在 Delphi 中使用 HotPDF 將 JPEG 2000 影像加入 PDF

掃描的醫療切片、航拍測量圖磚、以完整動態範圍封存的電影影格——這些影像以 JPEG 2000 的形式出現，而且這樣出現是有原因的。這個格式每個通道保留 12 或 16 位元，用小波轉換壓縮而非 JPEG 的分塊 DCT，還能用同一條 codestream 把同一張圖編成無損或有損。當由這些來源構成的文件必須變成 PDF 時，影像就得走 PDF 規格專為這個編碼器保留的濾器

HotPDF 以一套靜態繫結 OpenJPEG 2.5.4 的 JPEG 2000 解碼引擎處理這條路徑，把 JP2 或 J2K 來源變成 HotPDF 能放上頁面的像素

PDF 中的 JPXDecode 濾器

ISO 32000-1 在 §7.4.9 定義了 JPXDecode 濾器。PDF 影像 XObject 在串流字典的 /Filter 項目裡聲明自己的壓縮方式，JPXDecode 這個值表示串流資料是一條 JPEG 2000 codestream，而不是 /DCTDecode 所承載的基線 JPEG。有了這個濾器，PDF 才裝得下高位元深度的小波壓縮影像資料；它同時接受編碼器的無損與有損模式，因為模式是 codestream 本身的屬性，與外層包裝無關

最後這一點值得記住。JPEG 2000 是單一演算法加上無損特例，不是兩種分開的格式。可逆的 5/3 小波能精確重建原始取樣；不可逆的 9/7 小波用這份精確換取更小的檔案。解碼器在讀取時對兩者一視同仁，所以 HotPDF 只需要一條解碼路徑，就能接下 JPXDecode 串流丟來的任何東西

解碼器對像素做了什麼

常見情況下，PDF 影像 XObject 期待每個元件 8 位元的 DeviceGray 或 DeviceRGB。JPEG 2000 動輒超過這個範圍，其元件模型也比打包式點陣圖更一般化，所以在資料能當普通影像用之前，解碼器有三件事要做

第一，高位元深度元件被重新取樣到 8 位元。12 位元或 16 位元的取樣會被縮放到 0 到 255 的範圍，結果就是一份普通的 8 位元點陣。帶符號元件會先平移到無號範圍。這個細節很重要，因為它本身就是有損的：16 位元灰階掃描在變成 8 位元 PDF 影像的那一刻就失去深色調層次——對螢幕顯示與列印輸出是合理的取捨，對再封存則不是

第二，YCbCr（編碼器稱之為 SYCC）色彩空間會被轉成 RGB。JPEG 2000 為了壓縮效率常把顏色存在亮度—色度空間，與基線 JPEG 是同一個思路，解碼器套用標準逆轉換，讓頁面拿到真正的 RGB

第三，經過次取樣的元件會以最近鄰複製升採樣。色度通道常以一半解析度儲存，解碼器按各元件自己的尺寸與取樣因子讀取，然後複製取樣點把每個通道補到完整影像尺寸，再交錯排列。最近鄰讓這一步保持便宜；要補的色度本來就是低頻資訊，可見的代價很小

JP2 box 與裸 J2K codestream

JPEG 2000 檔案有兩種形態，HotPDF 從開頭幾個位元組、而不是從副檔名判斷讀到的是哪一種。JP2 檔是以 box 為結構的容器：以 12 位元組的簽章 box 00 00 00 0C 6A 50 20 20 開場，把 codestream 與描述色彩空間、解析度、中繼資料的各個 box 包在一起。裸 J2K codestream 完全沒有容器，以 SOC 標記 FF 4F FF 51 開頭。解碼器讀這些前導位元組，認出簽章，為每種情況選擇對應的 OpenJPEG 編解碼器

兩種形態都支援，因為兩種都真實存在。需要附帶中繼資料的擷取設備與檔案庫輸出 JP2；想要最小負載的工具輸出裸 codestream。格式類型建模成列舉 TJpeg2000FileType，成員有 jtInvalid、jtJP2、jtJ2K 與 jtJPT。JPT 成員指的是 JPIP 串流變體；位元組簽章偵測會解析它解得動的兩種形態（JP2 與 J2K），其餘一律回報 jtInvalid，讓不支援的輸入乾淨地失敗，而不是產出垃圾

uses
  HPDFJpeg2000;

var
  Decoder: THPDFJpeg2000Decoder;
  Pixels: TJpeg2000ByteArray;
begin
  Decoder := THPDFJpeg2000Decoder.Create;
  try
    if Decoder.LoadFromStream(Input) then          // JP2 或 J2K，自動偵測
      if Decoder.GetImageData(Pixels) then
        // Pixels 為 8 位元交錯排列，寬度是 ColorComponents 個通道，
        // 列主序、由上而下：可直接交給 DeviceGray/DeviceRGB XObject。
        ProcessRaster(Decoder.Width, Decoder.Height,
                      Decoder.ColorComponents, Pixels);
  finally
    Decoder.Free;
  end;
end;

