コーデックは放送局に便利な機能を提供します。
By Jean-Baptiste Lorent and François Macé - April 2010
今日の放送局は、最高の画質、柔軟な配信フォーマット、相互運用性、インタラクティブなビデオ伝送とワークフローのための標準化されたプロファイルを求めています。また、世界中で生成された大量のビデオ映像をアーカイブし、保存し、収益化するための共通のハイエンド フォーマットにも関心を持っています。これは、JPEG 2000 圧縮がコントリビューションチェーンで急速に採用されるようになった背景にあるストーリーです。標準化されたブロードキャストプロファイルは、現在の業界のニーズに合わせて2010年に採用されました（2000 Part 1 Amendment 3 - Profile for Broadcast Application - ISO/IEC 15444-1:2004/Amd3）、このウェーブレットベースのコーデックがコントリビューシのベンチマークとなっています。
並行して、これらの放送プロファイルは、様々なメディア配信チャンネルへのトランスコードを可能にするメザニンフォーマットをアーカイブして作成するための圧縮規格の業界全体のニーズを満たしてきました。現在進行中のJPEG 2000プロファイルに基づくSMPTEでの相互運用可能なマスターフォーマット（IMF）の標準化プロセスは、採用を一巡させています。
米国議会図書館、フランス国立オーディオビジュアル研究所（INA) といくつかのハリウッドスタジオは、1世紀に及ぶオーディオビジュアルコンテンツの長期保存のためにコーデックを選択しました。
JPEG 2000は、他のビデオコーデックとは異なります。MPEGや他のDCTベースのコーデックは、限られた帯域幅のパイプを介して視聴者に映像を配信するために、圧縮効率を最適化するように設計されています。ウェーブレット変換アルゴリズムを搭載したJPEG 2000は、画像圧縮効率だけでなく、画像処理チェーン全体を通して、ユーザーがより良い制御と柔軟性を得られるようにするための機能を提供します。このコーデックは、他の圧縮方法にはないユニークな機能を提供します。
JPEG 2000のスポットライトの下で
JPEG 2000は、離散ウェーブレット変換（DWT）をベースに、スカラー量子化、コンテキストモデリング、算術符号化、ポスト圧縮率割り当てを使用しています。JPEG 2000は、各サブバンドのブロックレベルへのランダムアクセス（最小限の復号化を含む）を提供することで、画像全体を復号化することなく、領域や低解像度、低品質の画像バージョンを復号化することが可能になります。
JPEG 2000は機能性の真の向上であり、1つの統合されたアルゴリズムでロッシーおよびロスレス圧縮、プログレッシブおよびパース可能なコードストリーム、エラー回復力、関心領域（ROI）、ランダムアクセス、その他の機能を提供します。(図1を参照)。
映像用途では、フレーム内コーデックとしてJPEG 2000が使われており、映像の各フレームを1つの単位として扱うプロダクションワークフローに密着しています。ハリウッドでは、フレーム単位で圧縮できることから、デジタル中間コーデックとして普及しています。圧縮の目的が本質の配信であり、それ以上の編集を必要としない場合は、一般的にロングGOP MPEGが好まれます。
ブロードキャストプロセス
JPEG 2000は、インジェスト、トランスコーディング、キャプション、品質管理、オーディオトラック管理など、放送プロセスに貴重な機能をもたらします。その固有の特性は、高品質の中間マスターを作成するためのコーデックとして完全に認められています。
ポストプロダクションのワークフローは、いくつかのエンコーディング/デコーディングのサイクルで構成されています。JPEG 2000は、このプロセスを通して最高の品質を維持し、ブロッキング・アーチファクトを発生させません。さらに、この技術は、8、10、12ビット以上の一般的なビット深度をすべてサポートしています。
JPEG 2000では、様々なアプリケーションのために、画像をロッシー圧縮したり、視覚的または数学的にロスレスモードで圧縮したりすることができます（図2参照）。(図2参照) また、その拡張性により、「一度に作成して何度も使用する」というアプローチで、幅広いユーザープラットフォームに対応することができます。
また、この技術は、編集の改善も可能にします。最高ビットレートでも、その本質的な柔軟性により、フルビットレートのリアルタイムビデオトラックの数が限られているラップトップやワークステーションの編集システムでは、非常に使い勝手が良くなります。コンピューティング・ハードウェアの改良により、リアルタイム・レイヤーの数が増えることは間違いありません。
JPEG 2000はフレーム内コーデックなので、複数フレームに渡ってエラーが伝播するのを防ぎ、編集などのために任意のポイントで映像信号をカットすることができます。
