JPEG XR 编解码器概述

  • 项目

本机 JPEG XR 编解码器可通过 Windows 映像组件 (WIC) 获取。 编解码器支持的 JPEG XR 格式专为消费者和专业数字摄影而设计。

JPEG XR 格式的压缩效率是原始 JPEG 格式的两倍，压缩伪像不太明显。 JPEG XR 的功能包括：

  • 支持单色、RGB、CMYK 和 n 通道图像
  • 8 位、16 位和 32 位整数格式
  • 高动态范围、宽色域格式，使用固定点或浮点颜色值
  • 渐进式解码
  • 使用相同的压缩算法进行有损或无损编码
  • 支持对大图像中感兴趣的区域进行解码

JPEG XR 格式在以下标准文档中定义：

  • ITU-T.832： 信息技术 – JPEG XR 图像编码系统 – 图像编码规范
  • ISO/IEC 29199-2：2010： 信息技术 — JPEG XR 图像编码系统 — 第 2 部分：图像编码规范

JPEG XR 标准主要基于 HD 照片 格式，但这两种格式之间存在一些差异。 在 Windows 8 中，HD 照片编解码器已更新为支持 JPEG XR。 编码器现在始终输出符合 JPEG XR 的位流。 解码器可以解码 JPEG XR 和 HD 照片图像。

与 HD Photo 编解码器相比，JPEG XR 编解码器的性能已得到重大改进。 例如，亚分辨率图像解码（如缩略图生成）以及低分辨率图像解码已得到改进。 建议使用 JPEG XR 格式，而不是 HD 照片格式。

编解码器信息

组件 说明
文件扩展名 “jxr”和“wdp”
容器 GUID GUID_ContainerFormatWmp
解码器 GUID CLSID_WICWmpDecoder
编码器 GUID CLSID_WICWmpEncoder
配置文件支持 编码器和解码器最多支持主配置文件和最高级别 128。

 

编解码器功能

高动态范围

JPEG XR 支持使用浮点或定点颜色的高动态范围图像。 在这些颜色格式中，像素的数值范围大于可见范围，因此可以在中间处理阶段调整高于或低于可见范围的颜色。

  • 定点：在定点表示形式中，0 表示黑色，1.0 表示最大饱和度。 JPEG XR 编解码器支持 16 位和 32 位定点格式。 对于 16 位，1.0 = 0x2000h，这为可见范围 [0...1] 提供 13 位。 总范围是 –4.0 到 +3.999，并且是线性映射的。 对于 32 位、1.0 = 0x010000000h，可见范围是 24 位，总范围是 –128 到 +127.999。
  • 浮点：在浮点表示中，0 表示黑色，1.0 表示最大饱和度。 JPEG XR 编解码器支持 16 位和 32 位浮点格式。

磁贴

可以将框架分区为称为 磁贴的矩形子区域。 磁贴是图像的一个区域，其中包含宏块的矩形数组。 使用磁贴可以解码图像的区域，而无需处理整个图像。

在编码期间，通过设置 HorizontalTileSlices 和 VerticalTileSlices 属性来选择磁贴数。 最小磁贴大小为 16 × 16 像素。 编码器调整磁贴数以保持此限制。 每个磁贴都有关联的存储和处理开销，因此应考虑特定方案所需的磁贴数。

图像流输出

JPEG-XR 标准定义了 JPEG-XR 文件的两个部分：

  • 标准正文中定义的图像位流。
  • 映像容器。 该文件包含 Exif 和 XMP 元数据，并在标准的附件 A 中定义。

标准允许将图像流嵌入到另一种类型的文件容器中。 编码器支持仅流模式，该模式输出没有映像容器的原始映像位流。 应用程序可以以其他某种容器格式存储位流。

若要启用仅流模式，请设置 StreamOnly 属性。

图像质量设置

多个编解码器属性控制编码器输出图像的质量。

若要使用 “质量”、“ 重叠”和 “子采样 ”属性，请将 UseCodecOptions 属性设置为 “VARIANT_TRUE”。

如果 UseCodecOptionsVARIANT_FALSE (VARIANT_FALSE 为默认) 编码器使用 ImageQuality 属性。 编码器通过查找表将 ImageQuality 的值映射到 质量、 重叠和 子采样 。

