資料來源：中國印刷物資商情
出處 http://www.cgan.com/science/publish/others/JPEG2000.htm
過去十年人們親眼看到了數字圖像 的存儲和傳輸的急劇變化。數字相機和便宜的掃描儀在客戶和商業方面迅速擴大了數字圖像的應用。此外，準備訪問Internet和多媒體啟動的PC（個人計算機）的低成本使數字圖像成為很多人每日生活的組成部分。
這些因素，連同彩色打印機廣泛的可用性，要求適合於印刷複製的圖像分辨率。為滿足這些要求所必需的圖像文件大小對圖像存儲和傳輸提出了重要的挑戰。因此，數字圖像壓縮實際上對成像技術的每個方面均是關鍵的，這取決於客戶、商業或科學應用水平。
目前的JPEG壓縮（因為與JPEG2000不同）基於一項決定，這項決定是JPEG委員會於1988年做出的，目的是採用與霍夫曼編碼結合的DCT（不連續正弦變換）作為其在ISO10918－1中的編碼方式，現在多部分標準的第一部分適用於靜止圖像壓縮。
DCT是一種有損耗的壓縮方式，用戶用它來定義所期望的複製質量並因此得到取決於編碼圖像實際內容的壓縮比。這是通過把轉換應用於圖像位圖獲得的，像素深度的量化在轉換中是一個參數。低質量的圖像具有有限的量化水平，結果是一個使用霍夫曼編碼的很好的壓縮比。
這種與質量有關的編碼主要好處是當同時提供多幅圖像時，它們的特點是無論在屏幕上還是在印刷時，相同水平的質量。
在選擇DCT算法的1988年，由於適用於成像的PC和工作站的能力有限，所以實現起來十分複雜。JPEG有一個困難的開端，這就在標準的不同實現之間，產生了比較隨機的互操作性。
1992年，一家美國公司的總工程師當時在JPEG委員會中，建議借助有限的色空間、算法和其他參數，特別是嚴格的文件格式規範(JFIF)，提出了標準的簡化實現。這立即獲得歡迎並在市場中成了唯一的JPEG實現。
JFIF就是指今天的JPEG文件格式。然而，這種有限的工具有點過時且難以滿足高分辨率、真彩色及附加功能性的要求。
自從最初引入JPEG及JFIF以來，引入了基於使用DCT的許多附加的文件格式和壓縮技術。這些包括SPIFF（靜止圖像交換文件格式），稱為JTIP的多分辨率格式（JPEG平舖圖像錐形），及稱為Flashpix的同樣概念的較新的工具。
JPEG200
到了1995年，一般計算機的計算能力提高了，於是就可能擁有和JPEG有效硬件實現一樣快或較之更快的顯示圖像的軟件解碼器。
在1996年，JPEG委員會決定研究圖像數據的更強有力的壓縮的可能性，特別是分形和小波技術提供了新解決方案的可能性。因為這些研究的進步，好像到了2000年新標準準備好了，並選擇了JPEG2000這個名稱。
目的是創造一先進的標準化的圖像編碼系統以服務於進入下一個世紀的應用程序。目的是：
1.確定現行的標準不能產生最好質量或性能的範圍；
2.給現在未使用壓縮的市場提供可能性；
3.給成像應用程序提供開放系統方法。
不同意圖的應用程序提出了不同的要求。例如：
△Internet應用程序(環球網成像)必須在質量和分辨率上有所改進且有快的譯碼能力。
△移動式應用程序產生對錯誤彈性，低功率，及順次譯碼的要求，同時電子商務需要圖像保密性和數字水印。
△數字照相要求低的複雜性和壓縮有效性。
△硬拷貝彩色傳真，印刷及掃描要求去除或平舖處理。
△鍵入數字圖書館/檔案應用程序是元數據和內容管理的需要。
△對於遙感來說，多元件，快速編碼和有價值的編碼區域是十分主要的。
醫療應用程序不只是大部分，需要各種各樣的有損耗的和無損耗的編碼。
一項對技術要求產生了約20種建議，其中大多數基於小波技術。並測試了對於DCT編碼的增強，對於JPEG2000的要求則太多且對DCT編碼似乎不可能令他們滿意。
小波技術最終被選作JPEG2000的新的算法，具有在分辨率和質量兩方面允許可伸縮性的能力。雖然與整數篩選程序比較，小波變換的複雜性取決於篩選程序的大小和浮點的使用，但小波變換一般比現在的基於程序塊的DCT變換計算上更為複雜。作為全畫面變換，小波變換也需要比DCT更多的存儲器。