編碼端的無損與有損

解碼器不必被告知模式就能讀兩種。只有反過來、要產出 JPEG 2000 檔案時，選擇才變成參數——HotPDF 也做得到，靠的是 TJpeg2000Bitmap 類別，一個以 JP2 載入與儲存點陣資料的 TBitmap 後代。兩個屬性決定輸出：LosslessCompression 是布林值，為真時選用可逆小波；CompressionQuality 是 TJpeg2000QualityRange，1 到 100 的整數，1 小而醜，100 大而忠實。預設值放在具名常數裡：Jpeg2000DefaultLosslessCompression 為 False，Jpeg2000DefaultLossyQuality 為 80

這個決定取決於內容。無損適合母片、醫療或法律掃描，任何日後可能重新編碼、不能累積世代損失的東西。品質 80 的有損適合走向螢幕或列印的圖片，小波的優雅退化換來明顯更小的檔案，而且不會留下讀者抓得到的瑕疵。有一個 CMYK 注意事項要提醒：這個點陣圖類別提供 SetCMYK，把四通道資料標成 CMYK 而非 RGBA，對保留分色的列印管線來說這件事有影響

uses
  HPDFJpeg2000;

var
  Bmp: TJpeg2000Bitmap;
begin
  Bmp := TJpeg2000Bitmap.Create;
  try
    Bmp.LoadFromStream(Source);              // 解碼既有的 JP2/J2K
    Bmp.LosslessCompression := True;         // 可逆 5/3 小波
    // 或者，要更小的有損檔：
    // Bmp.LosslessCompression := False;
    // Bmp.CompressionQuality := 80;         // 與預設值相同
    Bmp.SaveToStream(Output);                // 一律寫出 JP2 檔
  finally
    Bmp.Free;
  end;
end;

為什麼沒有載入即解碼的濾器管線

有一個架構事實決定了您怎麼使用這一切，而且很容易假設成相反。HotPDF 沒有通用的「載入即解碼」影像濾器。開啟一份已經內含 JPXDecode 影像的 PDF 時，引擎不解碼那條串流。它讓 JPEG 2000 位元組原樣保留，頁面複製或文件合併因此能把影像原封不動、逐位元組地帶過去。解碼器只有一個入口，而且在創建端：以檔案為單位的 AddImage，按副檔名分派，處理 .jp2、.j2k、.jpt 與 .jpc 來源

這條分界是正確的設計，不是限制。載入時解碼內嵌 JPX 串流、儲存時再編碼回去，會把一張無損封存的影像變成有損版本，並讓每一次合併都膨脹——而您只是想把圖從一份 PDF 搬到另一份。讓串流原樣通過是無損操作，而且快。解碼被推遲到真正需要的那一刻：您把磁碟上的 JPEG 2000 檔交給引擎，要求把這張圖點陣化、放到新頁面上。到了這一步，檔案非變成像素不可，解碼器於是出動

註冊支援與放置影像

JPEG 2000 圖片註冊是選配，藏在 HPDF_REGISTER_JPEG2000_PICTURE 編譯開關後面，預設關閉。原因是一場真實的衝突，不是過度謹慎：把 jp2、j2k、jpc 格式全域註冊給 TPicture，可能干擾 ReportBuilder 的 TppDBImage 所依賴的 BLOB 格式偵測。沒有那層整合時就定義這個開關，檔案格式會完成註冊，TPicture 認得它們；不定義它，AddImage 的副檔名分派照樣直接解碼 JPEG 2000 檔案，因為那條路根本不經過 TPicture

理解這一點之後，放置 JPEG 2000 圖片與放置其他 HotPDF 影像一樣，是同樣的三呼叫節奏。把 .jp2 路徑和一個壓縮類型交給 AddImage，說明圖片在輸出中該以什麼形式儲存，然後用 ShowImage 把傳回的影像索引擺到頁面上

var
  Pdf: THotPDF;
  ImgIndex: Integer;
begin
  Pdf := THotPDF.Create(nil);
  try
    Pdf.BeginDoc;
    Pdf.AddPage;
    // .jp2 來源先經 OpenJPEG 後端解碼，接著
    // 以您在此指定的壓縮方式重新內嵌。
    ImgIndex := Pdf.AddImage('Scan_16bit.jp2', icJpeg);
    // x、y、寬、高以 point 為單位；最後一個 0 是旋轉角度。
    Pdf.CurrentPage.ShowImage(ImgIndex, 72, 72, 400, 300, 0);
    Pdf.EndDoc;
  finally
    Pdf.Free;
  end;
end;

您傳給 AddImage 的壓縮方式控制的是解碼後圖片的重新儲存形式，而不是它當初怎麼被讀進來。JPEG 2000 檔案解碼成點陣圖後，可以再以 DCTDecode JPEG、Flate 點陣或其他支援的濾器輸出，哪種適合文件就用哪種。無論如何，JP2 或 J2K 的解碼都先發生，所以同一個呼叫既收得下小波壓縮來源，也能按管線其餘部分期待的任意形式內嵌

影像與字型如何進入產出文件的整體圖像，請參閱報表輸出字型與影像的筆記。當您組裝的文件重用既有 PDF 的內容時，這裡描述的原樣直通行為，可以搭配物件串流與增量更新中的合併與修訂機制。JPEG 2000 解碼引擎隨 Delphi 與 C++Builder 適用的 HotPDF Delphi Component 一併出貨，與本部落格其他文章涵蓋的影像、字型與文件 API 同在一套元件裡