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JPEG 2000(JP2)은 2000년에 Joint Photographic Experts Group(JPEG) 위원회에서 원래 JPEG 표준을 대체할 목적으로 만든 이미지 압축 표준 및 코딩 시스템입니다. JPEG 2000은 파일 이름 확장자 .jp2로도 알려져 있습니다. 이는 원래 JPEG 포맷의 한계를 해결하고 우수한 이미지 품질과 유연성을 제공하기 위해 처음부터 개발되었습니다. JPC는 일반적으로 JPEG 2000 코드 스트림을 나타내는 용어로 사용되며, 이는 일반적으로 JP2 파일이나 모션 JPEG 2000 시퀀스의 MJ2와 같은 다른 컨테이너 포맷 내에서 찾을 수 있는 압축된 이미지 데이터를 나타내는 실제 바이트 스트림입니다.

JPEG 2000은 원래 JPEG 포맷에서 사용된 이산 코사인 변환(DCT)과는 달리 웨이블릿 기반 압축을 사용합니다. 웨이블릿 압축은 특히 고해상도 이미지의 경우 압축 효율성이 더 좋고 압축률이 높아도 이미지 품질이 향상되는 등 여러 가지 이점을 제공합니다. 이는 웨이블릿이 이미지가 고도로 압축될 때 DCT에서 발생할 수 있는 '블록형' 인공물이 발생하지 않기 때문입니다. 대신, 웨이블릿 압축은 이미지 품질이 더 자연스럽게 저하될 수 있으며, 이는 종종 인간의 눈에 덜 눈에 띕니다.

JPEG 2000의 주요 특징 중 하나는 동일한 파일 포맷 내에서 무손실 및 손실 압축을 모두 지원한다는 것입니다. 즉, 사용자는 품질 손실 없이 이미지를 압축하거나 손실 압축을 선택하여 더 작은 파일 크기를 얻을 수 있습니다. JPEG 2000의 무손실 모드는 의료 영상, 디지털 아카이브, 전문 사진과 같이 이미지 무결성이 중요한 응용 프로그램에 특히 유용합니다.

JPEG 2000의 또 다른 중요한 특징은 점진적 디코딩을 지원한다는 것입니다. 이를 통해 데이터가 수신됨에 따라 이미지를 점진적으로 디코딩하고 표시할 수 있으며, 이는 웹 응용 프로그램이나 대역폭이 제한된 상황에 매우 유용할 수 있습니다. 점진적 디코딩을 사용하면 전체 이미지의 저품질 버전이 먼저 표시되고, 더 많은 데이터가 사용 가능해지면 이미지 품질을 향상시키는 연속적인 개선이 이어집니다. 이는 일반적으로 이미지를 위에서 아래로 로드하는 원래 JPEG 포맷과 대조적입니다.

JPEG 2000은 또한 이미지의 다른 부분을 서로 다른 품질 수준으로 압축할 수 있는 관심 영역(ROI) 코딩을 포함하여 다양한 추가 기능을 제공합니다. 이는 이미지의 특정 영역이 다른 영역보다 더 중요하고 더 높은 충실도로 보존되어야 하는 경우에 특히 유용합니다. 예를 들어, 위성 이미지에서 관심 영역은 무손실로 압축될 수 있지만 주변 영역은 공간을 절약하기 위해 손실로 압축됩니다.

JPEG 2000 표준은 또한 무손실 및 손실 모드에서 모두 그레이스케일, RGB, YCbCr 등의 다양한 색 공간과 1비트(이진)에서 최대 16비트까지의 색 심도를 지원합니다. 이러한 유연성 덕분에 간단한 웹 그래픽에서 높은 동적 범위와 정밀한 색 표현이 필요한 복잡한 의료 영상에 이르기까지 다양한 영상 응용 프로그램에 적합합니다.

