ITU-Tとデータ圧縮

ショートカット: 違い、類似点、ジャカード類似性係数、参考文献。

ITU-Tとデータ圧縮の違い

ITU-T vs. データ圧縮

ITU-T(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector) は、国際電気通信連合の部門の一つで、通信分野の標準策定を担当する「電気通信標準化部門」。旧CCITT（Comite Consultatif International Telegraphique et Telephonique、国際電信電話諮問委員会）。 勧告という形が標準となる。4年に1回開催される世界電気通信標準化会議（World Telecommunication Standardization Assembly、WTSA）で活動が決められる。 以前はTSS、ITU-TSまたはITU-TSSとも言った。. データ圧縮（データあっしゅく）とは、あるデータをそのデータの実質的な性質（専門用語では「情報量」）を保ったまま、データ量を減らした別のデータに変換すること。高効率符号化ともいう-->。アナログ技術を用いた通信技術においては通信路の帯域幅を削減する効果を得るための圧縮ということで帯域圧縮ともいわれた。デジタル技術では、情報を元の表現よりも少ないビット数で符号化することを意味する。 データ圧縮には大きく分けて可逆圧縮と非可逆圧縮がある。というより正確には非可逆圧縮はデータ圧縮ではない。可逆圧縮は統計的冗長性を特定・除去することでビット数を削減する。可逆圧縮では情報が失われない。非可逆圧縮は不必要な情報を特定・除去することでビット数を削減する。しかしここで「不必要な」とは、例えばMP3オーディオの場合「ヒトの聴覚では通常は識別できない」という意味であり、冒頭の「情報量を保ったまま」という定義を破っている。データファイルのサイズを小さくする処理は一般にデータ圧縮と呼ばれるが、データを記録または転送する前に符号化するという意味では情報源符号化である。 圧縮は、データ転送におけるトラフィックやデータ蓄積に必要な記憶容量の削減といった面で有効である。しかし圧縮されたデータは、利用する前に伸長（解凍）するという追加の処理を必要とする。つまりデータ圧縮は、空間計算量を時間計算量に変換することに他ならない。例えば映像の圧縮においては、それをスムースに再生するために高速に伸長（解凍）する高価なハードウェアが必要となるかもしれないが、圧縮しなければ大容量の記憶装置を必要とするかもしれない。データ圧縮方式の設計には様々な要因のトレードオフがからんでおり、圧縮率をどうするか、（非可逆圧縮の場合）歪みをどの程度許容するか、データの圧縮伸長に必要とされる計算リソースの量などを考慮する。 新たな代替技法として、圧縮センシングの原理を使ったリソース効率のよい技法が登場している。圧縮センシング技法は注意深くサンプリングすることでデータ圧縮の必要性を避けることができる。.

二値画像

二値画像（にちがぞう）またはバイナリイメージ（binary image、バイナリ画像）とは、各ピクセルの取り得る値が2種類のみのデジタル画像である。 一般的に、二値画像に使用される2つの色は白と黒であるが、これら以外の任意の色の組み合わせも使用することができる。 画像内のオブジェクトに使用される色は前景色(foreground color)であり、残りの画像は背景色(background color)である。文書スキャニングの分野では、バイトーナル(bi-tonal)と呼ばれる。 二値画像は、各ピクセルが単一のビット、すなわち0または1として記録される。二値画像のことを「白黒」(black-and-white)や「モノクローム」(monochrome)などと呼ぶこともあるが、これらの名称は、各ピクセルについて単一の周波数の光のみをサンプリングした画像（グレースケールなど）についても用いられる。Photoshopでは、バイナリイメージはビットマップモードのイメージと同じ意味である。 二値画像は、デジタル画像処理において、マスクとして、また、・・ディザリングなどの操作の結果として、しばしば発生する。レーザープリンター、ファクシミリ、モノクロディスプレイなどの一部の入出力デバイスは、二値画像しか扱えない。 二値画像は、ビットの配列であるビットマップとしてメモリに格納される。640×480の画像には、37.5キビビットの記憶容量が必要である。画像ファイルのサイズが小さくなるため、ファックスや文書管理で通常はこの形式が使用される。ほとんどの二値画像は、単純な連長圧縮であっても適切に圧縮される。 二値画像は、2次元整数格子Z2の部分集合として解釈することができる。形態学的画像処理の分野は、この解釈に大きく影響された。.

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パルス符号変調

4ビットPCMにおける信号の標本化と量子化（赤） パルス符号変調（パルスふごうへんちょう、PCM、pulse code modulation）とは音声などのアナログ信号をパルス列に変換するパルス変調の一つである。.

