JXL を JPEG に変換

JPEG XL（JXL）画像フォーマットは、JPEG、PNG、GIF などの既存のフォーマットの機能を超えることを目指した次世代画像符号化規格です。優れた圧縮効率、品質、機能を提供します。これは、画像圧縮規格の開発に貢献してきた Joint Photographic Experts Group（JPEG）委員会による共同作業の結果です。JPEG XL は、プロフェッショナルな写真から Web グラフィックスまで、幅広いユースケースに対応できるユニバーサル画像フォーマットとして設計されています。

JPEG XL の主な目標の 1 つは、視覚品質を損なうことなくファイルサイズを大幅に削減できる高品質の画像圧縮を提供することです。これは、高度な圧縮技術と最新の符号化フレームワークを組み合わせることで実現されています。このフォーマットはモジュール方式を採用しており、カラースペース変換、トーンマッピング、レスポンシブなリサイズなどのさまざまな画像処理操作を圧縮パイプラインに直接組み込むことができます。

JPEG XL は、Google の PIK と Cloudinary の FUIF（Free Universal Image Format）という 2 つの以前の画像コーデックを基盤として構築されています。これらのコーデックは画像圧縮にいくつかの革新をもたらし、JPEG XL にさらに洗練されて統合されています。このフォーマットはロイヤリティフリーに設計されており、画像の保存と配信に費用効果の高いソリューションを必要とするソフトウェア開発者とコンテンツ制作者の両方にとって魅力的なオプションとなっています。

JPEG XL の圧縮効率の中心にあるのは、非対称数値システム（ANS）と呼ばれる最新のエントロピー符号化技術の使用です。ANS は、画像データの統計的分布を効率的に符号化することで、ほぼ最適な圧縮率を提供する算術符号化の一種です。これにより、JPEG XL は、元の JPEG フォーマットで使用されているハフマン符号化などの従来の方法よりも優れた圧縮を実現できます。

JPEG XL は、人間の視覚認識にさらに適合するように設計された XYB（eXtra Y、Blue-yellow）と呼ばれる新しいカラースペースも導入しています。XYB カラースペースは、人間の目に重要な画像のコンポーネントを優先することで、より効率的な圧縮を可能にします。これにより、ファイルサイズが小さくなるだけでなく、特に微妙な色の変化がある領域で圧縮アーティファクトが少なくなります。

JPEG XL のもう 1 つの重要な機能は、ハイダイナミックレンジ（HDR）とワイドカラージェム（WCG）画像のサポートです。ディスプレイ技術が進化するにつれて、これらの新しいディスプレイが生成できる拡張された明るさと色の範囲を処理できる画像フォーマットの需要が高まっています。JPEG XL の HDR と WCG のネイティブサポートにより、追加のメタデータやサイドカーファイルを使用せずに、最新の画面で画像が鮮やかでリアルに表示されます。

JPEG XL は、プログレッシブデコードも考慮して設計されています。つまり、画像はまだダウンロードされている間は低品質で表示できますが、より多くのデータが利用可能になると品質は徐々に向上します。この機能は、ユーザーのインターネット速度が異なる場合に特に役立ちます。ファイル全体がダウンロードされるのを待たずに画像のプレビューを提供することで、ユーザーエクスペリエンスが向上します。

下位互換性の点では、JPEG XL は「JPEG 再圧縮」と呼ばれる独自の機能を提供します。これにより、既存の JPEG 画像を品質を損なうことなく JPEG XL フォーマットに再圧縮できます。再圧縮された画像はサイズが小さくなるだけでなく、元の JPEG データをすべて保持するため、必要に応じて元の JPEG フォーマットに戻すことができます。これにより、JPEG XL は、元のファイルに戻す機能を維持しながらストレージ要件を大幅に削減できるため、大量の JPEG 画像をアーカイブするための魅力的なオプションになります。

JPEG XL は、Web 上のレスポンシブ画像のニーズにも対応しています。1 つのファイル内に画像の複数の解像度を格納する機能により、Web 開発者はユーザーのデバイスと画面解像度に基づいて最も適切な画像サイズを提供できます。これにより、異なる解像度用の個別の画像ファイルの必要性がなくなり、レスポンシブ Web デザインを作成するプロセスが簡素化されます。

