JPEG OF OPERATION

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舞鶴高専　専攻科

JPEG OF OPERATION2ES 12　吉元 裕真

0. Abstract

5JPEGの手順

1）ピクセルデータをRGBからYUVへ変換

3）分割されたブロック毎の処理

2）データのサンプリング

3.1）DCT変換3.2）データの量子化3.3）データの整列3.4）データの圧縮（エントロピー符号化）

6JPEGの手順

1）ピクセルデータをRGBからYUVへ変換

3）分割されたブロック毎の処理

2）データのサンプリング

3.1）DCT変換3.2）データの量子化3.3）データの整列3.4）データの圧縮（エントロピー符号化）

Chapter4 （よしたか、小森、よしお、森ちゃん）

7JPEGの手順

1）ピクセルデータをRGBからYUVへ変換

3）分割されたブロック毎の処理

2）データのサンプリング

3.1）DCT変換3.2）データの量子化3.3）データの整列3.4）データの圧縮（エントロピー符号化）

Chapter5 （岩上、岸田さん、蔭山）

8JPEGの手順

1）ピクセルデータをRGBからYUVへ変換

3）分割されたブロック毎の処理

2）データのサンプリング

3.1）DCT変換3.2）データの量子化3.3）データの整列3.4）データの圧縮（エントロピー符号化）

ここをやる（たぶん）

9JPEGの手順

1）ピクセルデータをRGBからYUVへ変換

3）分割されたブロック毎の処理

2）データのサンプリング

3.1）DCT変換3.2）データの量子化3.3）データの整列3.4）データの圧縮（エントロピー符号化）

蔭山がやった内容を 詳しく説明する感じ…？

10JPEG標準

この章では、

4つの方式

について説明します。

11JPEG標準

として定義されている。

ファイル形式の細かい定義

「JPEGってざっくりこんな感じのやつ」

JPEGでは標準規格として

12JPEG標準

JPEG方式のうち、4種類を挙げて説明します。

シーケンシャルDCT

シーケンシャルロスレス

プログレッシブDCT

階層的モード

13JPEG標準

プログレッシブ DCT

階層的モード

シーケンシャル DCT

シーケンシャル ロスレス

14JPEG標準

15JPEG標準

チェック柄

線が入っている

シーケンシャルDCT1

17シーケンシャルDCT

1度の走査で画像を圧縮する「基本的な方式」

他の方法は、この方法を拡張したもの

18シーケンシャルDCT

素直に、全ての要素を順に ファイルに書き込んでいく形式

一番基本的な形式であり 普通に使われている

参考：http://www.marguerite.jp/Nihongo/Labo/Image/JPEG.html

19シーケンシャルDCT

ファイルの先頭から順に データが書かれているので

寮の残念回線でデータが途中で 途切れると

こんな感じで途中から表示できない

20シーケンシャルDCT

シーケンシャルDCTを用いたJPEGを

ベースラインJPEGという。ネットで調べる時は、ベースラインJPEGってしないと 情報が全く出てこない。

21シーケンシャルDCT

ベースラインJPEGとは、いわゆる普通のJPEGのこと

ペイントとかで普通に「JPEGで保存」ってすると、 ベースラインJPEGで保存される

普通JPEGって言うと、これのこと

22シーケンシャルDCT

ベースラインJPEGで、圧縮率を変えて比べてみる。

23シーケンシャルDCT

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

24シーケンシャルDCT

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

生成した画像

オリジナル画像から 生成した画像を引いた差分画像

25シーケンシャルDCT

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

26シーケンシャルDCT

(a) (b)

0.065 bit/pixel

0.065 bit/pixel

27シーケンシャルDCT

(a) (b)

チェック柄情報が 失われた

エラーが 大量に出ている

28シーケンシャルDCT

(c) (d)

0.157 bit/pixel

0.157 bit/pixel

29シーケンシャルDCT

(a) (b)

上部は情報が 失われている

一部は情報が 残っている

エラーの数が 減っている

30シーケンシャルDCT

(e) (f)

0.256 bit/pixel

0.256 bit/pixel

31シーケンシャルDCT

(e) (f)

