JPEG XL
W dzisiejszym świecie JPEG XL stał się tematem o dużym znaczeniu i zainteresowaniu wielu różnych osób. Niezależnie od tego, czy ze względu na swój wpływ na społeczeństwo, znaczenie na polu zawodowym czy znaczenie historyczne, JPEG XL przykuł uwagę osób w każdym wieku i o każdym pochodzeniu. Ten artykuł ma na celu pełne zbadanie znaczenia i implikacji JPEG XL, oferując zarówno przegląd, jak i szczegółową analizę jego różnych aspektów. W następnych kilku linijkach zagłębimy się w fascynujący świat JPEG XL, aby zapewnić pełne i wzbogacające spojrzenie na ten temat o niewątpliwym znaczeniu w aktualnej panoramie.
| |
| |
| Rozszerzenia pliku |
.jxl |
|---|---|
| Typ MIME | |
| Producent |
Joint Photographic Experts Group |
| Typ | |
| Otwarty format? |
tak |
| Strona internetowa | |
JPEG XL – format graficzny obsługujący zarówno kompresję stratną, jak i bezstratną. Zaprojektowano go z myślą, by był lepszy od istniejących formatów rastrowych, a tym samym stał się ich uniwersalnym zamiennikiem.
Historia
W 2017 roku komitet JTC1/SC29/WG1 (JPEG) ogłosił możliwość składania propozycji (Call for Proposals) na kandydatów na JPEG XL.
Format został zamrożony 24 grudnia 2020 r., co oznacza, że obecnie zakodowane pliki będzie można zdekodować w przyszłości.
Funkcje
- większy zestaw funkcji i lepsza efektywność kompresji w porównaniu do tradycyjnych formatów graficznych (m.in. JPEG, GIF oraz PNG),
- dekodowanie progresywne (polepszanie się jakości wizualnej w miarę ładowania kolejnych fragmentów pliku),
- odwracalne kodowanie plików JPEG oszczędzające ≈20% rozmiaru,
- bezstratne kodowanie (w tym kanału alfa),
- algorytmy kompresji przystosowane zarówno do fotografii, jak i sztucznych obrazów,
- referencyjny koder zoptymalizowany pod percepcję ludzką,
- obsługa wysokiej głębi bitowej oraz obrazów HDR,
- wsparcie dla animowanych obrazów,
- wydajne kodowanie i dekodowanie bez używania wyspecjalizowanego sprzętu,
- format otwarty, wolny od tantiem z otwartoźródłową implementacją referencyjną.
Informacje techniczne
JPEG XL został oparty na formacie PIK od Google oraz FUIF od Cloudinary, który z kolei powstał na bazie FLIF.
Format ten opiera się na dwóch głównych trybach kodowania:
- VarDCT – używa tego samego algorytmu DCT, co klasyczny JPEG, ale bloki, zamiast być ograniczone do 8×8, występują w różnych rozmiarach (od 2×2 aż po 256×256) oraz kształtach (np. 16×8, 8×32, 32×64), a także mogą używać innych rodzajów transformacji (AFV, Hornuss).
- Modular – jest odpowiedzialny m.in. za wydajne, bezstratne kodowanie treści. To z jego pomocą zapisywane są dodatkowe kanały (np. alfa, głębokość, temperatura i inne) oraz współczynniki DC (skala 1:8) trybu VarDCT. Możliwa jest w nim również stratna kompresja, dokonywana z pomocą transformacji Haaro-podobnej, nazywanej w JPEG XL „squeeze”. Ma ona progresywne właściwości: w miarę doczytywania danych widać coraz więcej detali. Progresywne ładowanie obrazów zapisanych trybem VarDCT odbywa się między innymi właśnie przez zapisanie współczynników DC trybu VarDCT w trybie modularnym stratnym, działając w tandemie.
