INFORMATION TECHNOLOGY JPEG 2000 IMAGE CODING SYSTEM JPEG 2000 COMMITTEE DRAFT VERSION 1.0, 9 DECEMBER 1999 THE ISO AND ITU WILL PROVIDE COVER PAGES
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ISO/EC CD15444-1: 1999(V1.0,9 December 1999) CONTENTS Foreword Introduction coDe 2.1 Identical Recommendations International Standards 2.2 Additional references Definitions 111226 abbreviations General description 6.2 Coding principles terchange format requirements 789 789 Decoder requirements Annex a Compressed data syntax 1 Headers and marker segmen A 2 Information in the marker segments A 3 Construction of the codestream A 6 Functional marker segments A 7 Pointer marker segments A. 8 In bit stream marker Annex B Arithmetic entropy coding B. 1 Binary encoding(informative) B 2 Description of the arithmetic encoder(informative) B3 Arithmetic decoding procedure AnnexC Coefficient bit modeling C 1 Division of the frequency sub-bands into code-blocl .............69 C2 Code-block scan pattern within code-blocks C4 Decoding passes over the bit-planes C5 Initializing and terminating C6 Selective arithmetic coding bypass ............76 C7 Vertically code-block scan causal context formation C8 Flow diagram of the code-block coding ITU-T Rec. T 800(1999 CDV10)
ISO/IEC CD15444-1 : 1999 (V1.0, 9 December 1999) ITU-T Rec. T.800 (1999 CDV1.0) i CONTENTS Foreword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi 1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2.1 Identical Recommendations | International Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2.2 Additional references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 3 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 4 Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 5 Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 6 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 6.1 Purpose. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 6.2 Coding principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 7 Interchange format requirements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 8 Encoder requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 9 Decoder requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 Annex A Compressed data syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 A.1 Headers and marker segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 A.2 Information in the marker segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 A.3 Construction of the codestream . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 A.4 Delimiting markers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 A.5 Fixed information marker segment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 A.6 Functional marker segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 A.7 Pointer marker segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39 A.8 In bit stream marker segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45 A.9 Informational markers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46 Annex B Arithmetic entropy coding. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 B.1 Binary encoding (informative). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 B.2 Description of the arithmetic encoder (informative) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48 B.3 Arithmetic decoding procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60 Annex C Coefficient bit modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69 C.1 Division of the frequency sub-bands into code-blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69 C.2 Code-block scan pattern within code-blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69 C.3 Coefficient bits and significance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 C.4 Decoding passes over the bit-planes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 C.5 Initializing and terminating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74 C.6 Selective arithmetic coding bypass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76 C.7 Vertically code-block scan causal context formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 C.8 Flow diagram of the code-block coding. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
ISO/ECCD15444-1:1999(1.0,9 December1999 Bit stream ordering D.1 D 2 Image tiles D 4 Wavelet decomposition level, resolution, sub-band, and code-block order D 5 Layering and packets D 6 Progression or D7 Packet header information coding Annex e Quantization E 1 Scalar coefficient quantization(informative) E 2 Scalar coefficient dequantization(normative Annex F Transformation of image tile components F1 Introduction and overview F2 Forward Transformation(informative 100 F.3 The inverse transformation(normative) F 4 Row-based wavelet transform (informative) AnnexG Image component transformations 123 G 1 Reversible component transformation(RCT) G 2 Irreversible component transformation (ICT G3 Chrominance component sub-sampling and the image reference grid (informative) Annex H Coding of images with Regions-of-interest H1 Description of the Maxshift method H 2 Region of interest mask generation 126 H 3 Remarks on Region of Interest coding Annex I Error resilience ...129 Annex J JP2 File format syntax ...........131 J 2 Definitions 131 3. 3 Normative References 132 J4 Introduction 132 J.5 Greyscale/Color/multi-component specification architecture .........134 J.6 Box definition 136 J. 7 Defined boxes J8 Adding intellectual property rights information in JP2 J9 Adding vendor specific information to the JP2 file format J 10 Dealing with unknown boxes ............150 Annex K Descriptions of encoding and implementation K1 Adaptive Entropy Software-Conventions Decoder 151 Annex L Examples and guidelines 155 ITU-T Rec. T 800(1999 CDV10)
ISO/IEC CD15444-1 : 1999 (V1.0, 9 December 1999) ii ITU-T Rec. T.800 (1999 CDV1.0) Annex D Bit stream ordering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81 D.1 Image and components. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81 D.2 Image tiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82 D.3 Tile-parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84 D.4 Wavelet decomposition level, resolution, sub-band, and code-block order. . . . . . . . . . . . . . . . . . .84 D.5 Layering and packets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85 D.6 Progression order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86 D.7 Packet header information coding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88 Annex E Quantization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95 E.1 Scalar coefficient quantization (informative). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95 E.2 Scalar coefficient dequantization (normative) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96 Annex F Transformation of image tile components. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99 F.1 Introduction and overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99 F.2 Forward Transformation (informative) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 F.3 The inverse transformation (normative). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109 F.4 Row-based wavelet transform (informative) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116 Annex G Image component transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123 G.1 Reversible component transformation (RCT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123 G.2 Irreversible component transformation (ICT).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123 G.3 Chrominance component sub-sampling and the image reference grid (informative) . . . . . . . . . .124 Annex H Coding of images with Regions-of-interest. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125 H.1 Description of the Maxshift method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125 H.2 Region of interest mask generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126 H.3 Remarks on Region of Interest coding. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128 Annex I Error resilience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129 Annex J JP2 File format syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131 J.1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131 J.2 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131 J.3 Normative References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132 J.4 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132 J.5 Greyscale/Color/multi-component specification architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134 J.6 Box definition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136 J.7 Defined boxes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138 J.8 Adding intellectual property rights information in JP2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148 J.9 Adding vendor specific information to the JP2 file format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148 J.10 Dealing with unknown boxes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150 Annex K Descriptions of encoding and implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151 K.1 Adaptive Entropy Software-Conventions Decoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151 Annex L Examples and guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155
ISO/ECCD15444-1:1999(1.0,9 December1999 L 1 Visual frequency y Weighting Annex M Patents 159 Annex N Bibliography N1 General N2 Wavelet transform N3 Qu N 4 Region of Interest coding N5 Visual frequency weighting N 6 Post- N7 Error resilient Index 163 ITU-T Rec T 800(1999 CDV10) iii
ISO/IEC CD15444-1 : 1999 (V1.0, 9 December 1999) ITU-T Rec. T.800 (1999 CDV1.0) iii L.1 Visual Frequency Weighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155 Annex M Patents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159 Annex N Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161 N.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161 N.2 Wavelet transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161 N.3 Quantization and Entropy coding. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161 N.4 Region of Interest coding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162 N.5 Visual frequency weighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162 N.6 Post-processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162 N.7 Error resilience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163