배경 제거는 피사체를 주변 환경과 분리하여 투명 배경에 배치하거나, 장면을 바꾸거나, 새로운 디자인에 합성할 수 있게 해줍니다. 내부적으로는 0에서 1까지의 픽셀당 불투명도인 알파 매트를 추정하고, 전경을 알파 합성하여 다른 것 위에 배치하는 것입니다. 이것은 포터–더프의 수학이며, “프린지”와 스트레이트 알파 대 미리 곱해진 알파와 같은 흔히 발생하는 문제의 원인입니다. 미리 곱하기와 선형 색상에 대한 실용적인 지침은 마이크로소프트의 Win2D 노트, 쇠렌 산만, 그리고 로몬트의 선형 블렌딩에 대한 글을 참조하십시오.
촬영을 제어할 수 있다면 배경을 단색(주로 녹색)으로 칠하고 해당 색조를 키로 빼냅니다. 이 방법은 빠르고, 영화 및 방송에서 검증되었으며, 비디오에 이상적입니다. 단점은 조명과 의상입니다: 색깔 있는 빛이 가장자리(특히 머리카락)에 번지므로, 오염을 중화하기 위해 디스필 도구를 사용해야 합니다. 좋은 입문 자료로는 누크의 문서, 믹싱 라이트, 그리고 직접 해보는 퓨전 데모가 있습니다.
배경이 지저분한 단일 이미지의 경우, 대화형 알고리즘은 사용자의 몇 가지 힌트(예: 느슨한 사각형이나 낙서)를 필요로 하며, 선명한 마스크를 생성합니다. 표준적인 방법은 그랩컷 (책의 장)으로, 전경/배경의 색상 모델을 학습하고 그래프 컷을 반복적으로 사용하여 분리합니다.GIMP의 전경 선택에서도 비슷한 아이디어를 볼 수 있으며, 이는 SIOX (ImageJ 플러그인)에 기반합니다.
매팅은 가느다란 경계(머리카락, 털, 연기, 유리)에서 부분적인 투명도를 해결합니다. 고전적인 폐쇄형 매팅은 트라이맵(확실한 전경/확실한 배경/알 수 없음)을 사용하여 강력한 가장자리 정확도로 알파에 대한 선형 시스템을 풉니다. 현대적인 딥 이미지 매팅은 어도비 컴포지션-1K 데이터셋(MMEditing 문서)에서 신경망을 훈련시키며, SAD, MSE, 그래디언트, 연결성과 같은 메트릭으로 평가됩니다(벤치마크 설명).
관련된 분할 작업도 유용합니다: DeepLabv3+는 인코더-디코더와 아트러스 컨볼루션으로 경계를 다듬습니다 (PDF); 마스크 R-CNN은 인스턴스별 마스크를 제공합니다 (PDF); 그리고 SAM(Segment Anything)은 새로운 이미지에 대해 제로샷으로 마스크를 생성하는 프롬프트 기반 기본 모델입니다.
학술 연구에서는 컴포지션-1K에 대한 SAD, MSE, 그래디언트, 연결성 오류를 보고합니다. 모델을 선택하는 경우 해당 메트릭을 찾아보세요 (메트릭 정의; 배경 매팅 메트릭 섹션). 인물/비디오의 경우, MODNet과 배경 매팅 V2가 강력합니다; 일반적인 “두드러진 객체” 이미지의 경우, U2-Net이 견고한 기준선입니다; 어려운 투명도의 경우, FBA가 더 나은 결과를 제공할 수 있습니다.
JPEG 2000 코드 스트림이라고도 알려진 J2C 이미지 포맷은 JPEG 2000 표준 제품군의 일부입니다. JPEG 2000 자체는 원래 JPEG 표준을 대체하려는 의도로 공동 사진 전문가 그룹 위원회에서 만든 이미지 압축 표준 및 코딩 시스템입니다. JPEG 2000 표준은 JPEG보다 유연성이 높고 성능이 향상된 새로운 이미지 코딩 시스템을 제공하는 것을 목표로 수립되었습니다. 저비트레이트에서의 성능 저하 및 확장 성 부족과 같은 JPEG 포맷의 몇 가지 한계를 해결하도록 설계되었습니다.
