画像・音声処理技術について

質問

画像処理における圧縮技術現在用いられている
画像圧縮技術、音声圧縮技術(JPEG, MPEG, YUV, DV, MP3, ...等)に
ついて、初歩的なことから詳しく教えてください。
圧縮の手法などもお願いできますでしょうか？
もしくは、そういった情報が載っているURLも教えていただけると
大変助かります。

回答No.2

kokucho81 · ベストアンサー

１）JPEG 平面画像圧縮技術の１つ。
　GIF,PNGという形式とよく対比して語られる。
　風景、自然がなどの圧縮が得意である一方、ベタ画、
　アニメ絵などの圧縮は苦手でとする。
　基本的には一度圧縮すると、元の画像には戻らない（不可逆圧縮という）
　であるが、JPEGには、劣化のない（ロスレス圧縮、可逆圧縮という）も
　存在する。
　現在は、JPEG2000が制定され、一般普及に向けて、さまざまな媒体で
　取り上げられ始めている。

２）MPEG 映像音声圧縮技術の１つ。
　現在MPEG1、MPEG2、MPEG4が存在する。MPEG7は現在制定中である。
　MPEG1はVideo‐CD用に制作した企画であったが、現在個人ＰＣで最も
　ポピュラーな存在であり、Windows95以降では、デフォルトで再生
　ができるようになっている。

　MPEG1とMPEG2は根幹を形成する技術ではそれほど変わるものでは
　なく、あくまでも、ビットレートの引き上げ、テレシネ技術への対応
　が主なものである。
　又、MPEG1は色空間が『YUV形式4:2:0』（4:4:4が色あせが一切ない
　色空間）という色空間が使用されるため、一般には我々が現実で目に
　するよりも、くすんで見える傾向がある。
　さらには、MPEG2においても、DVD（及びそれと同レベル）なものは
　色空間に同様のYUV形式4:2:0が使用されており、DVDが思ったほど
　われわれの目には美しく見えないのは、このあたりに原因がある。
　しかしながら、MPEG2は色空間4:2:2もサポートしている（ただし
　それを再生できるプレイヤーは一般には流布していない）ことから、
　今後は、このような、4:2:2色空間が使用され、「ハッ」と思うよう
　な鮮度のある映像が見れるようになると思われる。

　MPEG4はMPEG1,MPEG2を拡張したものである。一般的には
　低ビットレートに対する耐性（ビットレートが低くても映像の美し
　さを保つ）を高めるように設計された。現在も設計は細かい部分で
　進行中である。
　なお、MPEG4は当初は低ビットレート専用にターゲットを絞ってい
　たが、今後は、MPEG2の規格を完全に取りこみ、超低ビットレート～
　超高ビットレートまでをカバーする世界的映像規格へと成長してゆく
　ものと思われる。

　MPEG7については、私には知識がない。

（４）MP3はこのMPEG規格の音声ぶぶんの企画のひとつである。
　MP3とはMpeg Audio Layer (3)のことであり、言うまでもなく
　Mpeg Audio Layer (2)や Mpeg Audio Layer (1)が存在し、
　それぞれ、MP1,MP2,MP3と言われる。
　現在、MP1,MP2,MP3のそれぞれはいずれも成長し、一昔前
　とはその性能を異にしており、おおよそは、
　192kbpsのMP1の音質=128kbpsのMP2の音質=112kbpsのMP3の音質
　である。
　昔の定義では、
　386kbpsのMP1の音質=160kbpsのMP2の音質=128kbpsのMP3の音質
　と言われていたので、その差が縮まっていることがわかる。

　現在MP3は音声圧縮技術としてはすでに時代に乗り遅れつつある。
　Windows Media Audio, Real Media Audio, Voxware Meta Sound(Sound VQ)
　その他、現在すぐれた新時代の音声規格が続々と出ており、
　実際に、MP3のテクノロジーはこれらのは遠く及ばない。

（５）最後に、DVは動画圧縮技術の１つです。
それまでは、映像を取りこむときには、Motion-JPEGというのが定説でしたが、
デジタルビデオなど普及と共に、これに最も適したものとして、DV圧縮が
採用されました。圧縮性能としてはとくに優れたものではありませんが、
適度な圧縮率（無圧縮の１／５程度）でほぼ完全な画質を維持できることから
採用されたと思われます。
なお、私はDVには詳しくないのでわかりませんが、たしかDV圧縮にも、
写真にてきしたものと、アニメに適した大きく２つのフォーマットにわかれる
はずです。