然而，基於程序行的實現可減少存儲器的需求。要注意雖然小波變換比DCT變換計算上更為複雜，但是在其複雜性由在標準預期完成時計算機的預期的計算能力得以規範化，小波變換並不比在出版最初的JPEG時DCT變換複雜。因此，JPEG委員會覺得計算機能力現在的和預期的進步減小了這些問題的影響且編碼－譯碼要求的複雜性對於小波技術的廣泛實現也不覺得像是一個障礙。
分辨率的可伸縮性意思是圖像代碼是連續的代碼流，各種水平的分辨率從代碼流中得到，作為譯代碼流達到程度的函數。(即，只譯代碼流的部分並得到某種水平的分辨率，連續譯代碼流的代碼以得到分辨率)。
同樣的圖像文件可用於不同的應用程序。注意這點很在趣：一旦壓縮，則壓縮的數據可重新排序，因此，它可以以行方式解壓縮，按大小是順次的或按分辨率是順次的。
質量不但是一個分辨率問題，而且還是一個像素深度值的量化的問題。編圖像代碼的操作人員按分辨率或質量確定可伸縮性水平。可逐步按所要求的質量，譯質量可伸縮的文件代碼，包括如果照此編碼的全部無損耗的結果。
這就可以實現一個有趣的特點：能夠使用圖像的無損耗編碼和允許下流處理以確定應用程序所要求的譯碼程度。這種能力對醫療成像和出版應用而言是相當有趣的。
標準和在哪裡繼續有效
JPEG2000系指ISO15444標準的所有部分，現在的計劃要求下列7個部分：
部分1.JPEG2000圖像編碼系統
部分2.擴充(給部分1的核心定義添加更多的特徵和完善度)
部分3.運動JPEG2000
部分4.一致性
部分5.參考軟件(目前包含Java和C實現)
部分6.復合圖像文件格式(用於文件掃描和傳真應用程序)
部分7.對部分1的最小支持(技術報告)。
到2000年度，部分1預計成為完全被認可的ISO標準。部分1定義核心壓縮技術和「最小文件格式」，部分1使用可伸縮的文件格式體系結構以及預計滿足80％市場要求的最小特徵。
部分2到部分6定義壓縮和文件格式的擴充。基本的文件格式，稱之為JP2，它是標準的任選部分，但文件格式的任何實現必須符合於標準並閱讀所有合法的JP2文件。文件含有擴充，但這些擴充並不妨礙部分1閱讀程序執行部分1的功能。這就保證了客戶的互操作性。部分2中定義的JPX文件要求擴充的閱讀程序，且目標是專門的市場。
JPEG2000代碼流，不管所用的文件格式如何對於所有應用程序而言都是強制性的。JP2文件格式是應用程序使用JPEG2000代碼流的缺省接口。
重要的是要指出壓縮和文件格式是分離的。雖然是交換使用JPEG2000壓縮的數據時大多數應用程序將使用標準文件格式中的一種，但壓縮代碼流卻可以獨立於文件格式使用。
在很多情況下，用來封裝壓縮圖像數據的文件格式是涉及互操作性時的關鍵問題。當前的JP2文件格式來源於與數字成像集團DIG2000發端的聯合行動。在這次發端中，DIG成員公司在創立JPGE委員會要考慮的文件格式建議當中與JPEG委員會合作。這項工作規定了各類普通用戶能夠使用的文件格式。它的目標是將生成使用現有的JPEG2000壓縮標準、在線圖像數據庫的軟硬件開發者及Web開發者。
已考慮到各種格式技術，範圍包括從基於TIFF的方法到基於Apple的QuickTime方法。所有這些方法都把不同水平的複雜性及輕易地使用二進制數據的特性混合在一起。最終的選擇使用部分基於Apple的QuickTime文件格式和MPEG－4文件格式的二進制容器(binarycontainet)。生成此種文件格式使用的技術包括ICC、XML、JPEG2000壓縮，及圖像元數據。
在這些之外，JPEG2000委員會考慮到很多集團希望把JPEG2000位流隱藏於另外的文件格式中。因此，問題是要在位流和JPEG2000文件格式中提供適當水平的圖像數據和元數據以滿足各種使用。
JP2文件格式規定了確定應怎樣解釋顏色的方法。部分2(JPX)將規定另外的方法及兩部分之間的方法基於複雜性的區分。在部分1中，JP2文件格式，與sRGB和灰sRGB(來自於sRGB的中性sRGB)是所有閱讀程序所要求的。此外，所有JP2閱讀程序必須支持採用合法ICC輪廓文件解釋顏色。這些輪廓文件必須符合於Three□ComponentMatrixBasedandMonochromeInputProfiles(三元素矩陣基和單色輸入輪廓文件)。這就提供了低的靈活性但高的互操作性。雖然將列舉適用於JPX文件的其他色空間，但不需要JP2閱讀程序中的支持。此外，部分2規定了專門規定之外的適合於色空間的登記過程。
