공동 사진 전문가 그룹: JPEG 표준으로 시각적 데이터의 힘 활용

By Fouad Sabry

공동 사진 전문가 그룹이란 무엇입니까?

J P 2라고도 알려진 J P E G 2000은 사진 압축을 위한 표준 형식 및 코딩 체계입니다. 이는 투라지 아브라함가 의장을 맡은 공동 사진 전문가 그룹 위원회에 의해 1997년에서 2000년 사이에 개발되었습니다. 그룹의 목표는 DCT(이산 코사인 변환)를 기반으로 하는 원래 J P E G 표준을 새롭게 설계된 웨이블릿 기반 접근 방식으로 대체하는 것이었습니다. I S O / I E C 15444-1을 준수하는 파일은 확장자.jp2로 지정되는 반면, I S O / I E C 15444-2로 게시되는 확장된 Part-2 요구 사항을 준수하는 파일은 확장자.j p x로 지정됩니다. 특히 RFC 3745는 등록된 M I M E 유형이 정의되는 곳입니다. I S O / I E C 15444-1 표준에 대한 image/jp2입니다.

혜택을 받는 방법

(I) 다음에 대한 통찰력 및 검증 주제:

1장: 공동사진전문가그룹 2000

2장: 공동사진전문가그룹

3장: 손실 압축

4장: 이미지 압축

5장: 이미지 압축 및 오류 복원력

6장: H.262/영화 전문가 그룹-2 파트 2

7장: 영화 전문가 그룹-4 파트 2

8장: 이미지 파일 형식

9장: 운동 공동사진전문가그룹 2000

10장: 고효율 이미지 파일 형식

(II) 공개 주요 질문에 답하기 공동 사진 전문가 그룹에 대해 설명합니다.

(III) 여러 분야에서 공동 사진 전문가 그룹을 활용하는 실제 사례입니다.

이 책은 누구를 위한 책인가요?

전문가, 학부 및 대학원생, 열성팬, 취미생활자, 그리고 모든 종류의 공동 사진 전문가 그룹에 대한 기본 지식이나 정보를 넘어서고 싶은 사람들.

• Language: 한국어
• Publisher: 10 억 지식이 걸립니다 [Korean]
• Release date: Apr 30, 2024

Book preview

1 장 : JPEG 2000

JPEG 2000(JP2)이라는 이미지 압축 및 인코딩 표준이 있습니다. 1992년에 제정된 초기 JPEG 표준(DCT)을 대체하기 위해 Touradj Ebrahimi(이후 JPEG 사장)가 이끄는 Joint Photographic Experts Group 그룹이 1997년부터 2000년까지 이 작업을 수행했습니다. ISO/IEC 15444-1 규격 파일은 .jp2 파일 이름 확장자를 사용하는 반면 ISO/IEC 15444-2 규격 파일은 .jpx 파일 이름 확장자를 사용합니다. RFC 3745는 등록된 많은 MIME 유형을 지정합니다. image/jp2 형식은 ISO/IEC 15444-1에 사용됩니다.

관심 영역인 JPEG 2000 코드 스트림에서 공간 랜덤 액세스 또는 관심 영역 액세스를 제공하기 위해 여러 가지 방법을 사용할 수 있습니다. 동일한 이미지의 서로 다른 패싯을 다양한 수준의 충실도로 저장할 수 있습니다.

JPEG 2000 표준은 압축(DWT)을 위해 이산 웨이블릿 변환을 사용합니다. Motion JPEG 2000 확장이 추가됨에 따라 모션 이미징 비디오를 압축하는 데 표준을 사용할 수 있습니다. 디지털 시네마의 비디오 코딩 표준은 2004년에 JPEG 2000 기술을 사용하여 정착되었습니다. 따라서 인터넷에서는 거의 사용되지 않습니다.

JPEG 2000은 JPEG보다 약간 더 나은 압축을 제공하지만 개선 사항은 미미하지만 JPEG 2000의 근본적인 이점은 코드 스트림의 높은 적응성입니다.

JPEG 2000은 이미지를 압축한 후 확장 가능한 코드 스트림을 생성하므로 여러 가지 해석이 가능합니다. 예를 들어, 코드 스트림은 필요할 때마다 짧게 잘라낼 수 있습니다. 이미지의 저해상도 버전 또는 SNR을 얻을 수 있습니다 - 자세한 내용은 확장 가능한 압축에 대한 내 기사를 확인하십시오.