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第3世代移動通信システム

3世代移動通信システム（だいさんせだいいどうつうしんシステム）とは、国際電気通信連合 (ITU) が定める「IMT-2000」 (International Mobile Telecommunication 2000) 規格に準拠した通信システムのこと。ITUは5種類の地上系通信方式と6種類の衛星系通信方式を1999年に勧告した。日本の例では、NTTドコモやソフトバンク、ワイモバイルが採用しているW-CDMA方式（欧州ではUMTS方式と呼ばれる）やKDDI・沖縄セルラー電話連合の「au」が採用しているCDMA2000 1x（CDMA2000 1xRTT、当初はCDMA2000）方式がある。ITUでは、2007年11月現在、世界100か国以上の700を超えるネットワークで8億以上の加入者が存在するとしている。一般的に英語の「3rd Generation」から、「3G（スリージー）」と呼ばれる。.

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音声符号化

音声符号化(おんせいふごうか、speech coding)は、アナログの音声信号をデジタル符号化するための技術で、音声の性質を使ってデータ圧縮を行うことに特徴がある。音楽などの一般的なオーディオ信号を対象とするMP3などのオーディオ圧縮技術は、人間の聴覚心理学上の特性やデータの冗長性を利用して不要なデータの除去を行うが、音声符号化ではそれに加えて音声固有のモデル化を行うことができるため、さらにビットレートを下げることが可能である。 音声符号化の技術は異なった多くの分野で使われている。代表的なのは、携帯電話、衛星電話、VoIPなど通信の分野だが、暗号化、放送、記録（Blu-ray Discなど）の分野や音声応答システムなどの音声処理の分野などで使用されている。.

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適応的差分パルス符号変調

適応的差分パルス符号変調（adaptive differential pulse code modulation：ADPCM、適応的差分PCM あるいは 適応差分PCM）とは自然信号に対する圧縮方式の一つである。主に音声信号に用いられる。 過去に復号された信号標本と現在の信号標本との差分信号を符号化する差分パルス符号変調（DPCM、差分PCM）を改良し、量子化幅を適応的に変化させるものである。.

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H.261

H.261はCCITT(現在のITU-T)によって策定された動画圧縮の規格で、1990年に勧告として承認された。 デジタル動画像の圧縮符号化方式としては、フレーム間予測、離散コサイン変換(DCT)、量子化、エントロピー符号化を組み合わせて用いた、世界最初の国際標準であり、その後に規格化されたH.263やH.264、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4など、数多くの動画像圧縮方式の基礎としてとらえることができる。 ISDN上でのテレビ会議に利用することが想定されているため、符号化ビットレートは64kbps〜1.92Mbpsの間で64kbps刻みで指定することが規格上定められている。 現在の動画像圧縮方式に比べて非常に原始的な仕組みであり、低ビットレート時の画質があまりよいものではなかったため、画質改善のためにループフィルタを導入している。しかし、1991年に登場したMPEG-1以降の方式では、1/2画素(ハーフペル)精度以上の動き補償が導入され、それが平滑化フィルタと同等の役割を果たすため、処理負荷の高いループフィルタはその後採用されなくなっている。(なお、2003年に承認されたITU-T勧告H.264では、ブロックノイズの発生の抑制に特化したループフィルタを採用している。) 当時は、デジタル動画像の標準的な画面解像度がまだ存在せず、また、テレビジョンの信号方式がNTSCやPALと複数存在し、国ごとに異なるため、共通の画像フォーマットを策定する必要があった。そこで、現在でも標準フォーマットの一つとして用いられることが多い、352×288画素のCIF(Common Intermediate Format)が規格化された。H.261ではQCIF(Quarter CIF; 176×144画素)ないしCIFを使用することができる。なお、色空間についてはYCbCr 4:2:0が採用されている。.

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H.263

H.263 (えいちにーろくさん)は、ITU-Tにおいて規格化された動画圧縮方式の一つである。1996年3月に承認された。MPEG-4と同様超低ビットレート向けに開発されたものであり、テレビ電話に利用されている。基本的な技術はMPEG-4ビジュアルと同一である。一般的にCIFやQCIFの解像度が使用される。Adobe Flashでは、H.263のサブセットである、Sorenson H.263が再生可能である。.

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H.264

H.264（エイチにろくよん）、MPEG-4 AVC（エムペグフォーエーブイシー）は、動画圧縮規格の一つ。 ITU-Tでは「H.264」として、2003年初めに勧告された。ISO/IECでは、ISO/IEC 14496-10「MPEG-4 Part 10 Advanced Video Coding（通称：MPEG-4 AVC）」として規定されている。どちらも技術的には同一のものであり、ITU-TとISO/IECが共同で策定したため、両者の呼称を「H.264/MPEG-4 AVC」「MPEG-4 AVC/H.264」と併記することが多い。規格文書では「ITU-T Rec.