JP2文件格式把文件定義為一系列的含有圖像數據或元數據(關於圖像數據的數據)的邏輯框。這就使它容易通過邏輯框分析或給文件結構添加新的邏輯框。
JP2文件的標準邏輯框是文件特徵標記，文件類型和兼容性信息，一般標題信息、彩色調色板、色空間規範、元素排序及代碼流。除了特徵標記和文件類型必須是首次及標題信息邏輯框必須在代碼流之前產生之外，不確定邏輯框次序。矢量確定的邏輯框總是在任何地方而未知的邏輯框卻被標準閱讀程序忽略。
要包括的其他特點
元數據：元數據被定義為與圖像一起進位的數據，目的是提高全局文件或含有數據的系統的值。元數據與圖像一起循環，因此與圖像內容密切相關。例如，元數據可含有以字符顯示的描述、作者的名字、創作日期、版權記載、使用條件、創作參數等。
元數據的一個應用程序是IPR(知識產權)，用於信譽的作者姓名的指示，與圖像一起記入的有關利用、版權記載的權力所有人。
圖像登記
為原JPEG規定了圖像登記過程，在JPEG部分4中規定了它的操作。現正為JPEG2000考慮同樣的能力。此登記過程給簡單的標識符提供識別圖像的能力，叫做LicensePlate(特許板)，它是專門的。
包括其中的是登記權限(RA)，記錄請求並傳遞在JPEG中被定義為三邏輯框標識符的標識符。其結構如下：16位用於國家識別，16位用於國家內RA，32位用於40億個單獨的標識符。最近JURA(JPEG實用程序登記權限)提供此功能，它在世界傳遞RA標識符。
水印
防止圖像內容剽竊或不適當使用不是一個簡單的事。水印是一個可能的解決方法，用這種的辦法某種信息隱藏於圖像數據之內，眼睛看不見但可以探測得到，它攜帶著用於鍊接的足夠信息。現在的提案是把64位用於給圖像加水印，64位恰好是由作為LicensePlate的登記權限傳遞的標識符。水印技術仍處在發展階段，但正由JPEG2000鑒定。
使人感興趣的區域(ROI)
有很多種情況，其中圖像的某個部分即使人感興趣的區域比圖像的其他部分需要更詳細地訪問。在JPEG2000中設計了兩種訪問ROI的方法，即有源法和無源法。
在用戶任意決定圖像中高度使人感興趣的部分時使用有源ROI。這裡，整個圖像是以高分辨率存儲的；需要圖像服務器來傳遞使所選部位細節顯示所需要的代碼。
在圖像具有明顯的使人感興趣的區域時，而此區域是創作者根據JPEG2000編碼過程的可伸縮性通過額外分辨率或額外質量，加以強調的使用無源ROI。通過把一種透明區域指示符貼在圖像上顯示可獲得細節的部分，用戶就知道現有的使人感興趣的區域。
DCT，分形和小波壓縮技術
首先沒有一個簡單的解釋。數字圖像是一系列的像素值，我們可以把這一系列像素值看作是一個數值表。壓縮問題包括兩部分：編碼和譯碼。編碼包括表示在某種意義上要求較少存儲空間的數值表。譯碼是恢復接近於來自於編碼信息的數值原始組合。
有兩個方法可以用來減小數值表的大小。其一是取消某些不重要的數值；其二找到某種表示需要很少數據的數值的方法。DTC，分形和小波均是算法逼近，目的是試圖把數據變為其他的更容易允許被安全刪除的數據識別的域(頻率等)。在DCT的情況下，這是高頻率數據；在小波變換的情況下，這是高度詳細數據。分形方法以更為簡明的方法直接表示數據。通過編碼數值的壓縮表示可以進一步壓縮這些模式的輸出。量化可在表中產生很少的數值且每個數值很少的位。熵編碼分析到達有效位表示模式的數值表。頻繁發生的數值通過很少的位表示，不太經常出現的數值被確定為長的位流。
ISO/IEC/JTC1/SC29/WG1
IEC即國際電工技術委員會，它負責電工技術方面的標準，包括電子學、電磁學、磁學、電聲學、電極及電能生產及分配。ISO即國際標準化組織，它負責除電氣和電子工程之外的所有技術領域的標準，後兩個方面由IEC負責。JTC1即聯合技術委員會1號(且迄今為止唯一的聯合委員會)，它向ISO和IEC報告並負責信息技術領域。JTC1的小組委員會(SC)29負責聲音、圖像、多媒體和超媒體的編碼。SC29的工作組1(WG)包括聯合照相專家組(JPEG)和聯合雙級圖像小組(JBIG)。JPEG和JBIG二者中的聯合系指兩個小組與國際電信聯盟(ITU)的聯合活動這個事實。事實上，ISO15444－1將作為ITU□T建議T.800發表，具有相同的文本。