다른 코드 스트림 순서는 다음을 사용하여 달성 할 수 있으며, 응용 프로그램 성능의 상당한 향상이 가능합니다.

그러나 이러한 적응성으로 인해 JPEG 2000용 코덱은 복잡하고 리소스를 많이 사용합니다.

JPEG와 달리 또 다른 차이점은 눈의 물리적 물체를 나타냅니다 : JPEG 2000에 의해 링잉 아티팩트 만 생성되며 이미지의 가장자리에서 흐릿함과 링잉으로 표시되지만 JPEG는 8×8 블록으로 인해 링잉 및 블로킹처럼 들리는 왜곡을 생성합니다.

JPEG 2000의 국제 표준인 ISO/IEC 15444가 발표되었습니다. 모든 표준 문서를 취득하면 2718 CHF (약 2700 USD)를 돌려받을 수 있습니다.

표준의 의도된 목표 시장 및 응용 분야는 다음과 같습니다.

멀티미디어 플레이어 및 기타 가전제품(예: 디지털 카메라, 개인용 정보 단말기, 3G 휴대폰, 컬러 팩시밀리, 프린터, 스캐너)

서버와 연결(예: 인터넷, 이미지 데이터베이스, 비디오 스트리밍, 비디오 서버)

군사/감시(예: HD 위성 이미지, 동작 감지, 네트워크 배포 및 저장)

의료 데이터 교환을 위한 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준.

생체 인식.

원격 탐사

고품질 비디오를 캡처, 편집 및 개별 프레임에 저장합니다.

TV 방송국의 스튜디오에 연결된 스포츠 경기의 HDTV 피드와 같은 라이브 HDTV 스트림 기여도(전송 지연이 낮은 I-프레임 전용 비디오 압축).

디지털 시네마 패키지에 있는 것과 같은 디지털 형식의 영화

JPEG 2000과 ICER 이미지 압축 표준은 모두 화성 탐사선에서 사용되며 많은 설계 유사성을 공유합니다.

장기 디지털 저장을 위해 디지털화된 시청각 자료 및 정지 사진

JPEG 2000 압축은 세계기상기구(World Meteorological Organization)에서 개발한 새로운 GRIB2 파일 형식의 일부입니다. GRIB 파일 형식은 일기 예보의 전 세계 보급을 위해 특별히 개발되었습니다. GRIB2는 JPEG 2000 압축을 사용하여 크기를 최대 80%까지 줄였습니다.

사진을 압축하기 위해 JPEG 2000은 먼저 사진을 다양한 해상도의 여러 표현으로 나눕니다. 이 피라미드 표현은 이미지를 표시할 때 압축 이상의 용도로 사용할 수 있습니다.

프로그레시브 디코딩 및 확장 가능한 신호 대 잡음비(SNR)는 이러한 특성의 두 가지 이름입니다. 픽셀 정밀도와 이미지 품질 측면에서 JPEG 2000은 매우 효율적인(또는 이미지 크기별) 점진적 코드 스트림 그룹화를 제공합니다. 이 기술에서 사용자는 전체 파일의 일부만 받은 후 전체 그림의 낮은 품질 표현을 볼 수 있습니다. 원본에서 더 많은 데이터가 다운로드됨에 따라 점차적으로 더 나은 품질을 얻을 수 있습니다.

JPEG 2000 표준은 무손실 JPEG 표준과 마찬가지로 무손실 및 손실 압축을 단일 프레임워크로 결합합니다. JPEG 2000에서는 가역 정수 웨이블릿 변환을 사용하여 무손실 압축을 제공합니다.

JPEG 1992 및 JPEG 2000은 비교적 작은 독립 블록에서 데이터를 인코딩하기 때문에 잡음이 많은 통신 회선으로 인한 비트 실수에 강합니다.

JPEG Part 9 JPIP 프로토콜에서 생성된 JP2 및 JPX 파일 형식을 사용하면 네트워크 응용 프로그램에서 색 공간 정보, 메타데이터 및 상호 작용을 관리할 수 있습니다.