Oba tryby mogą wspomagać się dodatkowymi narzędziami, nieznanymi w innych kodekach:
- modelowanie krzywych do kodowania np. włosów,
- powtarzające się „łatki” mogące być np. literami tekstu albo „duszkami” grafiki pikselowej,
- synteza szumu (jest on trudny do zakodowania w obu trybach, więc lepiej jest oszacować jego wartość w koderze, zapisać ją w pliku i zaaplikować szum ponownie w dekoderze).
Stratne ustawienia kodowania z reguły używają przestrzeni barw XYB stworzonej na bazie LMS.
JPEG XL potrafi również bezstratnie zakodować już istniejące pliki JPEG do bardziej kompaktowej formy, kopiując bezpośrednio współczynniki bloków DCT z JPEG-a do bloków VarDCT w JPEG XL, zawdzięczając mniejszy rozmiar lepszemu kodowaniu entropijnemu. Kiedyś za bezstratną kompresję plików JPEG był odpowiedzialny Brunsli, odrębny tryb od VarDCT i modularnego, został on jednak porzucony na rzecz uproszczenia specyfikacji i zmniejszenia rozmiaru dekodera o 20%.
Predykcja jest wykonywana przy użyciu dekorelatora piksel po pikselu bez dodatkowych informacji, używając sparametryzowanego, samokorygującego, ważonego zestawu predyktorów. Modelowanie kontekstowe obejmuje wyspecjalizowane modele statyczne i potężne modele metadaptacyjne, które uwzględniają błąd lokalny, z sygnalizowaną strukturą drzewa i wyborem predyktorów w zależności od kontekstu. Kodowanie entropijne używa algorytmu LZ77 i może wykorzystywać zarówno rANS (wariant przedziałowy Asymetrycznych Systemów Liczbowych), jak i kodowanie Huffmana (dla prostszych koderów lub w celu zmniejszenia narzutu danych w małych plikach)[potrzebny przypis].
Domyślnie implementacja referencyjna JPEG XL używa ustawień, które pomimo dobrej kompresji wciąż zapewniają jakość obrazu niemal nieodróżnialną od oryginału.
Animacje w tym formacie, w przeciwieństwie do formatów typowo filmowych (takich jak H.264 czy VP9), nie używają zaawansowanej kompresji międzyklatkowej, ale (podobnie do GIF) mają do dyspozycji pewne proste narzędzia:
- klatka może aktualizować tylko część obrazu,
- obraz może być nie tylko zastąpiony, ale też wmieszany, dodany lub przemnożony,
- aż do 4 klatek może być oznaczonych do przechowywania „łatek” wykorzystywanych w późniejszych klatkach.
Oprogramowanie (stan na listopad 2022)
Oficjalne wsparcie
- ImageMagick – narzędzie do przetwarzania grafiki rastrowej
- XnView MP – przeglądarka i edytor grafiki rastrowej
- MConverter – konwerter plików online
- Squoosh – konwerter formatów graficznych działający w całości w przeglądarce na bazie WebAssembly
- gThumb – przeglądarka obrazów na Linuxa
- ImageGlass – przeglądarka obrazów na Windowsa
- Affinity Photo – edytor grafiki rastrowej
Nieoficjalne wsparcie
- Microsoft Windows – za pomocą wtyczki WIC, np. do wyświetlania w Galerii systemu Windows, Eksploratorze Windows etc.
- macOS – za pomocą aplikacji oraz wtyczki do funkcji Quick Look
- aplikacje na Qt / KDE – za pomocą wtyczki
- GIMP – za pomocą wtyczki możliwej do skompilowania w implementacji referencyjnej
Wsparcie testowe
- Chromium – przeglądarka internetowa; wsparcie formatu oznaczono do usunięcia w listopadzie 2022
- Firefox – przeglądarka internetowa
Przypisy
- ↑ Provisional Standard Media Type Registry. IANA, 2021-01-28. . (ang.).
- ↑ Can JPEG XL Become the Next Free and Open Image Format? - Slashdot. slashdot.org. . (ang.).
