画像の可逆と非可逆圧縮

ファイルを圧縮するとき、それは一時的に小さくしたいとき(例えばメールで送信する場合)か、永遠に小さくて構わない(例えばインターネット上で画像を表示するとき)でしょう。

可逆 圧縮は 一時的に 情報量を減らしたいときにあります。その名のとおり、情報を失うことなく圧縮します。テキストでは略語の使用が可逆圧縮の手法の良い例です。'CEO'が'最高経営責任者'になることは皆さんご存じですが、このように7文字だった'最高経営責任者'を半分以下の'CEO'の3文字にすることができます。

画像形式の世界では、圧縮の例の一つに'インデックス'カラーがあり、画像内にある色のリストを作り、それぞれに一意の番号を割り当てます。それからピクセルを表現するときにはその番号のみを書き出すことで、毎回色の定義を書かなくて済むようになります。

非可逆 圧縮は 永久に 画像のファイルサイズを減らしたいときに使います。これはウェブサイトのような小さいファイルサイズの方が好まれる完成品に必要とされます。つまり画像がもう編集されることなく、ピクセルの一つ一つが圧縮されることを許容され、心理学的/統計学的手法に頼れるということです。

JPEG を例に特筆すべきことの一つにクロマサブサンプリングがあり、これは画像をグレースケールと2つの色のバージョンに分け(一つは赤緑、もう片方は青黄の対比)、後者二つをより小さくします。これは人が色相や彩度やよりも明度の違いを重視することによるものです。

もう一つは画像のコントラストの表現に余弦波を使うことです。つまり JPEG やほかの非可逆圧縮形式はグラデーションを表現するのにとても優れており、しかしシャープなコントラストを表現するのはあまり得意でありません。

逆に可逆画像圧縮の手法は 少ない色ではっきりしたコントラストの違いがある画像の表現はとても得意ですが、グラデーションを多用する画像の圧縮は得意ではありません。

可逆と非可逆のもう一つ大きな違いは非可逆方式は再圧縮すると劣化し、例えば、JPEG を Krita に読み込んで少し編集した後に再保存し、少し編集して、再保存して、の保存のたびにいくらかデータを失います。これは非可逆画像圧縮の本質で、これがあるために私たちは作業ファイルを使用します。

参考

もし違う圧縮手法について興味がある場合は、Wikipedia の画像圧縮 のページが専門的でとても良いです。