JPEG 2000
オリジナルのJPEGフォーマットとJPEG 2000との比較
拡張子.jp2, .j2c, .j2k, .jpf, .jpx, .jpm, .mj2,.jph
MIMEタイプimage/jp2, image/jp2, image/jpx, video/mj2, image/jpm,image/jph
開発者Joint Photographic Experts Group
種別画像ファイルフォーマット

JPEG 2000（ジェイペグにせん）は、静止画像圧縮技術及び同技術を用いた画像フォーマットの呼称である。ISOとITUの共同組織であるJoint Photographic Experts Groupによって、国際標準化が進められており、ISO/IECの規格書15444およびITU-Tの勧告書Rec.T.800シリーズとして出版されている。

JPEG2000と詰めて書かずに、JPEG 2000と書くのが正式な表記である。JPEG 2000では、JPEGを上回る圧縮効率とスケーラビリティなどの機能を付加することを目的に規格策定作業が進められた[1][2]。なお、国際標準の規格書/勧告書で規定されているのは、JPEG 2000のコードストリームをデコードするための手順である。したがって、エンコーダの仕様については何も定められていない。どのように実装されたとしても、エンコーダに要求されるのは、標準によって規定された手順でデコードできるコードストリームを出力することである。
技術の概要

JPEG 2000では、JPEGと同様、入力画像に対して周波数変換を施し、その変換係数に対して量子化、エントロピー符号化を適用することで画像の持つデータ量を圧縮する。JPEGとの要素技術における主な相違点は、以下の通り。

周波数変換に離散コサイン変換ではなく、離散ウェーブレット変換 (Discrete Wavelet Transform:DWT)を用いること

エントロピー符号にハフマン符号ではなく、算術符号を用いること

可逆符号化(ロスレス)と非可逆(ロッシー)符号化を同一の方式にて実現可能であること

JPEG 2000は、一つの圧縮画像を様々な解像度やビットレート等で利用できるというスケーラビリティ機能を有しているが、これは特に、量子化された変換係数から圧縮されたビットストリームを生成する役割を担うEBCOT(Embedded Block Coding with Optimized Truncation[3])アルゴリズムの持つ、高い符号化効率、圧縮後のレート制御(Post Compression Rate Distortion Optimization:PCRD-opt)などの特長に依るところが大きい。
Part

2020年6月現在、JPEG 2000はPart1からPart16までが標準化されている[4]。

ITU-T側で出版されている勧告書のうち、無料で入手可能なものには参照を付した。

JPEG 2000の各パートの名称と内容Part内容ISO/IEC ISITU-

T Rec.
1基本方式, 基本ファイルフォーマット .jp215444-1T.800
2拡張15444-2T.801
3Motion JPEG 2000, 動画像向けファイルフォーマット .mj215444-3T.802
4適合性試験15444-4T.803[5]
5参照ソフトウェア15444-5T.804[6]
6複合画像（文字と写真等が混在した画像）向けファイルフォーマット .jpm15444-6T.805[7]
7
8Secure JPEG 2000, JPEG 2000画像のためのセキュリティサービス (JPSEC)15444-8T.807[8]
9双方向通信のためのツール, API, JPIPプロトコル15444-9T.808[9]
103次元画像データのための拡張15444-10T.809[10]
11ワイヤレス通信のための誤り検出・訂正符号化 (JPWL)15444-11T.810[11]
12
13エントリレベルエンコーダ15444-13T.812[12]
14XMLによるファイルフォーマットあるいはコードストリームの記述法 (JPXML)15444-14T.813[13]
15高スループットブロック符号化, High Throughput JPEG 2000 (HTJ2K), .jph15444-15T.814
16JPEG 2000画像のHEIF(ISO/IEC 23008-12)へのカプセル化15444-16T.815

コードストリーム構造

JPEG 2000のコードストリーム構造の例を以下の図に示す。図内の用語のうち、タイルパート・レイヤ・DWTレベル・コンポーネント・プリシンクト・パケットヘッダ・サブバンドについては後述する。JPEG 2000コードストリームの構造の例(LRCPプログレッション)

基本的には、SOC(Start of Codestream)マーカから始まるバイナリデータであり、その終端はEOC(End of Codestream）である。

SOCマーカの直後からメインヘッダが格納されており、各種符号化パラメータに関する情報がここに記録されている。メインヘッダの直後より、タイルパートが格納される。各タイルパートはタイルパートヘッダから始まる。タイルパートヘッダの直後より、そのタイルパートに含まれる圧縮データが格納される。

この圧縮データは、プログレッション順序に基づいて格納される。プログレッション順序とは、レイヤ（ある画質あるいはビットレートに対応する圧縮データの集合）、DWTレベル（DWTの分解レベルに対応する圧縮データの集合）、コンポーネント（色コンポーネント成分に対応する圧縮データの集合）、プリシンクト（DWT係数内の部分空間に対応する圧縮データの集合）の4つの要素のうち、優先的にデコードする要素の階層構造を意味する。コードストリームが取り得るプログレッション順序については後述する。