JBIG2

JBIG2 هو معيار لضغط الصور ثنائية المستوى ، طوّره فريق خبراء الصور ثنائية المستوى المشترك . وهو مناسب للضغط بدون فقدان للبيانات والضغط مع فقدانها . وفقًا لبيان صحفي ^{[ 1 ]} صادر عن الفريق، ينتج JBIG2 في وضع الضغط بدون فقدان للبيانات ملفات أصغر بمقدار 3-5 مرات من ملفات Fax Group 4 ، وأصغر بمقدار 2-4 مرات من JBIG ، وهو معيار الضغط ثنائي المستوى السابق الذي أصدره الفريق. نُشر JBIG2 في عام 2000 كمعيار دولي ITU T.88، ^{[ 2 ]} وفي عام 2001 كمعيار ISO / IEC 14492. ^{[ 3 ]}

في الوضع الأمثل، يقوم مُشفّر JBIG2 بتقسيم صفحة الإدخال إلى مناطق نصية، ومناطق صور نصفية ، ومناطق بيانات أخرى. أما المناطق التي لا تُصنّف كنصوص أو صور نصفية، فتُضغط عادةً باستخدام خوارزمية ترميز حسابي تعتمد على السياق تُسمى مُشفّر MQ. تُضغط المناطق النصية كما يلي: تُجمّع وحدات البكسل الأمامية في هذه المناطق في رموز. ثم يُنشأ قاموس للرموز ويُرمّز، عادةً باستخدام الترميز الحسابي الذي يعتمد على السياق أيضًا، وتُرمّز المناطق بتحديد الرموز التي تظهر في كل منطقة. عادةً، يُقابل كل رمز حرفًا نصيًا، ولكن هذا ليس شرطًا في طريقة الضغط. في الضغط مع فقدان البيانات، يُمكن إهمال الفرق بين الرموز المتشابهة (مثل اختلافات طفيفة في شكل الحرف نفسه)؛ أما في الضغط بدون فقدان البيانات، فيُؤخذ هذا الفرق في الاعتبار بضغط رمز مشابه باستخدام رمز آخر كقالب. يُمكن ضغط الصور النصفية بإعادة بناء الصورة الرمادية المستخدمة لإنشاء الصورة النصفية، ثم إرسال هذه الصورة مع قاموس أنماط الصور النصفية. ^{[ 4 ]} بشكل عام، فإن الخوارزمية التي يستخدمها JBIG2 لضغط النص تشبه إلى حد كبير مخطط ضغط JB2 المستخدم في تنسيق ملف DjVu لترميز الصور الثنائية.

قد تحتوي ملفات PDF من الإصدار 1.4 وما فوق على بيانات مضغوطة باستخدام JBIG2. تتضمن برامج فك التشفير مفتوحة المصدر لـ JBIG2 ما يلي: jbig2dec ^{[ 5 ]} ( رخصة AGPL )، و jbig2-imageio ^{[ 6 ]} ( رخصة Apache-2 ) المبنية على Java والمُدمجة مع Apache PDFBox، و jbig2.js ^{[ 7 ]} ( رخصة Apache-2 ) المبنية على JavaScript ، وبرنامج فك التشفير من Glyph & Cog LLC الموجود في Xpdf و Poppler ^{[ 8 ]} (كلاهما مرخص بموجب رخصة GPL ). أما برنامج التشفير مفتوح المصدر فهو jbig2enc ^{[ 9 ]} ( رخصة Apache-2 ).

تتكون الصورة ثنائية المستوى عادةً من كمية كبيرة من البيانات النصية وبيانات التظليل النصفية، حيث تظهر الأشكال نفسها بشكل متكرر. تُقسّم الصورة ثنائية المستوى إلى ثلاثة أقسام: قسم النص، وقسم التظليل النصفي، وقسم عام. يُرمّز كل قسم بطريقة مختلفة، وسيتم شرح منهجيات الترميز في الفقرة التالية.