プロのフォトグラファーやグラフィックデザイナー向けに、JPEG XL はロスレス圧縮をサポートしており、元の画像データのすべてのビットが保持されます。これは、医療画像、デジタルアーカイブ、プロフェッショナルな写真編集など、画像の完全性が最優先されるアプリケーションに不可欠です。JPEG XL のロスレスモードも非常に効率的で、PNG や TIFF などの他のロスレスフォーマットと比較してファイルサイズが小さくなることがよくあります。

JPEG XL の機能セットは、GIF や WebP フォーマットと同様にアニメーションのサポートにまで及びますが、圧縮と品質が大幅に向上しています。これにより、Web 上の GIF の適切な代替となり、より広いカラパレットでよりスムーズなアニメーションを提供し、GIF の 256 色の制限はありません。

このフォーマットには、EXIF、XMP、ICC プロファイルなどのメタデータの堅牢なサポートも含まれており、圧縮中に画像に関する重要な情報が保持されます。このメタデータには、カメラの設定、著作権情報、カラーマネジメントデータなどの詳細を含めることができ、プロフェッショナルな使用とデジタル遺産の保存の両方に不可欠です。

セキュリティとプライバシーも JPEG XL の設計で考慮されています。このフォーマットは実行可能コードを含めることを許可しないため、画像を介して悪用される可能性のあるセキュリティの脆弱性のリスクが軽減されます。さらに、JPEG XL は機密メタデータの削除をサポートしており、オンラインで画像を共有するときのユーザーのプライバシーを保護するのに役立ちます。

JPEG XL は、新しい機能やテクノロジーが導入されたときにサポートを拡張できる柔軟なコンテナーフォーマットを備えており、将来に対応するように設計されています。これにより、このフォーマットは変化する要件に適応し、今後何年にもわたってユニバーサル画像フォーマットとして機能し続けることができます。

採用に関しては、JPEG XL はまだ初期段階であり、Web ブラウザ、オペレーティングシステム、画像編集ソフトウェアへのサポートを統合するための取り組みが継続されています。より多くのプラットフォームがこのフォーマットを採用するにつれて、効率、品質、機能の向上を組み合わせた、古い画像フォーマットの代替として注目を集めることが期待されています。

結論として、JPEG XL は画像圧縮技術における大きな進歩を表しています。高い圧縮効率、最新の画像機能のサポート、下位互換性の組み合わせにより、画像の保存と送信の新しい標準となる強力な候補となっています。このフォーマットが広く採用されるにつれて、デジタル画像の作成、共有、消費の方法を変革し、誰もがよりアクセスしやすく、楽しめるものにする可能性があります。

JPEG 2000 マルチレイヤー（JPM）形式は、画像圧縮標準および符号化システムである JPEG 2000 標準の拡張です。これは、元の JPEG 標準に取って代わることを意図して、2000 年に Joint Photographic Experts Group 委員会によって作成されました。JPEG 2000 は、高い圧縮効率と、グレースケール、カラー、マルチコンポーネント画像など、幅広い種類の画像を処理する能力で知られています。JPM 形式は、特に JPEG 2000 の機能を拡張して、テキスト、グラフィックス、画像を混在させることができる複合ドキュメントのサポートを含んでいます。

JPM は JPEG 2000 スイート（ISO/IEC 15444-6）の第 6 部で定義されており、複数の画像と関連データを 1 つのファイルにカプセル化するように設計されています。これにより、さまざまな種類のコンテンツを一緒に格納する必要があるドキュメントイメージング、医療イメージング、技術イメージングなどのアプリケーションに特に役立ちます。JPM 形式では、ドキュメント内のページを効率的に格納できます。各ページには、異なる特性を持つ複数の画像領域と、注釈やメタデータなどの非画像データを含めることができます。

JPM の重要な機能の 1 つは、基本的な JPEG 2000 コードストリーム（JP2）の拡張バージョンである JPEG 2000 コードストリーム（JPX）を使用することです。JPX は、より広範なカラースペース、より高度なメタデータ、より高いビット深度をサポートしています。JPM ファイルでは、各画像または「レイヤー」は個別の JPX コードストリームとして格納されます。これにより、各レイヤーを独自の特性に従って圧縮できます。これにより、特にさまざまなコンテンツタイプを含む複合ドキュメントの場合、より効率的な圧縮とより高品質な結果が得られます。

