維基百科

JPEG XL

自由且開放原始碼的點陣圖檔案格式

JPEG XL是一種免版稅的點陣圖檔案格式，支援有損和無失真壓縮。它旨在超越現有的點陣圖格式，並成為它們的通用替代。[5]JPEG XL格式規範的主要作者有Jyrki Alakuijala、Jon Sneyers和Luca Versari。

JPEG XL
副檔名
.jxl
網路媒體型式
image/jxl[a]
開發者
格式類型有損或無失真柵格圖像格式
延伸自
標準ISO/IEC 18181[3]
自由格式？是（免版稅）
網站

名稱

  • JPEG指設計了JPEG格式的聯合影像專家小組（Joint Photographic Experts Group）。
  • X指2000年以來的多個JPEG標準的名稱：JPEG XT、JPEG XR、JPEG XS（英語：JPEG XS）。
  • L代表「長期」，建立這種格式是為替換舊的JPEG檔案格式，並使用足夠長的時間。

歷史

2017年，JTC1 / SC29 / WG1 (JPEG) 發起下一代圖像編碼標準（JPEG XL）提案徵集。[6]所有提案在2018年9月前提交，隨後2019年7月形成委員會草案。[7]草案是由谷歌提交的PIK[8]和Cloudinary（英語：Cloudinary）提交的基於FLIF的FUIF[9]結合而來。

2020年12月25日，伴隨著參考軟體實現libjxl的0.2版本發布，JPEG XL的位元流格式被最終敲定，這意味著未來的版本將保證對此版本的解碼相容性。[10]此後檔案格式與核心編碼系統分別於2021年10月13日和2022年3月30日正式標準化。[3][11]

描述

JPEG XL的提案徵集[6]提及了下一代圖像壓縮標準對大幅提升壓縮效率（60%）的需求。新標準應該有優於HEIC、AVIF、WebP和JPEG 2000這些靜態圖像編碼的表現，同時提供對傳統JPEG格式的無失真再壓縮選項。

JPEG XL最高能夠提供對甚高解析度圖像（每邊1兆像素）、4099個32位元深通道（包含alpha通道）的靜態或動態圖像及其嵌入預覽的失真壓縮和無失真壓縮。它支援針對網路傳輸的漸進式解碼[12]和最小化信頭開銷特性，以及針對圖像編輯和數位印刷的圖層、CMYK和專色（英語：Spot color）支援。它還針對無縫處理Rec. 2100（英語：Rec. 2100）等廣色域的感知量化器（英語：Perceptual quantizer）、混合對數伽馬校正（英語：Hybrid log–gamma）和轉換曲線進行了特別設計。

特點

主要特點有：[13][14][15]

  • 更多功能：與傳統圖像格式（例如JPEG、GIF和PNG）相比，有著更佳的效率與更豐富的功能；
  • 更大尺度：長寬可超過十億（ ）個像素；[16]
  • 更多通道：最多4099個通道，包括主通道（單連結的灰度、三通道的RGB或四通道的CMYK）、可選的多達4096個可用於透明度、深度（英語：Depth map）、熱成像等的額外通道； [16]
  • 多訊框支援：支援用於動畫的非零時長訊框和類似圖像軟體中圖層的零時長訊框，且訊框的大小不受圖像畫布大小影響，並支援多種混合模式；
  • 獨立圖塊：允許圖像分多圖塊儲存，以支援分塊解碼大幅圖像；
  • 漸進式解碼：專為支援不同顯示解析度的回應式載入；
  • 可逆JPEG轉碼：可實現約20%的資料流壓縮；
  • 無失真編碼：包括無失真alpha編碼；
  • 類型感知：可根據圖像內容使用分別為攝影圖像和合成圖像最佳化的兩種模式；
  • 低位元速率最佳化：在低位元速率下相較舊格式品質更可接受；
  • 感知最佳化：參考編碼器預設使用感知色彩空間、自適應量化和保守的預設設定；
  • 色域支援：內建廣色域、轉移曲線和HDR支援；
  • 動畫支援：但編碼真實影片時仍建議使用常規的影片編碼；
  • 高效編解碼：無需專用硬體，JPEG XL的編解碼速度即可與使用libjpeg-turbo的JPEG相當，比使用x265的HEIC速度快一個數量級，[16]並可以並列。
  • 開源免費：具有使用三條款版BSD許可證的開源參考實現的免版稅格式。[17]

技術細節

 
JPEG XL 編解碼器架構圖

JPEG XL基於Google的PIK格式和Cloudinary的FUIF格式（基於FLIF）。[18]

