JPEG XL

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
JPEG XL
Расширение .jxl
MIME-тип image/jxl
Сигнатура FF 0A or 00 00 00 0C 4A 58 4C 20 0D 0A 87 0A
Разработчик
Тип формата Графический формат
Расширен из
Стандарт(ы) ISO/IEC 18181
Открытый формат? Да (royalty-free)
Сайт

JPEG XL — это Royalty-free формат файла растровой графики, который поддерживает сжатие как с потерями, так и без потерь. Он призван превзойти существующие растровые форматы и, таким образом, стать их универсальной заменой[2].

Название

Особенности

  • Улучшенная функциональность и эффективность по сравнению с традиционными форматами изображений (например, JPEG, GIF и PNG);
  • Размеры изображения более миллиарда (230-1) пикселей с каждой стороны[4];
  • До 4100 каналов (полутоновые или RGB), дополнительный альфа-канал и до 4096 "дополнительных" каналов[4];
  • Прогрессивное декодирование (по разрешению и точности);
  • Транскодирование JPEG без потерь с уменьшением размера ~20 %;
    • JPEG-файлы CMYK не поддерживаются для перекодирования, но они очень редки[5];
    • Транскодирование в прогрессивный формат JPEG XL поддерживается форматом, но ещё не реализовано в справочном программном обеспечении[6];
  • Кодирование без потерь и альфа-кодирование без потерь;
  • Поддержка как фотографических, так и синтетических изображений;
  • Плавное ухудшение качества в большом диапазоне битрейтов;
  • Перцептивно оптимизированный эталонный кодировщик;
  • Поддержка широкой цветовой гаммы и HDR;
  • Поддержка анимированного контента;
  • Эффективное кодирование и декодирование без специального оборудования;
    • В частности, JPEG XL примерно так же быстро кодируется и декодируется, как старый JPEG с использованием libjpeg-turbo, и на порядок быстрее кодируется и декодируется по сравнению с HEIC и x265[4]. Он также является распараллеливаемым.
  • Royalty-free формат с эталонной реализацией с открытым исходным кодом[7].

Технические детали

Схема архитектуры кодека JPEG XL

JPEG XL основан на идеях от Google формата PIK и формата FUIF от Cloudinary (который был в свою очередь основан на FLIF)[8].

Формат в основном основан на двух режимах кодирования:

  • VarDCT (дискретное косинусное преобразование (ДКП) с переменным размером блока) — использует тот же алгоритм ДКП, что и устаревший JPEG, но блоки вместо ограничения 8x8 имеют различные размеры (от 2x2 до 256x256), неквадратные формы (например, 16x8, 8x32, 32x64) или могут использовать другие преобразования (AFV, Hornuss).
  • Модульный — отвечает, среди прочего, за эффективное кодирование контента без потерь. Этот режим используется для сохранения полей адаптивного квантования, дополнительных каналов (например, альфа-канал, карта глубины, тепловой канал, плашечных цветов и т. д.) и коэффициентов децимации (изображение с пониженной частотой дискретизации 1:8) режима VarDCT. Он также допускает сжатие с потерями с помощью модифицированного преобразования Хаара (называемого «сжатие»), которое имеет прогрессивные свойства: качество изображения увеличивается с увеличением объёма загружаемых данных. Одним из способов постепенной загрузки изображений на основе VarDCT является сохранение коэффициентов децимации VarDCT с модульным «сжатием», благодаря чему оба режима работают в тандеме.

В обоих режимах может помочь раздельное моделирование конкретных особенностей изображения, неизвестных в других кодеках на момент создания формата:[a]

  • сплайны[англ.] для кодирования, например, волос;
  • повторяющиеся "участки", такие как текст, точки или спрайты,
  • синтез шума (поскольку шум трудно кодировать в обоих основных режимах, лучше оценить его значение в кодере, сохранить его, а затем восстановить шум в декодере).

Режимы с потерями обычно используют цветовое пространство XYB, полученное из LMS[10].

JPEG XL также может без потерь повторно кодировать уже существующие устаревшие файлы JPEG, напрямую копируя коэффициенты блоков DCT JPEG в блоки 8x8 VarDCT в JPEG XL, что делает возможным меньший размер файла за счёт лучшего энтропийного кодирования. Ранее существовал отдельный режим, специализирующийся именно на этом, называемый Brunsli, который был отделён от VarDCT и модульным, но он был отменён, чтобы упростить спецификацию и сделать декодер меньше на 20%[11].

По умолчанию используется параметр, визуально близкий к значению без потерь, который по-прежнему обеспечивает хорошее сжатие[4].

Анимированные (многокадровые) изображения не выполняют расширенное межкадровое предсказание, хотя доступны некоторые элементарные инструменты межкадрового кодирования:

  • кадры могут обновлять только часть изображения;
  • помимо замены частей холста, кадры также можно смешивать, добавлять или умножать на его части[12];
  • можно запомнить до четырех кадров[13] и ссылаться на них в более поздних кадрах[14].

Программное обеспечение

Реализация кодека

  • JPEG XL Reference Software (libjxl)
    • лицензия: New BSD License (раннее Apache License 2.0)
    • содержит (среди прочего):
      • кодировщик cjxl
      • декодировщик djxl
      • быстрый кодировщик режима только без потерь fjxl
      • инструмент для сравнительного анализа скорости и качества кодеков изображений benchmark_xl
      • GIMP и Gtk pixbuf плагин file-jxl

Официальная поддержка

  • ImageMagick[15] – набор инструментов для обработки растровой графики
  • XnView MP[16] – просмотрщик и редактор растровой графики
  • gThumb[17] – бесплатный просмотрщик изображений в Linux
  • IrfanView[18] – бесплатный просмотрщик и редактор изображений для Windows
  • ExifTool[19] – редактор метаданных

Неофициальная поддержка

Предварительная поддержка

История

В 2017 году JTC1/SC29/WG1 (JPEG) объявила конкурс предложений по JPEG XL — стандарту кодирования изображений следующего поколения[25].

