé par une opération
arithmétique rapide sans multiplication et une représentation en base 255. Les détails sont donnés aux Annexes A et B.
4.1.2 Extension du codage quasi sans perte
L'extension des facultés de codage quasi sans perte, définies dans la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1, permet au
paramètre NEAR de varier au cours du processus de codage d'une image source. Les types de codage variable quasi sans
perte sont au nombre de deux et leurs objectifs sont différents.
4.1.2.1 Quantification visuelle
La quantification visuelle tenant compte du système de vision de l'homme se fait principalement dans des plages
d'intense activité de l'image où cette activité permet de masquer le bruit de la quantification. En conséquence, en étendant
les facultés de codage quasi sans perte, définies dans la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1, de manière que le
paramètre NEAR puisse varier en fonction de son contexte, il devient possible de fournir des images reconstituées qui se
situent, par rapport à l'image d'origine, à mi-chemin entre les images obtenues avec les procédés de compression pour les
paramètres NEAR = n et NEAR = n + 1, où n est un nombre entier non négatif.
4 UIT-T Rec. T.870 (03/2002)
ISO/CEI 14495-2:2003 (F)
4.1.2.2 Réitération de la spécification de la valeur NEAR
Ce type de codage variable quasi sans perte permet au paramètre NEAR de varier dans le sens vertical. La présente
extension des facultés de codage quasi sans perte, définies dans la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1, a pour principal
objet de fournir un mécanisme au moyen duquel un codeur peut modifier la valeur du paramètre NEAR en fonction de la
compressibilité observée de l'image source, ce qui permet de limiter la longueur totale des données d'image comprimées
à une longueur donnée. En effectuant un seul passage séquentiel sur l'image, un codeur peut, au moyen de la présente
extension, comprimer une image source de manière que sa taille soit inférieure à une taille définie au préalable. Cette
faculté sert aux applications qui emploient une mémoire d'image comprimée à taille fixe.
4.1.3 Extension de la prédiction
La procédure de prédiction et de codage des erreurs, spécifiée dans la Rec UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1, ne convient
pas aux images dont les histogrammes sont clairsemés, telles que les images à couleurs limitées ou les images à faible
nombre de bits, par pixel. Ces images ne contiennent dans chacune des composantes qu'un ensemble limité de valeurs
d'échantillon possibles, et le prédicteur de détection des bords, défini dans la Figure A.5 de la Rec. UIT-T T.87 |
ISO/CEI 14495-1, pourrait tenter de limiter la valeur des erreurs de prédiction à quelques valeurs, alors que la procédure
de correction de la prédiction, définie dans la Figure A.6 de la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1, pourrait essayer de
répartir ces valeurs sur l'entièreté de la gamme. En outre, la procédure de codage de Golomb pourrait attribuer des mots
de code courts à de petites erreurs de prédiction, même à celles qui ne se sont pas produites dans la composante d'image.
La présente extension a pour objet de modifier le processus de prédiction afin d'atténuer cet effet non souhaité, en
vérifiant l'occurrence dans le passé de la valeur prédite corrigée Px. Elle fournit aussi une procédure modifiée de codage
qui permet d'améliorer l'efficacité du codage de ces images.
4.1.4 Extension du codage de Golomb
Outre la spécification du codage de Golomb, définie dans la Rec UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1, les deux modifications
suivantes sont incorporées dans la présente Recommandation | Norme internationale:
4.1.4.1 Terminaison du code de Golomb
Un emploi plus efficace des mots de code de Golomb est défini dans la présente Recommandation | Norme
internationale, où le bit final "1" dans la représentation unaire la plus longue possible, employé dans un code de Golomb,
doit être omis en raison de sa redondance. Cette procédure améliore l'efficacité du codage, en particulier dans les cas où
la présente Recommandation | Norme internationale est aussi appliquée aux images à deux niveaux.
4.1.4.2 Omission du codage d'un échantillon d'interruption de plage
Dans les cas où la présente Recommandation | Norme internationale est aussi appliquée aux images à deux niveaux et
que le mode n'est pas le mode entrelacement d'échantillons, le codage de l'échantillon d'interruption de plage est superflu
et doit être omis.
