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JPEG 2000 (JP2) 是一種影像壓縮標準和編碼系統，由聯合影像專家小組 (JPEG) 委員會於 2000 年創建，目的是取代原始的 JPEG 標準。JPEG 2000 也以檔案副檔名 .jp2 而聞名。它是從頭開始開發的，目的是為了解決原始 JPEG 格式的一些限制，同時提供優異的影像品質和靈活性。重要的是要注意，JPC 通常用作 JPEG 2000 碼流的術語，碼流是表示壓縮影像資料的實際位元組串流，通常可以在 JP2 檔案或其他容器格式中找到，例如用於動態 JPEG 2000 序列的 MJ2。

JPEG 2000 使用基於小波的壓縮，而不是原始 JPEG 格式中使用的離散餘弦轉換 (DCT)。小波壓縮提供了多項優點，包括更好的壓縮效率，特別是對於高解析度影像，以及在更高的壓縮比下改善影像品質。這是因為當影像高度壓縮時，小波不會受到 DCT 可能產生的「塊狀」偽影影響。相反地，小波壓縮可以導致影像品質更自然地降低，這通常較不容易被肉眼察覺。

JPEG 2000 的主要特點之一是它在同一個檔案格式中支援無損和有損壓縮。這表示使用者可以選擇在不損失任何品質的情況下壓縮影像，或者他們可以選擇有損壓縮以獲得較小的檔案大小。JPEG 2000 的無損模式特別適用於影像完整性至關重要的應用程式，例如醫學影像、數位檔案和專業攝影。

JPEG 2000 的另一個重要特點是它支援漸進式解碼。這允許在接收資料時逐步解碼和顯示影像，這對於網路應用程式或頻寬受限的情況非常有用。透過漸進式解碼，可以先顯示整個影像的低品質版本，然後隨著更多資料可用而進行連續的精緻化，以改善影像品質。這與原始 JPEG 格式形成對比，原始 JPEG 格式通常從上到下載入影像。

JPEG 2000 還提供了豐富的附加功能，包括感興趣區域 (ROI) 編碼，這允許影像的不同部分以不同的品質等級進行壓縮。當影像的某些區域比其他區域更重要且需要以更高的保真度保留時，這特別有用。例如，在衛星影像中，感興趣的區域可能會無損壓縮，而周圍區域則有損壓縮以節省空間。

JPEG 2000 標準還支援廣泛的色彩空間，包括灰階、RGB、YCbCr 等，以及在無損和有損模式下從 1 位元（二進位）到每個元件 16 位元的色彩深度。這種靈活性使其適用於各種影像應用程式，從簡單的網路圖形到需要高動態範圍和精確色彩表示的複雜醫學影像。

在檔案結構方面，JPEG 2000 檔案由一系列方塊組成，其中包含有關檔案的不同資訊。主方塊是 JP2 標頭方塊，其中包含檔案類型、影像大小、位元深度和色彩空間等屬性。在標頭之後，還有其他方塊可以包含元資料、色彩設定檔資訊和實際壓縮的影像資料（碼流）。

碼流本身由一系列標記和區段組成，這些標記和區段定義了影像資料的壓縮方式以及解碼方式。碼流以 SOC（碼流開始）標記開始，以 EOC（碼流結束）標記結束。在這些標記之間，有幾個重要的區段，包括定義影像和磁磚尺寸的 SIZ（影像和磁磚大小）區段，以及指定用於壓縮的小波轉換和量化參數的 COD（編碼樣式預設值）區段。

JPEG 2000 的錯誤復原力是另一個使其有別於其前身的功能。碼流可以包含錯誤修正資訊，讓解碼器可以偵測和修正傳輸過程中可能發生的錯誤。這使得 JPEG 2000 成為透過雜訊通道傳輸影像或以最小化資料損毀風險的方式儲存影像的絕佳選擇。

儘管有許多優點，但與原始 JPEG 格式相比，JPEG 2000 尚未廣泛採用。這部分原因在於基於小波的壓縮和解壓縮的計算複雜度較高，這可能需要更多的處理能力，並且可能比基於 DCT 的方法更慢。此外，原始 JPEG 格式已深植於影像產業，並在軟體和硬體中廣泛支援，使其成為許多應用程式的預設選擇。

然而，JPEG 2000 在某些領域找到了利基市場，其進階功能在這些領域特別有益。例如，它用於數位電影的影片發行，其高品質影像表示以及對不同長寬比和幀率的支援非常重要。它也用於地理資訊系統 (GIS) 和遙測，其處理非常大型影像和支援 ROI 編碼的能力非常有價值。

對於使用 JPEG 2000 的軟體開發人員和工程師，有許多函式庫和工具可提供編碼和解碼 JP2 檔案的支援。最著名的之一是 OpenJPEG 函式庫，這是一個用 C 編寫的開源 JPEG 2000 編解碼器。其他商業軟體套件也提供 JPEG 2000 支援，通常具有最佳化的效能和附加功能。

總之，JPEG 2000 影像格式提供了一系列功能和改進，優於原始 JPEG 標準，包括優異的壓縮效率、支援無損和有損壓縮、漸進式解碼和進階錯誤復原力。雖然它尚未在大多數主流應用程式中取代 JPEG，但它作為一個有價值的工具，服務於需要高品質影像儲存和傳輸的產業。隨著技術持續進步，對更精密的影像解決方案的需求不斷增加，JPEG 2000 可能在新的和現有的市場中獲得更高的採用率。