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H.265

H.265 (ISO/IEC 23008-2 HEVC) とは、H.264/MPEG-4 AVC後続の動画圧縮規格の一つ。非公式にはHigh Efficiency Video Coding (HEVC) とも呼ばれている。ISO/IECのMPEGとITU-TのVCEGによる研究開発チームJCT-VC (Joint Collaborative Team on Video Coding) によって提案され、ITU-Tは2013年1月25日に承認した。 ブロックサイズの適正化など圧縮効率が優れており、MPEG-2 (H.262) 比で約4倍、H.264/AVCとの比較でも約2倍の圧縮性能を有すると発表している。H.264以来10年ぶりの新規格であり、今後10年間をサポートする規格であるとしている。 スーパーハイビジョン (8K, 4320p) など高解像度な映像だけでなく携帯端末向けの映像配信での利用も想定している。.

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JBIG

JBIG（ジェイビグ）は、二値画像の初期の可逆圧縮規格である。 JPEGを制定したJoint Photographic Experts Groupのサブグループであるが開発し、1993年3月に国際規格ISO/IEC 11544およびITU-T勧告T.82として標準化された。ファックスで広く実装されている。より新しい二値画像圧縮標準が開発されたため、区別のためにJBIG1とも呼ばれる。 JBIGは二値画像の圧縮、特にFAX向けに設計されているが、他の画像でも使用できる。ほとんどの状況で、JBIGはFAX Group 4標準よりも圧縮効率が20%から50%向上するが、状況によっては30倍の改善が得られる。 JBIGは、IBMが開発したQコーダ(Q-coder)とばれる算術符号方式に基づいており、これに三菱電機が開発した比較的小さな改善を加えているため、QMコーダ(QM-coder)として知られるようになった。これは、各符号化ビットの確率推定値を、前のビットの値および画像の前の行の値に基づいている。JBIGはプログレッシブ転送にも対応している。プログレッシブ転送では、通常、ビットレートのオーバーヘッドがわずかに（約5%）発生する。.

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JPEG

JPEG（ジェイペグ、Joint Photographic Experts Group）は、コンピュータなどで扱われる静止画像のデジタルデータを圧縮する方式のひとつ。またはそれをつくった組織 (ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 1, Joint Photographic Experts Group) の略称であり、アクロニムである。JPEG方式による画像ファイルにつけられる拡張子はjpgが多く使われるほか、jpeg等が使われる場合もある。 一般的に非可逆圧縮の画像フォーマットとして知られている。可逆圧縮形式もサポートしているが、可逆圧縮は特許などの関係でほとんど利用されていない。1992年9月18日に最初のリリースが行われた比較的古いフォーマットであり、欠点を克服すべく数々の後継規格が提案されてきたが、企業間の思惑なども絡み、いずれも主流になるには至らず、JPEGが現在も静止画像規格の主流である。 標準では、特定の種類の画像の正式なフォーマットがなく、JFIF形式（マジックナンバー上は、6バイト目から始まる形式部分にJFIFと記されているもの）が事実上の標準ファイルフォーマットとなっている。動画を記録可能にしたものにMotion JPEGがある。立体視 (3D) 用には、ステレオJPEG (JPS) フォーマットがある。 デジタルカメラの記録方式としてもよく利用されているが、デジタルカメラでは様々なオプション機能を使い、JFIFを拡張したExchangeable image file format (EXIF) などのフォーマットとしてまとめられている。.

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MPEG-2

MPEG-2（エムペグツー、H.222/H.262, ISO/IEC 13818）は1995年7月にISO/IEC JTC 1のMoving Picture Experts Groupによって決められた標準規格。正式名称はGeneric coding of moving pictures and associated audio information.

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MPEG-4

MPEG-4（エムペグフォー、ISO/IEC 14496）は、動画・音声全般をデジタルデータとして扱うための規格のことである。MPEG-1やMPEG-2と同様、システム、ビジュアル(MPEG-1/-2ではビデオと呼ぶ)、オーディオ、ファイルフォーマットの各技術から構成される。しかしながら、一般的には「MPEG-4」と呼ぶ場合、動画の符号化方式を記述したビジュアル部分だけを指すことが多い。 規格が広範なことが「MPEG-4とは何か」という説明を難しくさせている上に、ビジュアル、あるいはファイルフォーマットの一部の規格を利用したものも単に「MPEG-4です」と説明されることが多く、使われ方、意味のとられ方が混乱している用語でもある。 なお、規格化を行っているMoving Picture Experts GroupではMPEG-4を最後の動画/音声符号化の規格とする意向であり、現在では3次元コンピュータグラフィクスや音声合成などを含む大変広範な規格になっている。MPEG技術は、各技術毎にパート（Part）と呼ばれる規格が作成され、技術が採用/規格化されるたびにパートが増える。2003年にH.264がMPEG-4 Part 10 Advanced Video Codingとして規格化されるなど、現在もなお追加・拡張が継続されている規格である。.

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