チェック柄情報が 残っている

エラーが さらに少ない

プログレッシブDCT2

33シーケンシャルDCT

なんか直流成分→低周波成分 →高周波成分って書いていくやつ

次のスライドで詳しく説明します

参考：http://www.marguerite.jp/Nihongo/Labo/Image/JPEG.html

34プログレッシブDCT

35プログレッシブDCT

36プログレッシブDCT(1) (2) (3)

(4) (5) (6)

(7) (8) (9)

37プログレッシブDCT直流成分

交流成分1

交流成分2

交流成分n：

ファイル中には、このような順序でデータを記述することで、 受信した部分から逐次画像を表示することができる。

38プログレッシブDCT

プログレッシブDCTを用いたJPEGを

プログレッシブJPEGという。ネットで調べる時は、プログレッシブJPEGってしないと 情報が全く出てこない。

39プログレッシブDCT

ネット回線が低速だった時代に、 画像全体をとりあえず表示できるように改良されたJPEG

ファイルを全て読み切らなくても 画像ファイルの表示が可能

40プログレッシブDCT

ファイルの先頭から 画像データ全体を少しずつ記述する

寮の残念回線でデータが途中で 途切れると、

こんな感じで低解像度ではあるが 全体像が表示される

41プログレッシブDCT

(a) (b)

0.065 bit/pixel (DC coefficients only)

42プログレッシブDCT

(a) (b)

0.065 bit/pixel (DC coefficients only)

43プログレッシブDCT

(c) (d)

0.157 bit/pixel (first two AC coefficients)

44プログレッシブDCT

(c) (d)

0.157 bit/pixel (first two AC coefficients)

45プログレッシブDCT

(e) (f)

0.256 bit/pixel (first five AC coefficients)

46プログレッシブDCT

(e) (f)

0.256 bit/pixel (first five AC coefficients)

47プログレッシブDCT(a)

0.065 bit/pixel (DC coefficients only)

48プログレッシブDCT(c)

0.157 bit/pixel (first two AC coefficients)

49プログレッシブDCT(e)

0.256 bit/pixel (first five AC coefficients)

50JPEG

世の中のJPEGは、だいたいこの2つ。

正直、ロスレスとか階層的なやつとかはほとんど使われてないっぽい

シーケンシャルロスレス3

52シーケンシャルロスレス

ロスレスって言ってるけど

人間の目では見分けられないレベルで オリジナルとそっくりな状態

データを捨ててても、ある閾値より再現性が高ければ 可逆圧縮（ロスレス圧縮）と呼ぶ

53シーケンシャルロスレス

ロスレスって言ってるけど

人間の目では見分けられないレベルで オリジナルとそっくりな状態

データを捨ててても、ある閾値より再現性が高ければ 可逆圧縮（ロスレス圧縮）と呼ぶ

よしたかの時に 先生が言ってたやつ

54シーケンシャルロスレス

隣接資料と予測方程式から 元々のデータをうま～いこと予想する

55シーケンシャルロスレス

隣接資料

予測方程式

予測方程式から xはどの式で表されるのか記録

デコード時はa, b, cから xの値を求める

階層的モード4

57階層的モード

段階的に元画像へ近づけていくモード

下手したら、 普通のDCTモードと同じ画質を表現するため、 普通のDCTモードよりも多くのビットを 必要とすることも

58階層的モード

イメージこんな感じ

59階層的モード元画像から縦横2倍（面積4倍）ずつしていく

面積4倍！4倍！！4倍！！！...ってしていったら 画像が大きくなる

画像を大きくする（解像度を上げる）

アップサンプリング

60階層的モード

アップ サンプリング

アップ サンプリング

ダウン サンプリング

ダウン サンプリング

エンコード デコード

61階層的モード

0.053 bit/pixel (expanded 4:1 by pixel replication in each dimension).

62階層的モード

0.224 bit/pixel (expanded 2:1 by pixel replication in each dimension).

63階層的モード

0.568 bit/pixel (full resolution).

64階層的モード

0.568 bit/pixel (full resolution).

ここまで再現できるようににすると 普通のDCTの方がサイズが小さい

65階層的モード

66まとめ

JPEG方式のうち、4種類を挙げて説明しました。

シーケンシャルDCT

シーケンシャルロスレス

プログレッシブDCT

階層的モード

よく使う

ご静聴ありがとうございました。

お疲れ様でしたー