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JPEG 2000（じぇーぺぐにせん、じぇいぺぐにせん）とは、画像のフォーマットの一種である。‘JPEG2000’と詰めて書かずに、JPEG 2000と書くのが正式な表記である。

概要

JPEG 2000は、ISOとITUの共同組織であるJoint Photographic Experts GroupにおいてJPEGの後継として規格化した静止画圧縮技術及び同技術を用いた画像フォーマットのことである。

JPEGは、処理負荷の少ないように作られていたが、JPEG 2000では画質と圧縮率の向上を優先している。またJPEGで直面した様々な問題を抜本的に解決する試みも行われており、ISO/IEC 15444-1:2000などにおいて国際規格制定がなされている。

技術の詳細

JPEG 2000もJPEGと同様、ある画素の状態（明るさや色）は周囲の状態との類似性が高いという画像の性質を利用して圧縮するため、一度画像を空間領域から周波数領域（波の状態）に変換する。この周波数変換する手法としてJPEGでは離散コサイン変換（DCT: Discrete Cosine Transform）を用いたが、JPEG 2000では離散ウェーブレット変換（DWT: Discrete Wavelet Transform）を用いる。ウェーブレットとはさざなみのことである。

DCTの定常波（余弦波）の代わりに、DWTでは空間的局在性のある孤立波（さざなみ）を用い、さらに波のセットとしても高周波成分に比較的多くの波を割り当てることによって、ゆったりとした変化だけでなく急激な変化にも柔軟に対応が出来る。そのためJPEGではエッジなどの急峻な変化の周囲で発生していたもやもやしたノイズ（モスキートノイズ）を防ぐことができる。DWTでは、完全に周波数領域に変換するのではなく、空間領域の位置関係もある程度保ちながら変換を行うため、色や明るさが位置によって徐々に変化するようなグラデーションにも強い。また、JPEGでは8×8固定であった周波数変換を行う単位（この単位をJPEGではブロック、JPEG 2000ではタイルと呼ぶ）のサイズをJPEG 2000では大きくできる（例えば256×256）ため、JPEGにおいてブロックの境界で生じていた段差（ブロックノイズ）が目立たない。特にブロックサイズ（タイルサイズ）を画面全体とした場合にはブロックノイズが全く生じない。これらの技術により、単に機械的な画質の指標であるPSNR（Peak Signal to Noise Ratio）の数値が大きく向上しているだけでなく、その数値以上に見た目の画質（主観評価画質）が改善している。

周波数領域に変換後のデータはJPEGと同様、量子化してからエントロピー符号化を行う。このエントロピー符号化の方式は、EBCOT (Embedded Block Coding with Optimized Truncation) と呼ばれる。EBCOTでは、ビットプレーン単位で符号化を行い、符号化には2値画像圧縮方式のJBIG2 (Joint Bilevel Image Group) でも利用されているMQ-Coderと呼ばれる算術符号を用いる。JPEGで用いたハフマン符号に比べ、算術符号は圧縮率が高く、このエントロピー符号化でも圧縮率を高めている。

なお、中程度の圧縮率ではJPEGにおいてもJPEG 2000とそれほど遜色ない画質で圧縮できるが、高圧縮のときには画質の差は顕著になる。実際、JPEGでは100分の1未満に圧縮した場合には、有り得ない色や模様になるなど酷い劣化が生じるが、JPEG 2000では確かに画質は劣化しているものの自然である。また、JPEG 2000では可逆圧縮にも対応しているので、低圧縮の場合においては全く画像を劣化させることなく圧縮が可能である。

また、JPEG 2000は単に圧縮率を高めるだけではなく、ROI（Region of Interest)という技術で特定の領域（注目領域）の画像を向上させる技術や、電子透かしなどの著作権保護技術、端末やネットワーク状況によって適切なデータ量を転送する技術が採用されるなど非常に多機能である。なお過去においてGIFやJPEGでは特許問題が起こったため、このJPEG 2000では非常に注意して技術を選定した仕様になっている。

動向

発表当初は、急激に普及すると思われたものの、近年のハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、フラッシュメモリなどのストレージの急激な価格低下、計算コストの割にはサイズがあまり小さくならないなどの要因により普及はあまり進んでいない。その中でもWindowsなどのオペレーティングシステムが標準でサポートしていないことは、普及にとって致命的となっている。(QuickTimeの機能にもとづきMac OS Xでは標準サポートされている)またQuickTimeの機能を活用するSafariを除き、Webブラウザでの対応は遅れているため、Webページで使用したくても使用できないのが現状である。デジタルカメラでもサポートしている機種は現状では一台もない。

一応Webブラウザ用のプラグインも出来上がっているが、処理が遅く実用的とは言い難い。Internet ExplorerなどWebブラウザ側のネイティブサポートおよびデジタルカメラに機能が実装されるのを待つのみである。ちなみに今MozillaではJPEG 2000機能を拡張機能として搭載する試みが水面下ながらなされているようである。

Part

JPEG 2000はいくつかのPartに分かれる。それは以下の通り。

外部リンク

ISO | ITU | 画像ファイルフォーマット

JPEG 2000 | JPEG 2000 | JPEG 2000 | JPEG 2000 | JPEG 2000 | JPEG 2000 | JPEG 2000 | JPEG2000

 

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