JPEG 2000에서는 1에서 38까지의 비트 심도를 사용할 수 있습니다. 단색, YCbCr, sRGB, PhotoYCC, CMY(K), YCCK 및 CIELab 색 공간의 세 가지 변형이 모두 지원됩니다. CIEJab(CIECAM02), e-sRGB, ROMM, YPbPr 등은 나중에 지원하는 색 공간 목록에 추가되었습니다.

알파 평면 투명도 표준을 완벽하게 준수합니다.

JPEG 2000 이미지 코딩 시스템(ISO/IEC 15444)을 구성하는 요소는 다음과 같습니다.

JPEG 2000은 JPEG에 비해 압축 성능을 향상시키는 것 외에도 확장성 및 편집 가능성과 같은 측면을 도입(또는 향상)하는 것을 목표로 합니다. 압축 성능은 일반적으로 디자인을 평가할 때 고려해야 할 핵심 요소가 아니며 이와 관련하여 JPEG 2000의 개선은 원래 JPEG 표준에 비해 매우 미미합니다. JPEG 2000은 이미지를 매우 작은 크기 또는 매우 큰 크기로 압축할 수 있습니다. JPEG 2000의 장점 중 하나는 다양한 유효 비트 전송률을 수용할 수 있는 디자인입니다. 비트 전송률이 지정된 임계값 미만인 이미지의 경우 초기 JPEG 표준에서는 인코딩하기 전에 입력 이미지의 해상도를 축소하는 것이 좋습니다. JPEG 2000은 다중 해상도 분해 구조가 내장되어 있기 때문에 이러한 수동 개입이 필요하지 않습니다. JPEG 2000 알고리즘은 아래에 설명되어 있습니다.

ICC 프로파일 지원 및 그리드 해상도 정보 처리와 관련하여 네덜란드 왕립 도서관에서 언급했듯이 기존 JP2 형식 표준은 모호합니다.

처음에는 사진을 RGB 색상 공간에서 다른 색상 공간으로 변환해야 하므로 세 부분으로 나뉩니다. 다음 두 가지 경로 중 하나를 선택할 수 있습니다.

ICT(Irreversible Color Transform)는 잘 알려진 BT.601 YCBCR 색 공간을 사용합니다.

부동 소수점 또는 고정 소수점으로 구현해야하고 반올림 실수가 발생하는 이유는 사람들이 되돌릴 수 없다고 부르는 이유입니다.

9/7 웨이블릿 변환은 ICT와 함께 사용할 수 있는 전용 도구입니다.

RCT(Reversible Color Transform)는 양자화 오류를 일으키지 않는 수정된 YUV 색 공간(YCGCO와 거의 동일)을 사용하므로 완전히 실행 취소할 수 있습니다.

무작위배정 비교임상시험은 행렬 형태로 정확하게 표현할 수 없으므로, 숫자를 사용하기 전에 반올림해야 한다.

5/3 웨이블릿 변환만 RCT와 함께 사용할 수 있습니다.

변경 사항은 다음과 같습니다.

{\displaystyle {\begin{array}{rl}Y&=&\left\lfloor {\frac {R+2G+B}{4}}\right\rfloor ;\\C_{B}&=&B-G;\\C_{R}&=&R-G;\end{array}}\qquad {\begin{array}{rl}G&=&Y-\left\lfloor {\frac {C_{B}+C_{R}}{4}}\right\rfloor ;\\R&=&C_{R}+G;\\B&=&C_{B}+G.\end{array}}}

R, G 및 B가 동일한 정확도 표준으로 가져온 경우 CB 및 CR의 수치 정밀도는 원래 구성 요소의 정밀도보다 1비트 더 큽니다.

이 미세한 제어는 이전 버전과의 호환성을 위해 필수적입니다.

그럼에도 불구하고 Chroma 구성 요소를 사용하여 세부적으로 축소할 필요는 없습니다. 실제로, 웨이블릿 변환은 영상을 서로 다른 크기로 분할하기 때문에, 가장 미세한 웨이블릿 스케일을 줄이면 다운샘플링에 도움이 됩니다.

RGB 색상 모델에 국한되지 않기 때문에 이 프로세스를 JPEG 2000 언어에서 다중