5.1 jpeg/gif
デジタルカメラ（デジカメ）で撮影した画像は通常、JPEG圧縮で保存されています。JPEGは作った組織（ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 1、Joint Photographic Experts Group）の略称で、一般的に非可逆圧縮の画像フォーマットが用いられています。可逆圧縮形式もサポートされていますが、特許などの関係でほとんど利用されていません。デジカメでは様々なオプション機能が用いられています。JFIFを拡張して撮影条件などを詳細に記録したExifなどのフォーマットがあります。
JPEGでは、画像を固定サイズ（8×8画素）のブロックに分割し、そのブロック単位で、離散コサイン変換（DCT: Discrete Cosine Transform）を用いて、空間領域から周波数領域へ変換しています。DCT変換では情報量は削減されませんが、量子化した後、ハフマン符号によるエントロピー符号化により圧縮が行われます。具体的には、低周波数成分にエネルギーが集まることを利用して、量子化による情報量削減と、エントロピー符号化での圧縮率向上を図っています。普通の画像をそのまま量子化してしまうと大きな画質劣化が生じるのに対して、重要な成分が局所的に集められた後では元の画像の性質を残したままで量子化が可能であり、画質の劣化を防止できます。「標準画質」や「高画質」は、量子化レベルの設定の差で決まります。
JFIF(JPEG File Interchange Format) は、JPEG画像を保存・送信するための規格です。JPEGデータを格納・伝送するためのルールを定義し、JPEGの圧縮技術と組み合わせて使用されます。JFIFは、JPEGと同様に画像データを扱うため、互換性は高いのですが、拡張子が異なるため、一部のソフトウェアやブラウザで認識されないことがあります。一般的には、JFIF形式はJPEG形式の一部として扱われ、特にメタデータの扱いが異なることがあります・これをを拡張して撮影条件などを詳細に記録したExifなどのフォーマットがあります。
JPEGでは、画像を固定サイズ（8×8画素）のブロックに分割し、そのブロック単位で、離散コサイン変換（DCT: Discrete Cosine Transform）を用いて、空間領域から周波数領域へ変換しています。DCT変換では情報量は削減されず、量子化した後、ハフマン符号によるエントロピー符号化を行い圧縮します。具体的には、低周波数成分にエネルギーが集まることを利用して、量子化による情報量削減と、エントロピー符号化での圧縮率向上を図っています。普通の画像を、そのまま量子化してしまうと大きな画質劣化が生ます。一方、JPEGでは、重要な成分が局所的に集められた後では元の画像の性質を残したまま量子化が可能であり画質の劣化を防止できます。「標準画質」や「高画質」は、量子化レベルの設定の差で決まります。単純に言うと、明暗変化の大きい領域の変換では、明暗情報は保存できます。
一方、明暗の差が極端に少ない領域を圧縮すると、領域内はほぼ同じ明るさになりがちです。それを防ぐため、その領域の最大値と最小値とを記録しておき、その輝度差を正規化(0-255)して変換してやると、変化の少ない領域内の輝度差の情報が保存されます。全体を集めて表示するときに、記録した最大値と最小値とを用いて、領域内の明暗差を再現します。
JPEGではブロック単位で変換を行うため、圧縮率を上げると、正規化した値の異なるブロックの境界に、ノイズ(ブロックノイズ)が生じます。ノイズが生じるのは、離接する小領域の輝度の最大値と最小値とが異なるためです。また、周波数変換の過程で高周波成分が消失し、画像の急峻な変化を十分に表現できず、エッジ周辺ではモスキートノイズと呼ばれるノイズが生じることがあります。特に赤には弱く、小さくすると赤の部分でノイズがよく発生します。圧縮率は方式によりばらつきますが、1/10-1/100程度となります。写真などの自然画の圧縮には効果的ですが、変化の急峻なエッジが比較的多いコンピュータグラフィックスには不向きです。JPEG画像をつなぎ合わせて動画にした方式をMotion-JPEGと言います。
ジフ(GIF=Graphics Interchange Format）はCompuServeのPICSフォーラムで提唱された画像ファイルフォーマットの一つで、ＬＺＷ特許を使用した画像圧縮が可能です。GIFは256色以下の画像を扱う歴史の長い可逆圧縮形式のファイルフォーマットで、ＷｅｂブラウザではJPEGと並んで標準的にサポートされています。同一色が連続する画像の圧縮率が高くなり、イラストやボタン画像など、使用する色数の少ない画像に使用されます。
GIF規格には２種類ありますが、2014年時点で使われていた規格は1990年7月30日に公開されたGIF89aで、GIF画像ファイルの最初の6文字は「GIF89a」です。インターネットの末端接続サービスはブロードバンド主体になるとともに、端末であるパソコンの表現能力の飛躍的な向上により、フルカラー対応の圧縮形式（JPEGやPNGなど）の需要が高まり、256色までしか対応できないGIFの使用頻度は減少しています。上に示した、2014年時点での各種画像を見比べれば、GIF画像の劣化が良く分かります。
次ページ 2014.10.10作成 2026.01.23改定