JPEG XL主要有兩種編碼模式：

  • VarDCT（variable-blocksize DCT，可變分塊大小離散餘弦變換）模式基於與JPEG相同的離散餘弦變換演算法，但分塊不再限定為8×8，而是允許不同大小（2×2到256×256）、非正方形塊（如16×8、8×32、32×64）乃至其他變換函式（4種「邊角」變種AFV，以及非離散餘弦變換的Hornuss變換）。此模式限於三通道色彩，通常使用LMS色彩空間（英語：LMS color space）衍生的XYB色彩空間（但為支援重壓縮傳統JPEG仍支援YCbCr），基於PIK格式的有損模式。[19]
  • Modular（模組化）模式是回應式的，用於高效的無失真內容壓縮以及近無失真壓縮。它可被VarDCT在內部用於儲存二維資料，即除了交流（高頻）離散餘弦變換係數之外的所有資料，包括直流圖像（1:8抽樣圖像）、自適應量化權值、濾鏡強度。所有附加通道（如透明度（英語：Transparency (graphic)）、深度（英語：Depth map）、熱成像和專色（英語：spot color）等）總是使用此模式儲存。此模式基於FUIF，並結合了無失真PIK、無失真WebP和標準化過程中的其他合作成果。[20]藉助哈爾變換的「擠壓」（squeeze），此模式也支援失真壓縮，並實現漸進式特性：圖像的品質會隨著資料載入過程逐漸改善。

VarDCT模式的圖像可藉由模組化「擠壓」的獨立「直流訊框」儲存的直流係數實現漸進式載入，支援1:16、1:32等抽樣比例。「擠壓」變換也可以用於將alpha通道和VarDCT模式的色彩通道一同漸進式編碼，使兩種模式協同工作。

JPEG XL預設使用視覺無失真下仍有較好壓縮效果的設定。[16]

這些模式可由單獨的圖像特徵模型協助：

JPEG XL編碼可以無失真地轉碼JPEG最常用的子類型的檔案，實現方式是將JPEG的DCT系屬直接拷貝到8×8的VarDCT塊，並藉助JPEG XL更好的熵壓縮演算法實現更小的檔案大小。此過程是可逆的，可以從轉換結果中逐位重建原始JPEG圖像，儘管有一些限制條件[21]。

預測是基於逐像素、無輔助資訊的去相關器運作的，包括參數化的自校正加權預測器集合。上下文模型（英語：Context model）包括特化的靜態模型和強大的元自適應模型，它們考慮局部錯誤，具有訊號樹結構和分上下文的預測器選擇。熵編碼基於LZ77，可使用非對稱數字系統（英語：Asymmetric numeral systems）或字首碼（適用於低複雜度的編碼器，或減少短資料流的開銷）。[來源請求]

動畫（多訊框）圖像不執行進階訊框間預測，儘管有一些基本的訊框間編碼工具可用：

  • 訊框可以小於畫布大小，只更新畫布的一部分；
  • 除了替換前序訊框外，還支援數種混合模式，如相加或相乘；[22]
  • 在後面的訊框中使用「修補程式」編碼工具最多可以「記住」並參照四訊框。

軟體

JPEG XL受到了許多科技公司與組織的公開支援，如Facebook[23][24]、Adobe[25][26]、Intel與VESA[27][28]、衛報[29][30]、Flickr和SmugMug[31]、Shopify[32]、Krita基金會[33]和Serif Europe（英語：Serif Europe）[34]。

編解碼器實現

JPEG XL參考軟體（libjxl）
 
 
首次發布2019年12月27日，​4年前​（2019-12-27）[35]
目前版本0.7（2022年9月21日，​2年前​（2022-09-21））
原始碼庫https://github.com/libjxl/libjxl[36] 
程式語言C++
作業系統
許可協定三條款版BSD許可證（曾為Apache許可證2.0）
網站jpeg.org/jpegxl  
  • JPEG XL參考軟體（libjxl）
    • 三條款版BSD許可證（曾為Apache許可證2.0）
    • 包含組件
      • 編解碼庫libjxl
      • 編碼器cjxl
      • 解碼器djxl
      • 快速無失真編碼器fjxl
      • 圖像編碼品質基準測試工具benchmark_xl
      • GIMP和Gtk pixbuf外掛程式file-jxl

官方支援

非官方支援

初步支援

  • Chromium[60]：網頁瀏覽器，自91版至110版提供測試選項。
  • Firefox[61]：網頁瀏覽器，處於測試中，自Firefox 90開始可以通過image.jxl.enabled標誌開啟（僅在Nightly開發版本中生效[62]）。

標準化狀態

通用名稱 部分 首次公開發布日期
（第一版） 		ISO/IEC編號 正式名稱
JPEG XL 第1部分 2022年3月30日 ISO/IEC 18181-1 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） JPEG XL圖像編碼系統－第1部分：核心編碼系統[3]
第2部分 2021年10月13日 ISO/IEC 18181-2 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） JPEG XL圖像編碼系統－第2部分：檔案格式[11]
第3部分 2022年10月3日 ISO/IEC 18181-3 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） JPEG XL圖像編碼系統－第3部分：一致性測試
第4部分 2022年8月5日 ISO/IEC 18181-4 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） JPEG XL圖像編碼系統－第4部分：參考軟體

注釋

  1. ^ 非正式的事實標準[1]