بيانات نصية صورية

يعتمد ترميز النصوص على طبيعة التفسير البصري البشري. لا يستطيع المشاهد البشري التمييز بين نسختين من الحرف نفسه في صورة ثنائية المستوى، حتى وإن لم تتطابقا تمامًا بكسلًا بكسلًا. لذا، يكفي ترميز الصورة النقطية لنسخة واحدة فقط من الحرف، بدلًا من ترميز الصور النقطية لكل نسخة من الحرف نفسه على حدة. لكل نسخة من الحرف، تُخزَّن النسخة المُرمَّزة منه في "قاموس الرموز". ^{[ 4 ]} توجد طريقتان لترميز بيانات الصور النصية: مطابقة الأنماط والاستبدال (PM&S) ومطابقة الأنماط المرنة (SPM). ^{[ 10 ]}

تُعدّ مطابقة الأنماط والاستبدال (PM&S) الطريقة الكلاسيكية للترميز. يقوم المُشفّر بتقسيم الصورة لعزل أجزاء بحجم الأحرف. لكل جزء، يبحث المُشفّر عن تطابق في قاموس الصور النقطية. في حال وجود تطابق، يتم ترميز فهرس الصورة النقطية المُمثلة في القاموس وموقع الحرف على الصفحة. عادةً ما يكون الموقع نسبيًا لحرف آخر تم ترميزه مسبقًا. في حال عدم العثور على تطابق، يتم ترميز كتلة البكسل المُقسّمة مباشرةً وإضافتها إلى القاموس. تُعرض الإجراءات النموذجية لخوارزمية مطابقة الأنماط والاستبدال في المخطط الكتلي الأيسر من الشكل أعلاه. على الرغم من أن طريقة PM&S تُحقق ضغطًا ممتازًا، إلا أنه قد تحدث أخطاء استبدال أثناء العملية إذا كانت دقة الصورة منخفضة. ^{[ 10 ]}

يُحسّن JBIG2 من أداء PM&S بإضافة ميزة مطابقة الأنماط المرنة الاختيارية (SPM). يتم تنفيذ نفس عملية التجزئة والبحث، ولكن لكل تطابق يتم العثور عليه، لا يحفظ المُشفّر مدخل القاموس المقابل فحسب، بل يحفظ أيضًا بيانات التحسين التي تصف الفرق بين الجزء الفعلي وجزء القاموس. يُقلل هذا بشكل كبير من أخطاء الاستبدال. ^{[ 4 ] [ أ ]} بما أن مطابقة القاموس تتطلب أن يكون الحرف الفعلي وحرف القاموس متشابهين للغاية، فإن SPM لا يُضيف سوى كمية ضئيلة من البيانات. ^{[ 10 ]}

براءات اختراع JBIG2 مملوكة لشركتي IBM وMitsubishi. يُفترض أن تكون التراخيص المجانية متاحة عند الطلب. براءات اختراع JBIG وJBIG2 ليست متطابقة. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

قد تُؤدي بعض تطبيقات خوارزمية JBIG2 التي تستخدم ضغطًا مع فقدان البيانات إلى تغيير الأحرف في المستندات الممسوحة ضوئيًا إلى ملفات PDF. على عكس بعض الخوارزميات الأخرى التي تكون فيها آثار الضغط واضحة، مثل التشويش ^{[ 15 ]} أو ضوضاء البعوض ، فإن " مطابقة الأنماط " في JBIG2 تُطابق الرموز المتشابهة. إذا تم تنفيذ المطابقة بشكل سيئ، خاصةً في عمليات المسح الضوئي منخفضة الدقة حيث تكون الأحرف أقل وضوحًا، فقد يتم تبديل الأحرف المتشابهة بشكل خاطئ.