파일 구조 측면에서 JPEG 2000 파일은 파일의 다양한 정보를 포함하는 일련의 상자로 구성됩니다. 주요 상자는 파일 유형, 이미지 크기, 비트 심도, 색 공간과 같은 속성을 포함하는 JP2 헤더 상자입니다. 헤더 다음에는 메타데이터, 색 프로필 정보, 실제 압축된 이미지 데이터(코드 스트림)를 포함할 수 있는 추가 상자들이 있습니다.

코드 스트림 자체는 이미지 데이터가 어떻게 압축되고 어떻게 디코딩되어야 하는지 정의하는 일련의 마커와 세그먼트로 구성됩니다. 코드 스트림은 SOC(코드 스트림 시작) 마커로 시작하고 EOC(코드 스트림 종료) 마커로 끝납니다. 이러한 마커 사이에는 이미지와 타일의 크기를 정의하는 SIZ(이미지 및 타일 크기) 세그먼트와 압축에 사용된 웨이블릿 변환 및 양자화 매개변수를 지정하는 COD(코딩 스타일 기본값) 세그먼트를 포함한 몇 가지 중요한 세그먼트가 있습니다.

JPEG 2000의 오류 복원력은 이를 이전 버전과 구별하는 또 다른 특징입니다. 코드 스트림에는 전송 중에 발생할 수 있는 오류를 디코더가 감지하고 수정할 수 있는 오류 수정 정보가 포함될 수 있습니다. 이를 통해 JPEG 2000은 노이즈가 많은 채널을 통해 이미지를 전송하거나 데이터 손상 위험을 최소화하는 방식으로 이미지를 저장하는 데 적합한 선택이 됩니다.

많은 장점에도 불구하고 JPEG 2000은 원래 JPEG 포맷에 비해 널리 채택되지 않았습니다. 이는 부분적으로 웨이블릿 기반 압축 및 압축 해제의 계산 복잡성이 더 높기 때문이며, 이는 더 많은 처리 능력을 필요로 하고 DCT 기반 방법보다 느릴 수 있습니다. 또한 원래 JPEG 포맷은 영상 산업에 깊이 뿌리 내리고 있으며 소프트웨어와 하드웨어에서 널리 지원되어 많은 응용 프로그램에서 기본 선택이 되었습니다.

그러나 JPEG 2000은 고급 기능이 특히 유익한 특정 분야에서 틈새 시장을 찾았습니다. 예를 들어, 영화 배포를 위한 디지털 시네마에서 사용되며, 고품질 이미지 표현과 다양한 종횡비 및 프레임 속도 지원이 중요합니다. 또한 매우 큰 이미지를 처리하고 ROI 코딩을 지원하는 기능이 중요한 지리 정보 시스템(GIS)과 원격 탐사에서도 사용됩니다.

JPEG 2000으로 작업하는 소프트웨어 개발자와 엔지니어를 위해 JP2 파일의 인코딩 및 디코딩을 지원하는 여러 라이브러리와 도구가 있습니다. 가장 잘 알려진 것 중 하나는 C로 작성된 오픈 소스 JPEG 2000 코덱인 OpenJPEG 라이브러리입니다. 다른 상용 소프트웨어 패키지도 종종 최적화된 성능과 추가 기능을 제공하는 JPEG 2000을 지원합니다.

결론적으로 JPEG 2000 이미지 포맷은 우수한 압축 효율성, 무손실 및 손실 압축 지원, 점진적 디코딩, 고급 오류 복원력을 포함하여 원래 JPEG 표준에 비해 다양한 기능과 개선 사항을 제공합니다. 대부분의 주류 응용 프로그램에서 JPEG를 대체하지는 않았지만 고품질 이미지 저장 및 전송이 필요한 산업에서 가치 있는 도구 역할을 합니다. 기술이 계속 발전하고 더욱 정교한 영상 솔루션에 대한 필요성이 커짐에 따라 JPEG 2000은 신규 및 기존 시장에서 채택이 증가할 수 있습니다.