4.1.5 Codage au moyen d'un code de longueur fixe
Dans la présente Recommandation | Norme internationale, une procédure a été incorporée afin d'éviter les situations dans
lesquelles les données d'image comprimées dépassent celles des images source. Les valeurs des échantillons d'image ou
les valeurs quantifiées lors du codage quasi sans perte sont codées au moyen d'un code de longueur fixe. La plage devant
être codée au cours d'un balayage au moyen d'un code de longueur fixe est définie par l'adjonction d'un marqueur qui
indique le début et la fin de ce codage après une unité MCU appropriée.
4.1.6 Transformation d'un échantillon lors de la transformée inverse des couleurs
Dans la présente Recommandation | Norme internationale, un processus de transformation d'un échantillon, venant
s'ajouter aux processus qui sont définis dans la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1, est prévu. En utilisant les valeurs
correspondantes des échantillons décodés dans les diverses composantes, cette procédure permet de reconstituer les
données d'image source avec une précision égale à celle des données codées. La présente extension a pour objet de
faciliter l'emploi de la présente Recommandation | Norme internationale en association avec la transformée inverse des
couleurs afin d'améliorer l'efficacité du codage.
UIT-T Rec. T.870 (03/2002) 5
ISO/CEI 14495-2:2003 (F)
4.2 Description des fonctions étendues
La procédure de codage définie à l'Annexe A de la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1 est appelée processus de codage
de base. La procédure de codage nouvellement introduite, qui consiste en une modification du processus de codage de
base est dénommée processus de codage arithmétique. La modélisation du contexte dans le cas du processus de codage
arithmétique est décrite à l'Annexe A, tandis que la procédure de codage arithmétique d'un symbole binaire dans un
contexte donné est décrite à l'Annexe B. Les fonctions définies dans les § 4.1.2, 4.1.3 et 4.1.6 peuvent être utilisées soit
pour le processus de codage arithmétique, soit pour le processus de codage de base, alors que les fonctions qui sont
définies dans les § 4.1.4 et 4.1.5 ne peuvent être employées que pour le processus de codage de base. Toutes les
fonctions étendues sont en option et leurs combinaisons sont arbitraires en vertu de la présente règle générale.
L'emploi des fonctions étendues définies dans les § 4.1.2 et 4.1.3 en association avec le processus de codage arithmétique
est aussi décrit à l'Annexe A, tandis que leur emploi en association avec le processus de codage de base est décrit à
l'Annexe D, où sont mentionnées les différences par rapport au processus de codage des fonctions non étendues, décrites
dans la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1. Les fonctions définies au § 4.1.4 sont aussi décrites à l'Annexe D.
Les fonctions étendues définies au § 4.1.5 sont décrites à l'Annexe E, tandis que celles qui sont définies au § 4.1.6 aussi
bien pour le codage arithmétique que pour le codage de base sont décrites à l'Annexe F.
La teneur des annexes portant sur les fonctions étendues est récapitulée dans le Tableau 1.
Tableau 1 −−−− Association des fonctions étendues et annexes y relatives
Fonction Extension du Extension de Procédure Extension du Codage au Inversion des
tendue codage quasi la prédiction de codage codage de moyen d'un couleurs
sans perte arithmétique Golomb code de
Processus longueur fixe
de codage
Processus de Annexe D Annexe D Annexe D Annexe E
codage de base
Annexe F
Processus de codage
Annexe A Annexe A Annexe B
arithmétique
5 Prescriptions relatives au format d'échange
Le format d'échange est la représentation codée des données d'image comprimées, destinée à l'échange entre
environnements d'application.
Les prescriptions en matière de format d'échange stipulent que toutes les données d'image comprimées représentées dans
le format d'échange doivent respecter la syntaxe et les attributions de codes appropriées au processus de codage et aux
extensions choisies, comme défini à l'Annexe C de la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1 et à l'Annexe G de la présente
Recommandation | Norme internationale.