JPM ファイルの構造は階層的で、一連のボックスで構成されています。ボックスは、ヘッダーとデータを含む自己完結型のユニットです。ヘッダーはボックスのタイプと長さを指定し、データには実際のコンテンツが含まれます。JPM ファイルの最上位ボックスはシグネチャボックスで、ファイルを JPEG 2000 ファミリファイルとして識別します。シグネチャボックスの後に、ファイルタイプボックス、ヘッダーボックス、コンテンツボックスなどが続きます。ヘッダーボックスには、ページ数や各ページの属性などのファイルに関する情報が含まれ、コンテンツボックスには画像データと関連する非画像データが含まれます。

圧縮の観点から、JPM ファイルはロスレスとロスのある両方の圧縮方法を使用できます。ロスレス圧縮は、元の画像データを圧縮データから完全に再構築できることを保証します。これは、医療イメージングなど、画像の完全性が最優先されるアプリケーションに不可欠です。一方、ロスのある圧縮は、一部の画像データを破棄することでより小さなファイルサイズを実現します。これは、完全な忠実度が不要な状況で許容できます。

JPM はまた、「プログレッシブデコーディング」の概念もサポートしています。つまり、フル解像度の画像がまだダウンロードまたは処理されている間、低解像度の画像を表示できます。これは、大規模な画像や低速のネットワーク接続に特に役立ちます。ユーザーは、ファイル全体が利用可能になるのを待たずに、すばやくプレビューできます。

JPM のもう 1 つの重要な側面は、メタデータのサポートです。JPM ファイルのメタデータには、著者、タイトル、キーワードなどのドキュメントに関する情報と、撮影日、カメラ設定、地理的位置などの各画像に関する情報を含めることができます。このメタデータは XML 形式で格納できるため、簡単にアクセスして変更できます。さらに、JPM は ICC プロファイルの挿入をサポートしています。これにより、画像のカラースペースが定義され、さまざまなデバイス間で正確な色再現が確保されます。

JPM ファイルは、それぞれ異なる解像度または品質設定を持つ複数のバージョンの画像を格納することもできます。この機能は「マルチレイヤー」と呼ばれ、アプリケーションの特定のニーズや利用可能な帯域幅に基づいて適切なバージョンの画像を選択できるため、より効率的な格納と伝送が可能になります。

セキュリティは、JPM が堅牢な機能を提供するもう 1 つの領域です。この形式は、デジタル署名と暗号化の挿入をサポートしています。これを使用して、ドキュメントの真正性を検証し、機密情報を保護できます。これは、ドキュメントの完全性と機密性が最優先される法律や医療ドキュメント管理などの分野で特に重要です。

多くの利点があるにもかかわらず、JPM 形式は、特にコンシューマー市場では広く採用されていません。これは、形式の複雑さと、JPM ファイルを処理するために必要な計算リソースが原因です。さらに、JPM を含む JPEG 2000 標準ファミリは、特許ライセンスの問題の影響を受けています。これにより、一般的に特許によって妨げられない元の JPEG 標準と比較して、採用が妨げられています。

JPM ファイルを扱うソフトウェア開発者やエンジニア向けには、この形式をサポートするライブラリやツールがいくつかあります。これらには、オープンソースの JPEG 2000 コーデックである OpenJPEG ライブラリと、さまざまなイメージングソフトウェア会社からの商用製品が含まれます。JPM ファイルを扱う場合、開発者は JPEG 2000 コードストリーム構文と、複合ドキュメントとメタデータを処理するための特定の要件に精通している必要があります。

結論として、JPM 画像形式は、複合ドキュメントの格納と管理に適した機能を提供する JPEG 2000 標準の強力な拡張です。複数の画像レイヤー、プログレッシブデコーディング、メタデータ、マルチレイヤー、セキュリティ機能をサポートしているため、画像品質とドキュメントの完全性が重要なプロフェッショナルおよび技術アプリケーションに最適です。他の画像形式ほど一般的に使用されていないかもしれませんが、その特殊な機能により、ドキュメントイメージングや医療イメージングなどの分野で重要なツールであり続けています。