JPEG 2000은 원래 JPEG 표준에서 사용된 이산 코사인 변환(DCT) 대신 웨이블릿 변환을 사용합니다. 웨이블릿 변환은 더 높은 수준의 확장성과 무손실 압축을 수행하는 기능을 제공하며, 이는 원본 이미지를 압축된 데이터에서 완벽하게 재구성할 수 있음을 의미합니다. 이는 압축 과정에서 영구적으로 일부 이미지 정보를 잃어버리는 원래 JPEG의 손실 압축에 비해 상당한 이점입니다.
J2C 파일 포맷은 특히 JPEG 2000의 코드 스트림을 나타냅니다. 이 코드 스트림은 실제로 인코딩된 이미지 데이터이며, JP2(JPEG 2000 Part 1 파일 포맷), JPX(JPEG 2000 Part 2, 확장 파일 포맷), MJ2(비디오용 Motion JPEG 2000 파일 포맷)와 같은 다양한 컨테이너 포맷에 포함될 수 있습니다. J2C 포맷은 본질적으로 컨테이너 포맷에서 제공될 수 있는 추가 메타데이터나 구조가 없는 원시 인코딩된 이미지 데이터입니다.
J2C 포맷의 주요 특징 중 하나는 동일한 파일 내에서 무손실 및 손실 압축을 모두 지원한다는 것입니다. 이는 무손실 압축을 위한 가역 웨이블릿 변환과 손실 압축을 위한 비가역 웨이블릿 변환을 사용하여 달성됩니다. 무손실 및 손실 압축 간의 선택은 이미지 내에서 타일 단위로 이루어질 수 있으며, 콘텐츠의 중요성에 따라 고품질 및 저품질 영역을 혼합할 수 있습니다.
J2C 포맷은 또한 '프로그레시브 디코딩'이라는 기능을 지원하는 매우 확장 가능한 포맷입니다. 즉, 이미지의 저해상도 버전을 먼저 디코딩하여 표시한 다음, 더 많은 이미지 데이터가 수신되거나 처리됨에 따라 더 높은 해상도의 연속적인 레이어를 표시할 수 있습니다. 이는 대역폭이 제한될 수 있는 네 트워크 애플리케이션에 특히 유용하며, 전체 고해상도 이미지가 다운로드되는 동안 이미지를 빠르게 미리 볼 수 있기 때문입니다.
J2C 포맷의 또 다른 중요한 측면은 관심 영역(ROI)을 지원한다는 것입니다. ROI 코딩을 사용하면 이미지의 특정 부분을 이미지의 나머지 부분보다 더 높은 품질로 인코딩할 수 있습니다. 이는 초상화의 얼굴이나 문서의 텍스트와 같이 이미지의 특정 영역이 더 중요하고 더 높은 충실도로 보존되어야 하는 경우에 유용합니다.
J2C 포맷에는 또한 정교한 오류 복원 기능이 포함되어 있어 전송 중 데이터 손실에 더 강합니다. 이는 오류 수정 코드를 사용하고 코드 스트림을 손실된 패킷을 복구할 수 있는 방식으로 구조화하여 달성됩니다. 이를 통해 J2C는 신뢰할 수 없는 네트워크를 통해 이미지를 전송하거나 잠재적인 데이터 손상의 영향을 최소화하는 방식으로 이미지를 저장하는 데 적합한 선택이 됩니다.
J2C의 색 공간 처리도 원래 JPEG보다 더 발전했습니다. 이 포맷은 그레이스케일, RGB, YCbCr 등 다양한 색 공간을 지원합니다. 또한 동일한 이미지의 다른 타일에 서로 다른 색 공간을 사용할 수 있어 이미지를 인코딩하고 표현하는 방식에 유연성을 더합니다.