编码器不支持 CompressionQuality 属性。

压缩域转码

JPEG XR 编解码器可以执行某些图像转换，而无需实际解码压缩的数据并重新编码。 压缩域操作非常高效，可避免在解码和重新编码有损压缩图像时出现的任何额外质量损失。

支持以下压缩域操作：

  • 裁剪图像的区域。
  • 旋转或翻转图像。
  • 放弃频率数据以创建较小的图像文件。
  • 在空间顺序和频率顺序之间重新组织图像。

如果源图像是 JPEG XR 图像，JPEG XR 编码器会尽可能使用压缩域转码。 当编码器执行压缩域操作时，它会忽略以下编解码器属性：AlphaQuality、ImageQuality、InterleavedAlpha、无损重叠和质量。 如果 HorizontalTileSlices 和 VerticalTileSlices 属性存在，则必须将它们设置为零。 不能在压缩域转码过程中更改图像的磁贴大小。

以下列表介绍了如何执行图像转换。

  • 若要裁剪图像，请在 WriteSource 方法的 WICRect 参数中设置所需的区域。
  • 若要旋转或翻转图像，请设置 BitmapTransform 属性。
  • 若要放弃图像中的频率数据，请设置 ImageDataDiscard 属性。 若要放弃 alpha 通道中的频率数据，请设置 AlphaDataDiscard 属性。 放弃频率数据会减小编码的文件大小，并降低分辨率。
  • 若要在频率和空间排序之间更改图像组织，请设置 FrequencyOrdering 属性。

若要禁用压缩域转码并强制编码器重新编码图像，请将 UseCodecOptions 设置为 VARIANT_TRUE 并将 CompressedDomainTranscode 设置为 VARIANT_FALSE。

编码器选项

若要设置编码属性，请使用 IPropertyBag2 接口。 有关详细信息，请参阅 编码概述。

以下列表指定编码器选项。

AlphaDataDiscard

设置压缩域转码期间要丢弃的 alpha 频率数据量。

数据类型 VARTYPE 范围 默认
UCHAR VT_UI1 0–4 无

 

仅当 CompressedDomainTranscode 属性设置为 VARIANT_TRUE 并且图像包含平面 alpha 通道或交错 alpha 通道时，此属性才适用;否则将忽略它。

对于包含平面 alpha 通道的图像，以下值有效。

值 说明
0 无图像频率数据丢弃。
1 将丢弃弹性位。 这会任意降低转码图像的平面 alpha 通道的质量。 ，有效解决方法不发生更改。 文件大小和质量的确切减少取决于许多因素，无法精确指定。
2 高通频率数据带被丢弃，包括弹性位。 这有效地将平面 alpha 通道的分辨率降低 4 倍。 转码图像的实际尺寸保持不变，但图像会丢失每个 4x4 alpha 通道像素块中的所有细节。 通常，仅当 ImageDataDiscard 属性具有相同值时，才应设置此值。
3 高通和低通频率数据带都将被丢弃，包括弹性位。 这在两个维度中将平面 alpha 通道的分辨率大幅降低 16。 转码图像的实际尺寸保持不变，但图像会丢失 alpha 通道像素的每个 16x16 宏块中的所有细节。 通常，仅当 ImageDataDiscard 属性具有相同值时，才应设置此值。
4 Alpha 通道完全丢弃。 已转码图像的像素格式已更改，以反映 alpha 通道的删除。

 

对于包含交错 alpha 通道的图像，以下值有效。

值 说明
4 Alpha 通道完全丢弃。 已转码图像的像素格式已更改，以反映 alpha 通道的删除。

 

对于交错 alpha，除非此属性设置为 4，否则根据 ImageDataDiscard 属性的值处理 alpha 通道与图像数据相同。

AlphaQuality

设置平面 alpha 通道图像的压缩质量。

数据类型 VARTYPE 范围 默认
UCHAR VT_UI1 1–255 1

 

