漠然とした質問で恐縮です。
JPEGの圧縮はどのようにやっているのでしょうか。また、元画像との違いはどこに現れるのでしょうか。しろうとにも分かるように教えてください。

A 回答 (4件)

厳密にはちょっと違うかも知れませんが、大雑把に言うと、


JPEGと言うのは、画像を圧縮してファイル容量を小さくする規格です。
どうやって圧縮しているのか、詳しくは無いのですが、
画像の中の、似通った色のピクセルが並ぶ部分を
1つにまとめてしまう様な方法だったと思います。
で、特徴としては、似た系列の色合いが多いと圧縮率が高くなり、
反対に色の変化が大きいものだと(異なる色が接触する
輪郭部分が多いと)、圧縮率が低くなってしまいます。
雰囲気で説明しますと、例えば、真っ青な空に、赤い風船が浮かんでいる絵を
想像してみて下さい。この、風船の輪郭を表現するのに、
光の当たっている部分と、影の部分では、輪郭周辺の色も
微妙に違いますね。これをそのまま全部正しい色で表現しようとするのが
BMPだとします。それに対して、『赤と青の輪郭なんだから、
うまいこと紫でボカシとけばバレないだろ~』みたいなのがJPEGで、
この際にJPEGが作る、紫色の部分の事を『JPEG偽色』と言います。
また、JPEGでは、この圧縮率を、自分で設定する事が可能です。
圧縮率を高くして行くと、ファイル容量が小さくなる代わりに、
輪郭部分がボケたり、色合いが少し狂ったりします。
『赤と青はあくまでも赤と青だ!』と言って、中間色のボカシを
作らないのがGIFって感じでしょうか。

で、元画像との違いはどこに出ているのか?についてですが、
同じ画像を、BMPとJPEGで保存すれば、JPEGの方は圧縮される段階で
画像が劣化しますからよく見ると全体的に、細かいところの
色合いなどが劣化しているのです。
ただし、圧縮率を低めにしてやると、ほとんど劣化も見られないまま、
ファイル容量をそれなりに小さくする事も可能です。
また、元の画像が、デジカメで撮影した画像などの場合、
撮影された段階でJPEGとして劣化していますので、
元画像との違いを見つける事は難しいかも知れません。
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JPEG:画像中の「ある点」と「その周り」との色の変化を、人間の目でわかりにくいところをごまかすことで、情報量を減らします。


具体的には、色の変化をサインカーブで表し高周波の部分をカットします。
これはmp3という「音の圧縮形式」と基本的に同じ考え方です。

色の変化をごまかすので、「もともと色の変化が激しくない画像(ある色から別の色へは徐々にグラデーションしていくようなもの)」つまり自然写真などは、きれいに圧縮できます。
ただ、「もともと色の変化が激しい画像(ある色のすぐ隣に全く別の色があるようなもの)」つまりアニメ絵やロゴマークなどは、輪郭がぼやけてしまうことになります。
余談ですが、こういう色の変化が激しい画像で、色数の多くない画像については、GIFによる圧縮が効果的です。

TIFF:タグ付けされた画像フォーマット、というのがTIFFの意味ですが、実際問題として、TIFFというのは「入れ物」と思ってもらえばよいです。この入れ物の中に画像データが入っているわけです。
ですから、よく目にするのは非圧縮データ(全く圧縮していない)の入ったTIFFかと思いますが、まれにJPEGデータの入ったTIFFなどというものもあるようです。
bobさんも書かれたように、非圧縮のデータであれば、元の画像を完全に再現します。
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JPEGと言っても3種類はあるのですが・・・


↑通常使う分にはこの種類は気にしなくていいです

まぁざっくりと説明しますと、色の表現を考えてください。
通常色には「赤」とか「青」とか名前がついています。
コンピュータ上では、これが数値データになっています。
この数値が色を表す名前みたいなものだと考えてください。

ただ、凄く良く使う色に長い名前を付けると大変です。
「信号が西インド洋スカイブルーになったら横断歩道を渡れ」
というより「信号が青になったら横断歩道を・・・」と言ったほうが短く楽です。

そこでJPEGでは、良く使われている色は短い数値に変換します。
これが基本的なJPEG圧縮の考え方です。

JPEGの特徴として、
・圧縮すると元のデータと全く同じにならない(不可逆)
・色の変化が極端なものを高圧縮すると、輪郭がぼける

という点があります。
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具体的な手法を説明すると本一冊になるので画像圧縮の方針を簡単に書きます。



JPEG圧縮の場合は、要するに人間の目で判別しずらい部分を適当にごまかして情報量を少なくしています。例えば物体の輪郭などはなるべく忠実に保存しますが、物体面の微妙な陰影とか黒髪の部分など忠実に再現したところで人間にはよくわからないところは手を抜きます。

実際に試してみるのが一番分かりやすいと思います。適当な画像ソフトで同じ画像をJPEGのいろいろな圧縮率で保存して、それを開きなおして拡大してみて下さい。自然風景の写真や。アニメ系の画像をそれぞれためすのもいいと思います。

JPEGの場合、圧縮率を高くする(低画質)と、グラデーションのついたブロックが並んだような模様が目立ってきます。また、画像にもよりますが、RGBのうち特にB(青)チャンネルの画質劣化が目立つようになると思います。

tiffフォーマットは保存しても完全に同じ画像が再現できることを保証しますが、一般にファイルサイズはJPEGよりもはるかに大きくなります。

現実世界だって拡大していくといろいろと違うものが見えてきます。自分の使用目的にあわせて適当なフォーマットや圧縮率を選ぶのが賢い方法です。
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この回答へのお礼

早速、教えていただいてありがとうございます。
画像ファイル形式は、いろいろありすぎて長所や短所がよくわからないでいますが、現在の直面している問題についての参考にさせていただきます。

お礼日時:2000/12/12 16:40

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