まぁ、個人の知識で書いているので、間違っている可能性もありますが、
いちおうご参考までに。

風景や写真データなどでは効果的だがコンピュータグラフィックスの圧縮には向かない。圧縮過程で情報の一部を切り捨てる（Lossy）方式と、オリジナル画像からの劣化がない（Lossless）方式がある。

お礼

凄い大量のお答えありがとうございます。
かなり、役に立ちました。
ええと、質問している事に対してのお答えは良いのですが、
出てきている用語について、さらに調べる事に成りそうです。
頑張らねば・・・。

ずうずうしい話ですが、詳しく(優しく)載っているURL等もご存知でしたら、
教えていただきたいのですが。
よろしくお願い致します。

回答No.4

ametsuchi

１）文字だけでは分からん：

あまり絵は多くないですが、MPEGの説明は以下にあります。JPEGは探せばもっとあるはずです。

http://k-tai.impress.co.jp/column/keyword/2000/12/06/
http://www.infonet.co.jp/apt/march/syllabus/bookshelf/MPEG/MPEG.html

「DCT」、「フーリエ変換」や「ウェーブレット変換」に付いてもWebで検索すると見つかると思います。

２）フレーム：

動画像中の1枚の画像を意味します。「30フレーム/秒」などの言い方をするわけです。

３）ビット・レート：

元々の意味とMP3などで使われているのに若干ズレがあるようなので、以下のSiteをご覧下さい。非常に的確に解説されています。

http://cnet.sphere.ne.jp/Help/manual/0890.html

回答No.3

ametsuchi

kokucho81さんが凄い回答をされているので、別角度から...。

１）JPEG:

静止画像の圧縮技術・規格で、２段階の圧縮を行なっている。

ａ）画像を8*8Pixelのブロックに分割し、各ブロック毎、２D-DCT、即ち２次元フーリエ変換する。DCTは２D空間を周波数空間に変換する。高周波側をどこまで捨てるかによって圧縮率が決る。圧縮率を上げると当然画像の質は低下する。更にDCTは「モスキート・ノイズ」と呼ばれるノイズがあり、近年これのない「ウェーブレット変換」が着目されている。将来採用される可能性大。いずれにしてもここは「不可逆圧縮」。

ｂ）「ハフマン符号化」と言って、通常のデジタルデータの「可逆圧縮」と同じ圧縮。

２）MPEG:

動画像の圧縮技術・規格で、静止画の圧縮に加えて、フレーム間の類似性に着目して、２枚目以降は「差分情報」だけ送ることにより圧縮効率を高めることを狙っている。デジタル放送だと何チャンネルも使えるというのも確かMPEG技術に依存するところが大きいはず。

MPEG-2までは、ラスターデータが対象であったが、MPEG-4は、ベクターデータも視野に入れている。折角データサイズの小さいベクターデータもラスター化したら無駄である。2年前某社のMPEG-4技術への応用プロジェクトに参加しかかった。当時移動通信、TV電話用など、MPEG-4が本命と言われていたが今は分からない。

補足

回答ありがとうございます。
若干文字だけではイメージしにくいところもあるのですが。
なんとか、頑張ってみたいと思います。

よく、フレームとかビットレートとかって聞くんですが、
あれって何なんですか？

ご存知であったら、教えていただきたいのですが。
よろしくお願い致します。

回答No.1

inoue64

JPEG(http://www.e-words.ne.jp/view.asp?ID=564)
>静止画像データの圧縮方式の一つ。ISOにより設置された
>専門家組織の名称がそのまま使われている。
MPEG(http://www.e-words.ne.jp/view.asp?ID=656)
>映像データの圧縮方式の一つ。ISOにより設置された
>専門家組織の名称がそのまま使われている。
YUV(http://www.e-words.ne.jp/view.asp?ID=1200)
>輝度信号(Y)と、輝度信号と赤色成分の差(U)、輝度信号と青色成分の差(V)の
>3つの情報で色を表す形式。
DV(http://www.e-words.ne.jp/view.asp?ID=314)
>ビデオテープレコーダ(VTR)の規格の一つ。
MP3(http://www.e-words.ne.jp/view.asp?ID=654)
>映像データ圧縮方式のMPEG-1で利用される音声圧縮方式の一つ。

以上e-Words(http://www.e-words.ne.jp)より

参考URL：

http://www.e-words.ne.jp

補足

e-wordsやアスキーでは、
調べてあるので、さらに詳しく。
その他の、技術も教えてもらいたいのですが、
MPEG1とMPEG2の違い解像度などもお願いします。