当图像具有 alpha 通道且 InterleavedAlpha 属性 VARIANT_FALSE时，此属性适用。 值 1 指示无损模式。 值增加会导致压缩率较高，图像质量越低。

BitmapTransform

指定解码时图像是旋转还是翻转。

数据类型 VARTYPE 范围 默认
UCHAR VT_UI1 WICBitmapTransformOptions WICBitmapTransformRotate0

 

CompressedDomainTranscode

启用或禁用压缩域转码。

数据类型 VARTYPE 默认
VARIANT_BOOL VT_BOOL VARIANT_TRUE

 

若要禁用压缩域操作，请将此属性设置为 VARIANT_FALSE。

FrequencyOrder

按频率顺序启用编码。 JPEG XR 编码器的设备实现可以按空间顺序组织文件，以减少编码期间所需的内存。

数据类型 VARTYPE 默认
VARIANT_BOOL VT_BOOL VARIANT_TRUE

 

  • VARIANT_TRUE：频率顺序。 最低频率数据首先显示在文件中，图像内容按其频率（而不是空间方向）分组。 按频率顺序组织文件可为任何基于频率的解码提供最佳性能。
  • VARIANT_FALSE：空间顺序。 空间顺序减少了编码期间所需的内存

建议使用频率顺序，除非你有性能或应用程序特定的使用空间顺序的原因。

HorizontalTileSlices

设置水平平铺数。

数据类型 VARTYPE 范围 默认
USHORT VT_UI2 0–4095 (图像宽度 - 1) >> 8

 

值是水平细分的数目;即水平平铺数 – 1。

IgnoreOverlap

指定编码器在压缩域转码期间如何处理磁贴边界。

数据类型 VARTYPE 默认
VARIANT_BOOL VT_BOOL VARIANT_FALSE

 

仅当 CompressedDomainTranscode 属性设置为 VARIANT_TRUE 并执行一个或多个磁贴的子区域转码时，才应用此属性。

区域转码的默认操作是扩展请求的区域，以包含区域边缘重叠解码所需的周围像素。 如果此属性设置为 VARIANT_TRUE，则编解码器将忽略周围的像素，并且仅提取所选磁贴。 如果源图像未平铺，或者请求的区域包含部分磁贴，则忽略此参数。

ImageDataDiscard

设置压缩域转码期间要丢弃的图像频率数据量。

数据类型 VARTYPE 范围 默认
UCHAR VT_UI1 0–3 0

 

仅当 CompressedDomainTranscode 属性设置为 VARIANT_TRUE 时，此属性才适用;否则会忽略它。

值 说明
0 无图像频率数据丢弃。
1 将放弃弹性位。 这会在不更改图像的有效分辨率的情况下任意降低转码图像的质量。 文件大小和质量的确切减少取决于许多因素，无法准确指定。 此值返回为交错 alpha 通道指定的错误。
2 高通频率数据带将被丢弃，包括弹性位。 这会使转码图像的分辨率在两个维度中降低 4。 转码图像的实际尺寸保持不变，但图像会丢失每个 4x4 像素块中的所有细节。 因此，每当解码时，应相应地减少已转码图像的采样。
3 高通和低通频率数据带都将被丢弃，包括弹性位。 这会使转码图像的分辨率在两个维度中降低 16。 转码图像的实际尺寸保持不变，但图像会丢失每个 16x16 像素宏块中的所有细节。 因此，每当解码时，应相应地减少已转码图像的采样。

 

如果图像包含交错的 alpha 通道，则 ImageDataDiscard 的值将应用于 alpha 通道，除非 AlphaDataDiscard 属性设置为 4，在这种情况下，将放弃 alpha 通道。

对于平面 alpha，放弃的频率数据由 AlphaDataDiscard 属性控制。

ImageQuality

设置图像质量。

数据类型 VARTYPE 范围 默认
FLOAT VT_R4 0–1.0 0.9

 