- ↑ Next-Generation Image Compression (JPEG XL) Final Call for Proposals. 2018-04-23. . (ang.).
- ↑ v0.2 JPEG XL Reference Software. 2020-12-24. . (ang.).
- ↑ JPEG XL reaches Committee Draft. 2019-08-03. . . Cytat:
The current contributors have committed to releasing it publicly under a royalty-free and open source license.
(ang.). - ↑ Jyrki Alakuijala, Jon Sneyers, Luca Versari, Jan Wassenberg: JPEG White Paper: JPEG XL Image Coding System. 2021-01. . (ang.).
- ↑ JPEG XL Reference Software. . (ang.).
- ↑ FLIF - Free Lossless Image Format. 2021-02-09. . (ang.).
- ↑ Jyrki Alakuijala i inni, JPEG XL next-generation image compression architecture and coding tools, Andrew G. Tescher, Touradj Ebrahimi (red.), „Applications of Digital Image Processing XLII”, SPIE, 2019, DOI: 10.1117/12.2529237, ISBN 978-1-5106-2967-7 (ang.).
- ↑ JPEG XL vs. AVIF - Page 2. encode.su. . (ang.).
- ↑ Jon Sneyers: How JPEG XL Compares to Other Image Codecs. 2020-05-26. . (ang.).
- ↑ lib/jxl/frame_header.h · 131953af · jpeg / JPEG XL Reference Software · GitLab. 2020-11-10. . (ang.).
- ↑ lib/jxl/common.h · 44778c69 · jpeg / JPEG XL Reference Software · GitLab. 2021-05-21. . (ang.).
- ↑ lib/jxl/frame_header.h · 131953af · jpeg / JPEG XL Reference Software · GitLab. 2020-11-10. . (ang.).
- ↑ ImageMagick - Image Formats. imagemagick.org. . (ang.).
- ↑ 0001845: JPEG XL - MantisBT. xnview.com. .
- ↑ MConverter: Free, Easy-to-Use Online File Converter ⚡. . Cytat:
We can also convert to and from new, more efficient image formats, such as AVIF and JPEG XL.
(ang.). - ↑ Squoosh. . (ang.).
- ↑ gThumb Image Viewer 3.11.3 Adds JPEG XL (.jxl) Support [Ubuntu PPA] | UbuntuHandbook. ubuntuhandbook.org, 2021-04-15. . (ang.).
- ↑ Announcing ImageGlass 8.1 - Home | ImageGlass. imageglass.org, 2021-04-17. . (ang.).
- ↑ Version 2 of Affinity apps: What’s new? , Affinity (ang.).
- ↑ GitHub - mirillis/jpegxl-wic: JPEG XL Windows Imaging Component implementation. . (ang.).
- ↑ GitHub - yllan/JXLook: JPEG-XL viewer on macOS. . (ang.).
- ↑ GitHub - novomesk/qt-jpegxl-image-plugin: Qt plug-in to allow Qt and KDE based applications to read/write JXL images.. . (ang.).
- ↑ plugins/gimp/CMakeLists.txt · ff093712 · jpeg / JPEG XL Reference Software · GitLab. 2019-12-27. . (ang.).
- ↑ 1178058 - chromium - An open-source project to help move the web forward. - Monorail. chromium.org. . (ang.).
- ↑ 1178058 - chromium - An open-source project to help move the web forward. - Monorail , bugs.chromium.org .
- ↑ 1539075 - (JPEG-XL) Implement support for Next-Generation Image Compression (JPEG XL). mozilla.org. . (ang.).
Linki zewnętrzne
- Oficjalna strona
- Implementacja referencyjna
- libjxl artifacts – skompilowane wersje implementacji referencyjnej na Windows i Linux z procesu CI na GitHubie, utrzymywane przez jednego z deweloperów JPEG XL
- Windows Bin Builds – konwertery na bazie implementacji referencyjnej, skompilowane na Windows przez osobę trzecią (strona zawiera też inne oprogramowanie)
- Strona społeczności JPEG XL