في عام ٢٠١٣، تم الإبلاغ عن حدوث استبدالات مختلفة (مثل استبدال الرقم "٦" بالرقم "٨") في العديد من آلات تصوير وطابعات Xerox Workcentre . وقد يكون تم تغيير الأرقام المطبوعة على المستندات الممسوحة ضوئيًا (ولكن ليس بعد معالجتها بتقنية التعرف الضوئي على الحروف ). وقد تم إثبات ذلك في مخططات البناء وبعض جداول الأرقام؛ وتمت الإشارة بإيجاز إلى التأثير المحتمل لمثل هذه الأخطاء في المستندات، مثل الوصفات الطبية . ^{[ ١٦ ] [ ١٧ ] [ ١٨ ]} وكان عالم الحاسوب الألماني ديفيد كريزل وشركة Xerox يحققان في هذا الأمر. ^{[ ١٩ ] [ ٢٠ ]}

أقرت شركة زيروكس لاحقًا بأن هذا عيب برمجي قديم، وأن تصريحاتها الأولية التي أشارت إلى أن الإعدادات غير المصنعية فقط هي التي قد تُسبب هذا الاستبدال كانت خاطئة. لم تُبذل أي محاولة لسحب الأجهزة المتأثرة أو إلزامها بتحديثات، وهو ما اعتُرف بأنه يؤثر على أكثر من اثنتي عشرة عائلة منتجات. مع ذلك، في أغسطس 2013، تم توفير رقعة برمجية ، عند تثبيتها، تُعطّل خاصية مطابقة الأنماط تلقائيًا. ^{[ 21 ]} لا تزال المستندات التي تم مسحها ضوئيًا سابقًا تحتوي على أخطاء محتملة، مما يجعل التحقق من صحتها أمرًا صعبًا.

اعتقد ديفيد كريزل أن "سبب الخطأ ليس JBIG2 نفسه" . ^{[ 16 ]} ومع ذلك، أصدرت السلطات في بعض الدول بياناتٍ تحظر استخدام JBIG2. ^{[ 22 ]} في ألمانيا، أصدر المكتب الاتحادي لأمن المعلومات دليلًا إرشاديًا تقنيًا ينص على أنه "يجب عدم استخدام ترميز JBIG2" في "المسح الضوئي البديل". ^{[ 23 ]} في سويسرا، أوصى مكتب تنسيق الأرشفة الدائمة للوثائق الإلكترونية (Koordinationsstelle für die dauerhafte Archivierung elektronischer Unterlagen) بعدم استخدام JBIG2 عند إنشاء مستندات PDF. ^{[ 24 ]} في جداول إرشادات النقل الخاصة بها، تنص إدارة المحفوظات والسجلات الوطنية الأمريكية (NARA) على أنها " لن تقبل السجلات الرقمية بصيغة PDF التي تم حفظها باستخدام ضغط مع فقدان البيانات (مثل JPEG أو JBIG2) "، بل إنها تدرج "JBIG1 أو JBIG2" ضمن المصطلحات التي تشير إلى المخرجات المحظورة. تستبعد قوائم "برامج الترميز المقبولة" الخاصة بهم لملفات PDF/A برنامج JBIG2 بالكامل (إنهم يسمحون ببرنامج ZIP وبرنامج JPEG2000 بدون فقدان للجودة).

استغل برنامج التجسس بيغاسوس ثغرة أمنية في تطبيق Xpdf لبروتوكول JBIG2، المستخدم في نظام تشغيل هواتف آبل iOS ، لتنفيذ هجوم بدون نقر على أجهزة آيفون، وذلك عن طريق إنشاء بنية حاسوبية محاكاة داخل دفق JBIG2. وقد قامت آبل بإصلاح هذه الثغرة الأمنية المعروفة باسم " FORCEDENTRY " في نظام iOS 14.8 في سبتمبر 2021. ^{[ 25 ]}

• JBIG

• T.88: ترميز الصور ثنائية المستوى مع فقدان البيانات/بدون فقدانها