级别 1.0 提供数学上无损压缩。

级别 0.0 是最低质量设置。

InterleavedAlpha

指定是对交错 alpha 还是平面 alpha 进行编码。

数据类型 VARTYPE 默认
VARIANT_BOOL VT_BOOL VARIANT_FALSE

 

  • VARIANT_TRUE：交错 alpha。 Alpha 通道信息编码为附加交错通道，与图像内容通道不相关。 此模式可用于在流式处理图像时同时解码图像的 alpha。
  • VARIANT_FALSE：平面 alpha。 平面 alpha 通道编码为单独的图像。 图像数据和 alpha 通道独立解码。 （可选）可以通过设置 AlphaQuality 属性来设置 alpha 通道的质量级别。

交错 alpha 仅支持某些 RGB 像素格式。 定义 alpha 通道的任何图像格式都支持平面 alpha。

无损

启用损失压缩。

数据类型 VARTYPE 默认
VARIANT_BOOL VT_BOOL VARIANT_FALSE

 

如果值为 VARIANT_TRUE，则编码器将使用无损压缩。 设置为 VARIANT_TRUE 时，此属性将替代 ImageQuality 属性。

重叠

设置重叠筛选的级别。 使用重叠筛选时，转换系数将跨块和宏块边界应用。 这可以减少阻塞项目。

数据类型 VARTYPE 范围 默认
UCHAR VT_UI1 0–4 1

 

值 说明
0 无重叠。
1 一级重叠，软平铺。 （默认。）
2 两个级别的重叠，软平铺。
3 一级重叠，硬平铺
4 两个级别的重叠，硬平铺。

 

定义：

  • 一级重叠：基于相邻块修改 4x4 块的编码值。
  • 两个级别的重叠：应用第一个重叠级别。 此外，根据相邻宏块修改 16x16 宏块的编码值。
  • 软平铺：跨磁贴边界应用重叠筛选。
  • 硬平铺：不跨磁贴边界应用重叠筛选。 硬磁贴可能会沿磁贴边界引入一些可视项目。

如果设置此属性，还要将 UseCodecOptions 设置为 VARIANT_TRUE。

ProgressiveMode

启用或禁用渐进式编码。

数据类型 VARTYPE 默认
VARIANT_BOOL VT_BOOL VARIANT_FALSE

 

值 说明
VARIANT_TRUE 顺序模式 (默认) 。
VARIANT_FALSE 渐进模式。

 

质量

设置压缩质量。

数据类型 VARTYPE 范围 默认
UCHAR VT_UI1 1–255 1

 

值 1 指示无损模式。 值增加会导致压缩率较高，图像质量越低。

如果设置此属性，还要将 UseCodecOptions 设置为 VARIANT_TRUE。

StreamOnly

启用或禁用仅流模式。

数据类型 VARTYPE 默认
VARIANT_BOOL VT_BOOL VARIANT_FALSE

 

值 说明
VARIANT_TRUE 编码器输出不含元数据的原始图像流。
VARIANT_FALSE 编码器输出 (图像流以及元数据) 的容器格式。

 

子采样

设置色度子采样。 此属性仅适用于 RGB 图像。

数据类型 VARTYPE 范围 默认
UCHAR VT_UI1 0–3 如果 ImageQuality 0.8，>则为 3;否则为 1

 

值 说明
3 4：4：4 编码。 保留全色分辨率。
2 4：2：2 编码。 色度分辨率是亮度分辨率的 1/2。
1 4：2：0 编码。 色度分辨率是亮度分辨率的 1/4。
0 4:0:0 编码。 放弃所有色度值，仅保留亮度。 注意： 不建议使用此模式，因为编解码器使用稍微修改的亮度定义来提高性能。 相反，最好在编码之前将图像转换为单色。

 

4：2：2 和 4：2：0 保留亮度细节，但代价是颜色细节。

如果设置此属性，还要将 UseCodecOptions 设置为 VARIANT_TRUE。

UseCodecOptions

指定是否使用 Quality、 Overlap 和 Subsampling 属性，而不是泛型 ImageQuality 属性。

数据类型 VARTYPE 默认
VARIANT_BOOL VT_BOOL VARIANT_FALSE

 