簡単なトランスコードは、ワークフローが中間バージョンへのトランスコードの恩恵を大きく受けるハイエンドのアプリケーションにアピールします。JPEG 2000は、ビットレートが高い場合でも、クリーンで迅速な操作を保証します。プロの視聴者は、100Mb/sで圧縮された正しくトランスコードされた1080p JPEG 2000ファイルを、元の2K映像と「視覚的に同じ」と評価しています。さらに、ウェーブレットベースのJPEG 2000圧縮は、最終的な（通常はDCTベースの）放送フォーマットに干渉しません。
最後になりましたが、いくつかの規格では、JPEG 2000のビデオストリームがどのようにMXFやMPEG-2 TSような多くの広く採用されているコンテナにカプセル化されるべきかが詳細に規定されています。
プロの無線ビデオ伝送
無線伝送は、放送での堅牢性を向上させるためにしばしば挑戦されています。1080p60（3Gb/s）の伝送がワイヤレスで可能であったとしても、データストリームに必要なFECと暗号化を追加するのは非常に困難であるため、非圧縮HDワイヤレス伝送はしばしば複雑なものとみなされています。市場で利用可能なすべての圧縮アルゴリズムのうち、JPEG 2000は、以下の理由からトップ候補の1つと見なされています。JPEG 2000は、MPEGコーデックよりも本質的にエラーに強い。コードストリームは、最も重要なデータ（最も視覚的に重要な情報を含む周波数の低いデータ）が前に配置され、連続して高い周波数の重要度の低いデータが後ろに配置されるように構成することができます。適切なFEC技術を使用して、低い周波数のデータは保護され、高い周波数帯域のエラーは表示された画像品質への影響がはるかに小さいので、高い周波数のデータにはより少ない保護を適用することができます。また、コントリビューションと同様に、JPEG 2000の低遅延は、長いGOP符号化に基づくMPEGシステムを使用する無線システムでは、実質的に実現できないのではないでしょうか。
長期保存
放送局やビデオアーキビストは、ディスク上での長期的なデジタル保存を求めています。ほとんどの場合、ソース素材はデジタルではなく、スキャンする必要のあるフィルムや高品質のアナログビデオテープです。そのため、目的のデジタルフォーマットを選択しなければなりません。
主な要件には、損失や損傷からの無期限の保護を維持しながら、非圧縮ビデオのストレージコストを削減することが含まれることがよくあります。さらに、フォーマットは、デジタル化されたコンテンツを利用できるようにすることが望ましい。これらの理由から、いくつかの研究やユーザーレポートでは、JPEG 2000がオーディオビジュアルアーカイブ用のコーデックであると主張しています。
いくつかの理由により、JPEG 2000はオーディオビジュアルアーカイブのためのコーデックで選択されています。
- JPEG 2000規格では、2つの異なるウェーブレットフィルタを使用することができます：不可逆的な9/7ウェーブレットフィルタと完全に可逆的な5/3ウェーブレットフィルタです。5/3ウェーブレットフィルタは、純粋に数学的にロスレスな圧縮を提供し、元の画像情報を正確に復元できる一方で、平均して50％のストレージ要件の削減を可能にします。9/7ウェーブレットフィルタは、ロッシーまたは視覚的にロスレスなモードでエンコードすることができます。
- プロキシ抽出を可能にするスケーラビリティ、複数の品質レイヤーは、クライアントのブラウジングと検索、またはトランスコーディングとストリーミングを容易にするために大きな関心を集めています。
- JPEG 2000は、あらゆる解像度、色深度、成分数、フレームレートをサポートするオープンスタンダードです。
- JPEG 2000はライセンスとロイヤリティフリーです。
将来のこと
8KやUHDTVとしても知られるNHKスーパーハイビジョン、ジェームズ・キャメロンとピーター・ジャクソンによる映画館でのフレームレートの向上（最大120fps）、16ビットの色深度、そして現在4K技術を提供している多数のメーカーなど、いくつかの取り組みが業界を今日のHDを超えた方向へと押し上げている。
効率的なコーデックへのニーズは、業界の間で大きな注目を集めています。JPEG 2000はオープンスタンダードであるため、消費電力が少なく、ハードウェア実装のスペースも少なく、一般的に他のコーデックよりもスケーラビリティ、柔軟性、ビジュアルクオリティが高いため、JPEG 2000の将来は明るいものとなっています。多くのメーカー、放送局、プロデューサーが、今日の産業をこれらの新しい課題に適応させるために、JPEG 2000の実装を使用しています。
関連コンテンツ
次世代を発見してください :JPEG XS. JPEGで標準化され、intoPIXが共同開発したJPEG XSは、JPEG 2000のすべての利点を、より低いレイテンシ、より低複雑でより速い速度で提供しています。プレミアムなライブIPプロダクションをLAN、WAN、cloudで可能にします。
intoPIXのJPEG 2000エンコーダー＆デコーダーFPGA IP コアは、Embrionix SFP（現在はRIEDELの一部）に成功裏に統合されています。