6 Prescriptions relatives au codeur
Un processus de codage permet de convertir les données d'image source en données d'image comprimées. La Rec. UIT-T
T.87 | ISO/CEI 14495-1 définit les processus de codage de base. La présente Recommandation | Norme internationale
définit le processus de codage arithmétique et les extensions de codage qui peuvent être employées en association avec le
processus de codage de base ou le processus de codage arithmétique.
Un codeur étendu est un dispositif d'exécution d'un (ou de plusieurs) processus de codage décrits dans la présente
Recommandation | Norme internationale ou dans la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1, employés en association avec
une ou plusieurs extensions de codage qui y sont définies. Afin d'être conforme à la présente Recommandation | Norme
internationale, un codeur étendu doit satisfaire à au moins l'une des prescriptions suivantes.
Il doit:
a) convertir les données d'image source en données d'image comprimées qui sont conformes à la syntaxe du
format d'échange, décrite à l'Annexe G;
b) convertir les données d'image source en données d'image comprimées qui sont conformes au format
abrégé de la syntaxe des données d'image comprimées, décrit à l'Annexe G.
6 UIT-T Rec. T.870 (03/2002)
ISO/CEI 14495-2:2003 (F)
Des essais de conformité pour les prescriptions susmentionnées sont donnés à l'article 8.
NOTE – La présente Recommandation | Norme internationale ne contient aucune prescription stipulant que les codeurs qui
exécutent l'un des processus de codage ou l'une des extensions doivent être en mesure de le faire pour tous les intervalles des
paramètres autorisés. Il est seulement prescrit que le codeur doit satisfaire aux essais de conformité applicables et doit produire
pour les valeurs de paramètres qu'il utilise le format de données comprimées conformément à l'Annexe G.
7 Prescriptions relatives au décodeur
Un processus de décodage permet de convertir les données d'image comprimées en données d'image reconstituées.
Puisque le processus de décodage est défini sans ambiguïté à partir du processus de codage, les processus de décodage ne
font pas l'objet d'une définition normative distincte. Les valeurs des échantillons obtenues au moyen du processus de
décodage sont employées comme composantes vectorielles dans la transformée inverse des couleurs. Celle-ci est définie
à l'Annexe F. Si aucune transformée inverse n'est définie pour une composante d'échantillon, alors la valeur de
l'échantillon à couleurs transformées est identique à la valeur de l'échantillon obtenue au moyen du processus de
décodage. Dans ce cas, une transformation point inverse peut aussi être effectuée (voir § 4.3.2 de la Rec. UIT-T T.87 |
ISO/CEI 14495-1). Une procédure ultérieure de projection d'échantillons utilise les valeurs des échantillons obtenues au
moyen de la procédure de transformée inverse des couleurs pour procéder à l'application de chacune des valeurs des
échantillons sur la valeur de l'échantillon projeté, en employant les tables de projection qui sont données à l'Annexe C de
la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1 pour cette composante d'échantillon. A nouveau, si aucune table n'est indiquée
pour cette composante d'échantillon, alors la valeur de l'échantillon projeté est identique à celle de l'échantillon à
couleurs transformées (après une éventuelle transformation point inverse).
Un décodeur est un dispositif qui permet d'exécuter un processus de décodage implicitement défini à partir du processus
de codage comme décrit dans la Rec. UIT-T T.87 | ISO/CEI 14495-1 et dans la présente Recommandation | Norme
internationale, et d'exécuter ensuite le processus de transformation d'un échantillon, défini ci-dessus. Afin de respecter la
présente Recommandation | Norme internationale, un décodeur étendu doit satisfaire aux trois prescriptions suivantes:
Il doit:
a) convertir en données d'image reconstituées, les paramètres étant situés dans l'intervalle pris en charge par
l'application, les données d'image comprimées qui sont conformes à la syntaxe du format d'échange
définie à l'Annexe G. Dans les données d'image reconstituées obtenues au moyen du processus de
décodage (avant la transformation de l'échantillon), les valeurs de chaque échantillon doivent être
identiques aux valeurs reconstit
...
Questions, Comments and Discussion
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