Формат файла (битовый поток) был заморожен 25 декабря 2020 года[26] и официально стандартизирован 13 октября 2021 года. Любой файл, соответствующий этому стандарту, гарантированно будет декодируем во всех будущих версиях.

Статус стандартизации

Общее название Этап Дата первого публичного выпуска (Первое издание) ISO/IEC Number Formal Title
JPEG XL Этап 1 публикуется, запланировано на начало 2022 года ISO/IEC FDIS 18181-1 JPEG XL Система кодирования изображений. Часть 1. Базовая система кодирования
Этап 2 13 октября 2021 ISO/IEC 18181-2 JPEG XL Система кодирования изображений. Часть 2. Формат файла
Этап 3 3 октября 2022 ISO/IEC DIS 18181-3 JPEG XL Система кодирования изображений. Часть 3. Тестирование на соответствие
Этап 4 5 августа 2022 ISO/IEC DIS 18181-4 JPEG XL Система кодирования изображений. Часть 4. Эталонное программное обеспечение

Примечания

Комментарии

  1. ↑ Noise synthesis is an exception, as it's also featured in AVIF created before JPEG XL.[9]

Источники

  1. ↑ 1,0 1,1 fuif/README.md. GitHub. Дата обращения: 4 апреля 2019. Архивировано 24 апреля 2021 года.
  2. ↑ Can JPEG XL Become the Next Free and Open Image Format? (англ.). tech.slashdot.org. Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 30 декабря 2021 года.
  3. ↑ 3,0 3,1 Support for reading/writing JPEG XL images (#4681) · Issues · GNOME / GIMP (англ.). GitLab. Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 30 декабря 2021 года.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 How JPEG XL Compares to Other Image Codecs (англ.). Cloudinary. Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 30 декабря 2021 года.
  5. ↑ Jon Sneyers. JPEG XL as PSD transfer/storage alternative (англ.). Reddit (14 декабря 2020). Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 30 декабря 2021 года.
  6. ↑ Jon Sneyers. Progressive Transcoding · Issue #92 (англ.). GitHub (3 июня 2021). Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 30 декабря 2021 года.
  7. ↑ JPEG / JPEG XL Reference Software (англ.). GitLab. Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 30 декабря 2021 года.
  8. ↑ FLIF - Free Lossless Image Format (англ.). Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 21 декабря 2021 года.
  9. ↑ Peter de Rivaz,Jack Haughton. AV1 Bitstream & Decoding Process Specification 350–360. Alliance for Open Media (2018). Дата обращения: 15 января 2022. Архивировано 2 мая 2019 года.
  10. ↑ Jyrki Alakuijala, Ruud van Asseldonk, Sami Boukortt, Martin Bruse, Iulia-Maria Comía. JPEG XL next-generation image compression architecture and coding tools // Applications of Digital Image Processing XLII. — 2019-09-01. — Т. 11137. — Vol. 11137. — С. 111370K. — P. 20. — ISBN 9781510629677. — doi:10.1117/12.2529237. — Bibcode: 2019SPIE11137E..0KA.
  11. ↑ JPEG XL vs. AVIF (12 октября 2020). Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 15 января 2022 года.
  12. ↑ JPEG XL reference implementation // GitHub. — 2021-12-21. Архивировано 30 декабря 2021 года.
  13. ↑ JPEG XL reference implementation // GitHub. — 2021-12-03. Архивировано 30 декабря 2021 года.
  14. ↑ JPEG XL reference implementation // GitHub. — 2021-12-03. Архивировано 30 декабря 2012 года.
  15. ↑ ImageMagick Studio LLC. ImageMagick (англ.). ImageMagick. Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 2 января 2022 года.
  16. ↑ JPEG XL - MantisBT. Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 7 ноября 2021 года.
  17. ↑ gThumb Image Viewer 3.11.3 Adds JPEG XL (.jxl) Support [Ubuntu PPA | UbuntuHandbook] (англ.). ubuntuhandbook.org. Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 30 декабря 2021 года.
  18. ↑ IrfanView PlugIns. Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 28 декабря 2021 года.
  19. ↑ ExifTool by Phil Harvey. exiftool.org. Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 26 января 2022 года.
  20. ↑ qt-jpegxl-image-plugin // GitHub. — 2022-01-07. Архивировано 30 октября 2021 года.
  21. ↑ JPEG XL WIC // GitHub. — 2022-01-06. Архивировано 30 декабря 2021 года.
  22. ↑ JXLook // GitHub. — 2022-01-26. Архивировано 30 декабря 2021 года.
  23. ↑ (JPEG-XL) Implement support for JPEG XL (image/jxl) (англ.). Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 4 января 2022 года.
  24. ↑ Chromium - An open-source project to help move the web forward. - Monorail (англ.). Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 30 декабря 2021 года.
  25. ↑ JPEG - Next-Generation Image Compression (JPEG XL) Final Call for Proposals. jpeg.org. Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 30 декабря 2021 года.
  26. ↑ v0.2 · Tags · JPEG / JPEG XL Reference Software (англ.). GitLab. Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 20 октября 2021 года.

Ссылки

Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=JPEG_XL&oldid=10349053