JPEGとは
JPEGとは、主に写真などの静止画を保存するために広く使われている画像データの圧縮方式、およびそのファイル形式のことです。JPEGは「非可逆圧縮」という仕組みを採用しており、人間の目には見分けがつきにくい複雑な色合いの情報を一部間引いて圧縮します。これにより、写真のような無数の色がグラデーション状に広がる画像を、見た目の美しさを保ちながらファイルサイズを非常に小さくできるのが最大の特徴です。ただし、圧縮を繰り返すと画質が劣化していく特徴もあります。
具体例
デジタルカメラやスマートフォンで撮影した写真は、ほとんどが自動的に「.jpg」や「.jpeg」という拡張子を持つJPEG形式で保存されます。これにより、高画質な写真を何千枚もスマホの中に保存したり、SNSに素早くアップロードして友達と共有したりすることが可能になっています。一方で、白地に黒い文字が書かれたイラストなどをJPEGで保存すると、文字の輪郭がにじんで汚く見えてしまうことがあります。
もう少し詳しく
JPEG（Joint Photographic Experts Group）は、ISOおよびITU-Tによって標準化されたカラー静止画像の圧縮規格です。その高い圧縮率の裏には、巧妙な数学的・視覚的処理が存在します。
まず、JPEGは画像を「RGB（赤・緑・青）」から、明るさを表す「輝度（Y）」と、色彩を表す「色相（U・VまたはCb・Cr）」の情報に変換します。人間の目は、明るさの変化には非常に敏感ですが、色の変化には比較的鈍感であるため、色相のデータを輝度データの半分や4分の1に間引く（サブサンプリング）ことで、画質をほとんど損なわずにデータ量を大幅にカットします。
次に、画像を「8×8ピクセル」のブロックに分割し、「離散コサイン変換（DCT）」と呼ばれる数式を用いて空間周波数（画像のきめ細かさの成分）に変換します。この変換によって、人間の目に見えにくい細かい色の変化（高周波成分）をゼロに近い値に置き換えて切り捨てる（量子化）ことで、圧倒的なファイルサイズ削減を実現しています。しかし、この8×8ピクセルのブロック単位で処理を行うという仕組み上、圧縮率を上げすぎるとブロックの境界線が格子状に見える「ブロックノイズ」や、文字や境界の周りに蚊が群がっているように見える「モスキートノイズ」という特有の画質劣化現象が発生します。また、JPEGファイルを「開いて編集し、再びJPEGで保存する」という操作を繰り返すと、保存するたびに非可逆圧縮の計算が繰り返され、画質が累積的に劣化していきます。
試験でのポイント
IT試験においては、JPEGの特徴と適切な用途、そして非可逆圧縮という特性を理解しているかが問われます。
以下のポイントを意識して学習しましょう。
・非可逆圧縮方式である：元の状態に完全に戻すことはできないため、イラストのマスターデータや公文書のデジタル保存には適しません。
・グラデーションや写真に適している：自然階調（グラデーション）を滑らかに表現できるため、写真の保存に最適です。
・輪郭がはっきりした画像には不向き：ロゴマーク、漫画、文字を含む図版などは、輪郭がにじみやすく、ファイルサイズも可逆圧縮のPNGに比べて大きくなりやすいため不向きです。
・透過処理（背景を透明にする）には対応していない：Webデザインなどで背景を切り抜いて表示させたい場合は、JPEGではなくPNGやGIFを使用する必要があります。
問題で「静止画の圧縮方式で、写真の保存に適しており、非可逆圧縮を採用しているものはどれか」と問われたら、迷わずJPEGを選択してください。
関連する用語
JPEGの対比として挙げられるのが、可逆圧縮で透過処理が可能な画像形式の「PNG」や、最大256色で簡易アニメーションも作成できる「GIF」です。また、圧縮時にデータが欠落し元に戻せない性質を指す「非可逆圧縮」や、JPEGの後継としてより高圧縮率を目指して開発された規格である「JPEG 2000」や、次世代の「HEIF（ヒーフ）」なども、画像フォーマットに関連する重要なキーワードです。