VerticalTileSlices

设置水平平铺数。

数据类型 VARTYPE 范围 默认
USHORT VT_UI2 0–4095 (图像高度 - 1) >> 8

 

该值是垂直细分的数目;即垂直平铺数 - 1。

支持的颜色格式

有关这些格式的详细信息，请参阅 本机像素格式。

  • 整数 RGB 格式
    • GUID_WICPixelFormat24bppRGB
    • GUID_WICPixelFormat24bppBGR
    • GUID_WICPixelFormat32bppBGR
    • GUID_WICPixelFormat48bppRGB
    • GUID_WICPixelFormat32bppBGRA
    • GUID_WICPixelFormat64bppRGBA
    • GUID_WICPixelFormat32bppPBGRA
    • GUID_WICPixelFormat64bppPRGBA
  • 定点 RGB 格式
    • GUID_WICPixelFormat48bppRGBFixedPoint
    • GUID_WICPixelFormat64bppRGBFixedPoint
    • GUID_WICPixelFormat96bppRGBFixedPoint
    • GUID_WICPixelFormat128bppRGBFixedPoint
    • GUID_WICPixelFormat128bppRGBAFixedPoint
  • 浮点 RGB 格式
    • GUID_WICPixelFormat48bppRGBHalf
    • GUID_WICPixelFormat64bppRGBHalf
    • GUID_WICPixelFormat128bppRGBFloat
    • GUID_WICPixelFormat64bppRGBAFixedPoint
    • GUID_WICPixelFormat64bppRGBAHalf
    • GUID_WICPixelFormat128bppRGBAFloat
    • GUID_WICPixelFormat128bppPRGBAFloat
  • 灰度格式
    • GUID_WICPixelFormat8bppGray
    • GUID_WICPixelFormat16bppGray
    • GUID_WICPixelFormat16bppGrayFixedPoint
    • GUID_WICPixelFormat16bppGrayHalf
    • GUID_WICPixelFormat32bppGrayFixedPoint
    • GUID_WICPixelFormat32bppGrayFloat
  • 打包格式
    • GUID_WICPixelFormat16bppBGR555
    • GUID_WICPixelFormat16bppBGR565
    • GUID_WICPixelFormat32bppBGR101010
    • GUID_WICPixelFormat32bppRGBE
  • CMYK 格式
    • GUID_WICPixelFormat40bppCMYKAlpha
    • GUID_WICPixelFormat64bppCMYK
    • GUID_WICPixelFormat80bppCMYKAlpha
  • N 通道格式
    • GUID_WICPixelFormat32bpp4Channels
    • GUID_WICPixelFormat40bpp5Channels
    • GUID_WICPixelFormat48bpp6Channels
    • GUID_WICPixelFormat56bpp7Channels
    • GUID_WICPixelFormat64bpp8Channels
    • GUID_WICPixelFormat32bpp3ChannelsAlpha
    • GUID_WICPixelFormat40bpp4ChannelsAlpha
    • GUID_WICPixelFormat48bpp5ChannelsAlpha
    • GUID_WICPixelFormat56bpp6ChannelsAlpha
    • GUID_WICPixelFormat64bpp7ChannelsAlpha
    • GUID_WICPixelFormat72bpp8ChannelsAlpha
    • GUID_WICPixelFormat48bpp3Channels
    • GUID_WICPixelFormat64bpp4Channels
    • GUID_WICPixelFormat80bpp5Channels
    • GUID_WICPixelFormat96bpp6Channels
    • GUID_WICPixelFormat128bpp8Channels
    • GUID_WICPixelFormat64bpp3ChannelsAlpha
    • GUID_WICPixelFormat80bpp4ChannelsAlpha
    • GUID_WICPixelFormat96bpp5ChannelsAlpha
    • GUID_WICPixelFormat112bpp6ChannelsAlpha
    • GUID_WICPixelFormat128bpp7ChannelsAlpha
    • GUID_WICPixelFormat144bpp8ChannelsAlpha