J2C 포맷의 압축 효율성은 또 다른 강점입니다. 웨이블릿 변환과 산술 코딩과 같은 고급 엔트로피 코딩 기술을 사용하여 J2C는 특히 저비트레이트에서 원래 JPEG보다 더 높은 압축률을 달성할 수 있습니다. 이를 통해 저장 공간이나 대역폭이 제한적인 모바일 기기나 웹 애플리케이션과 같은 애플리케이션에 매력적인 옵션이 됩니다.
많은 장점에도 불구하고 J2C 포맷은 원래 JPEG 포맷에 비해 널리 채택되지 않았습니다. 이는 부분적으로 JPEG 2000 표준의 복잡성이 더 커서 이미지를 인코딩하고 디코딩하는 데 더 많은 컴퓨팅 리소스가 필요하기 때문입니다. 또한 원래 JPEG 포맷은 많은 시스템에 깊이 뿌리 박혀 있고 방대한 소프트웨어 및 하드웨어 지원 생태계를 갖추고 있어 새로운 표준이 자리를 잡기 어렵습니다.
그러나 특정 전문 분야에서는 J2C 포맷이 특정 기능으로 인해 선호되는 선택이 되었습니다. 예를 들어, 의료 영상에서는 무손실 압축을 수행할 수 있는 기능과 높은 동적 범위 및 높은 비트 심도 이미지를 지원하는 기능으로 인해 J2C가 이상적인 포맷이 됩니다. 마찬가지로 디지털 시네마 및 비디오 아카이빙에서는 높은 압축률에서의 고품질과 확장성 기능이 매우 중요합니다.
J2C 이미지의 인코딩 프로세스에는 여러 단계가 포함됩니다. 먼저 이미지는 독립적으로 처리할 수 있는 타일로 나뉩니다. 이러한 타일링은 병렬 처리를 가능하게 하며 인코딩 및 디코딩 프로세스의 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 그런 다음 각 타일은 무손실 또는 손실 압축을 원하는지에 따라 가역 또는 비가역 웨이블릿 변환을 사용하여 변환됩니다.
웨이블릿 변환 후 계수는 양자화되며, 이는 웨이블릿 계수의 정밀도를 줄이는 것을 포함합니다. 무손실 압축에서는 양자화가 오류를 발생시키므로 이 단계가 생략됩니다. 양자화된 계수는 산술 코딩을 사용하여 엔트로피 코딩되며, 이는 이미지 콘텐츠의 통계적 특성을 활용하여 데이터 크기를 줄입니다.
인코딩 프로세스의 마지막 단계는 코드 스트림의 조립입니다. 각 타일의 엔트로피 코딩된 데이터는 이미지와 인코딩 방법을 설명하는 헤더 정보와 결합됩니다. 여기에는 이미지 크기, 타일 수, 사용된 웨이블릿 변환, 양 자화 매개변수 및 기타 관련 데이터에 대한 정보가 포함됩니다. 결과 코드 스트림은 J2C 파일에 저장하거나 컨테이너 포맷에 포함할 수 있습니다.
J2C 이미지를 디코딩하는 것은 본질적으로 인코딩 프로세스를 역으로 수행하는 것입니다. 코드 스트림은 헤더 정보와 각 타일의 엔트로피 코딩된 데이터를 추출하기 위해 구문 분석됩니다. 그런 다음 엔트로피 코딩된 데이터가 디코딩되어 양자화된 웨이블릿 계수가 복구됩니다. 이미지가 손실 압축을 사용하여 압축된 경우 계수는 양자화 해제되어 원래 값에 근사됩니다. 역 웨이블릿 변환이 웨이블릿 계수에서 이미지를 재구성하는 데 적용되고 타일이 함께 연결되어 최종 이미지를 형성합니다.
결론적으로 J2C 이미지 포맷은 원래 JPEG 포맷에 비해 더 나은 압축 효율성, 확장성, 무손실 압축을 수행하는 기능을 포함하여 여러 가지 장점을 제공하는 강력하고 유연한 이미지 코딩 시스템입니다. JPEG만큼 널리 보급되지는 않았지만 고품질 이미지가 필요하거나 특정 기술적 요구 사항이 있는 애플리케이션에 적합합니다. 기술이 계속 발전하고 더욱 정교한 이미지 코딩 시
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