안나푸르나

출처:  http://blog.naver.com/elanix/20014843139


1. JPEG 이란?

영상압축 표준 중의 하나인 JPEG은 칼라 정지영상의 부호화 표준을 목표로 ISO/CCITT에서 1988년 ADCT (Adaptive Discrete Cosine Transformation)을 기초로 하는 알고리즘을 선택, 이 부호화 방식을 JPEG이라 명명하였으며 최종적으로 1992년 국제 표준으로 JPEG(Joint Photographic Expert Group) 알고리즘이 확정되었다. JPEG은 기본적으로 화상의 크기, 칼라 시스템 및 칼라 성분에 대한 제한을 갖지 않으며, 압축 모드로는 순차적 부호화, 점진적 부호화, 계층적 부호화, 무손실 부호화가 있다.

JPEG의 기본 개념은 여러 가지 응용 목적에 맞게 부호화 방식을 선택해서 필요한 부분을 선택적으로 적용할 수 있도록 툴 키트 개념을 바탕으로 한다. 즉 JPEG은 무손실 부호화(Lossless Compression)방식과 손실 부호화 (Lossy Compression)방식을 모두 포함하고 있으며 칼라 정지 화상에 대한 부호화 방식을 폭넓게 수용하고 있으므로 응용 분야에 따라 부호화 방식이나 사용되는 매개변수 등을 적절히 선택해서 조합하여 사용할 수 있다.

JPEG은 손실 없는 부호화 방식을 사용할 경우 정보량의 약 1/2정도로 압축이 가능하며, 베이스 라인 방식을 적용할 경우 칼라 화상의 화질에 거의 손상을 주지 않고 평균 1/20까지, 그리고 최대 1/50까지 정보량을 압축할 수 있다. 알고리즘 측면에서 살펴보면 JPEG은 사실상 모든 압축 표준안의 기본이 된다고 말할 수 있다.

동영상의 압축 표준화인 MPEG 또한 JPEG의 기본개념을 많이 따랐다. MPEG은 동영상에 대한 압축을 목표로 하지만 동화상이라는 것은 정지영상인 프레임이 연속적으로 전개되는 것에 불과하기 때문이다.

[ JPEG CODEC 블록도 ]

2. JPEG 2000?

멀티미디어의 사용이 증가함에 따라 새로운 양상처럼 이미지 또한 고품질의 압축을 요구하게 되었다. 이에 따라 정지영상의 특정부분의 엔코딩을 위하여 새로운 표준안으로 JPEG2000 발전하고 있는데 JPEG2000은 현존하는 표준안보다 왜곡율과 특정부분의 이미지 품질을 한차원 높일 뿐만 아니라 효율적인 면에서도 훨씬 더 우수하다. 무손실과 손실 압축, 큰 이미지 압축, 화소의 정밀도와 해상도의 차이에 의한 점진적 전송, 관심영역 지정 및 처리(ROI) 등은 JPEG2000의 특징 중에 하나이며 응용분야는 의료영상, 인터넷/WWW 영상, 원격탐사, 영상저장, 그래픽스 및 컴퓨터 합성영상, 팩시밀리, 인쇄 및 출판영상, 레이저 인쇄, 디지털카메라, 스캐너 및 디지털복사기, 경제 문서, 보안용 카메라, 지구영상처리, 사진 및 미술품의 디지털도서관 등 자연영상, 과학영상, 의료영상, 원격탐사영상, 문서영상, 그래픽영상 등과 같이 서로 다른 특성을 갖는 다양한 형태의 정지영상에 하나의 통합된 부호를 부여하는 곳에서 쓰일 것이다.

[장점 및 특성]

#픽셀 정확도와 해상도에 의한 점진적 전송
영상의 픽셀 정확도 또는 공간 해상도를 복원하기 위해 점진적 전송은 여러 응용분야에 있어 필수적이다. 여러 용도의 디바이스를 위해，필요에 따라이 특징은 여러 해상도와 픽셀 정확도를 가지고 영상을 복구해야 한다. 적용 예로는 월드 와이드 웹, 영상기록과 프린터를 들 수 있다.

#관심영역(region of interest) 부호화
영상에서 사용자가 특정 ROI를 정의 및 부호화하고, 더 좋은 화질과 영상의 나머지보다 적은왜곡을 보내는 것이다.

#랜덤 코드열 액세스(random codestream access)와 처리
사용자에게 랜덤한 영상의 ROI를 정의하고 또는 영상의 나머지보다 적은 왜곡을 가지고 복원되게 한다. 또한, 랜덤 코드열 처리는 회전, 번역, 필터링, 특징 추출과 스케일링 같은 기능을 제공할 수 있다.

#비트에러에 대한 견고함
코드열을 디자인하는 동안에 비트 에러에 대한 견고함을 고려하는 것은 바람직하다. 하나의 응용 분야로는 무선 통신 채널의 전송이다. 코드열의 일정부분은 디코딩된 영상 화질을 결정하는 데 있어 중요한 역할을 하고, 에러 정정 시스템 안에서 비트에러에 강한 최적의 디자인이 필요하다.

#오픈 아키텍처(open architecture)
고도의 적응성을 가진 코딩 툴을 사용하는 응용분야나 서로 다른 형태의 영상에 적합하여 오픈 아키텍처로 구현된다.

#컨텐츠 기반의 기술
영상을 기록하고 색인을 붙이고 검색하는 것은 영상 처리의 중요한 분야이다. MPEG-7에서도 이를 다루고 있으며 압축 시스템의 일부로 이용할 수 있다.

#사이드 채널 공간 정보(side channel spatial information)
알파 평면과 투명 평면과 같은 사이드 채널 공간 정보는 정보를 전송하고 영상을 전시, 인쇄, 편집하는 데 도움이 된다. 이것의 예는 월드 와이드 웹적용에서 사용되는 투명 평면이다.

#영상보호
디지털 영상의 보호는 워터마킹, 라벨링, 스탬핑(stamping)과 암호화에 의해 이뤄진다. 라벨링은 이미 SPIFF에서 구현되었고 JPEG2000 영상 파일과 호환을 이뤄야 한다.

#연속톤과 2중 레벨의 압축
연속톤과 2중 레벨의 압축으로 문서의 합성 및 컴퓨터 영상, 팩시밀리, 오버레이(overlay)가 있는 의학 영상, 이진수 영역의 그래픽 영상 등에 응용할 수 있다.
 
[ JPEG2000  CODEC의 블록도 ]