參考

  1. ^ Media Types. IANA. [2022-10-21]. （原始內容存檔於2022-10-21）. 
  2. ^ 2.0 2.1 fuif/README.md. GitHub. [2019-04-04]. （原始內容存檔於2021-04-24）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 ISO/IEC 18181-1:2022 Information technology — JPEG XL image coding system — Part 1: Core coding system. 
  4. ^ libjxl/doc/format_overview.md. GitHub. [2022-10-20]. （原始內容存檔於2022-10-20）. 
  5. ^ Can JPEG XL Become the Next Free and Open Image Format? - Slashdot. [2021-12-30]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  6. ^ 6.0 6.1 N79010 Final Call for Proposals for a Next-Generation Image Coding Standard (JPEG XL) (PDF). ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 1 (ITU-T SG16). 15 April 2018 [2022-12-08]. （原始內容存檔 (PDF)於2022-10-31）. 
  7. ^ Rhatushnyak, Alexander; Wassenberg, Jan; Sneyers, Jon; Alakuijala, Jyrki; Vandevenne, Lode; Versari, Luca; Obryk, Robert; Szabadka, Zoltan; Kliuchnikov, Evgenii; Comsa, Iulia-Maria; Potempa, Krzysztof; Bruse, Martin; Firsching, Moritz; Khasanova, Renata; Ruud van Asseldonk; Boukortt, Sami; Gomez, Sebastian; Fischbacher, Thomas. Committee Draft of JPEG XL Image Coding System. 2019. arXiv:1908.03565   [eess.IV]. 
  8. ^ PIK, A new lossy/lossless image format for photos and the internet. [2022-10-17]. （原始內容存檔於2022-11-13）. 
  9. ^ FUIF, Free Universal Image Format. [2022-10-17]. （原始內容存檔於2022-11-12）. 
  10. ^ v0.2 JPEG XL Reference Software. GitLab. [2021-12-30]. （原始內容存檔於2021-10-20） （英語）. 
  11. ^ 11.0 11.1 ISO/IEC 18181-2:2021 Information technology — JPEG XL image coding system — Part 2: File format. 
  12. ^ Using Saliency in progressive JPEG XL images. [2022-10-17]. （原始內容存檔於2023-01-09）. 
  13. ^ JPEG XL reaches Committee Draft. JPEG.org. 2019-08-03 [2019-08-03]. （原始內容存檔於2019-08-03）. The current contributors have committed to releasing it publicly under a royalty-free and open source license. 
  14. ^ JPEG XL White Paper (PDF). JPEG.org. 2021-01-29 [2021-03-17]. （原始內容存檔 (PDF)於2 May 2021）. 
  15. ^ JPEG XL vs. AVIF - Page 6. encode.su. [2022-10-22]. （原始內容存檔於2022-10-18）. 
  16. ^ 16.0 16.1 16.2 16.3 Sneyers, Jon. How JPEG XL Compares to Other Image Codecs. Cloudinary. 26 May 2020 [2021-02-19]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  17. ^ jpeg / JPEG XL Reference Software. GitLab. [2021-12-30]. （原始內容存檔於2021-12-30） （英語）. 
  18. ^ FLIF - Free Lossless Image Format. [2021-12-30]. （原始內容存檔於2021-12-21）. 
  19. ^ Alakuijala, Jyrki; van Asseldonk, Ruud; Boukortt, Sami; Szabadka, Zoltan; Bruse, Martin; Comsa, Iulia-Maria; Firsching, Moritz; Fischbacher, Thomas; Kliuchnikov, Evgenii; Gomez, Sebastian; Obryk, Robert; Potempa, Krzysztof; Rhatushnyak, Alexander; Sneyers, Jon; Szabadka, Zoltan; Vandervenne, Lode; Versari, Luca; Wassenberg, Jan. Tescher, Andrew G; Ebrahimi, Touradj , 編. JPEG XL next-generation image compression architecture and coding tools. Applications of Digital Image Processing XLII. 6 September 2019, 11137: 20. Bibcode:2019SPIE11137E..0KA. ISBN 9781510629677. doi:10.1117/12.2529237  . 
  20. ^ FLIF, 3 Sep 2021, jonsneyers comment. [2022-12-07]. （原始內容存檔於2022-12-17）. 
  21. ^ Sneyers, Jon. Feature request: allow jbrd to reconstruct a part of the file when it's not possible for the whole file. GitHub. 2021-12-10 [2022-12-07]. （原始內容存檔於2022-10-18）. 
  22. ^ JPEG XL reference implementation. GitHub. 3 December 2021 [24 June 2021]. （原始內容存檔於30 December 2021）. 
  23. ^ Andre, Erik. Statement of support by Facebook on Chromium's issue #1178058. bugs.chromium.org. 2021-04-20 [2022-11-03]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  24. ^ Andre, Erik. Statement of support by Facebook on Firefox's issue #1539075. bugzilla.mozilla.org. 2021-05-24 [2022-11-03]. （原始內容存檔於2022-01-04） （英語）. 
  25. ^ Rosenthol, Leonard. Statement of support by Adobe on Firefox's issue #1539075. bugzilla.mozilla.org. 2021-06-07 [2022-11-03]. （原始內容存檔於2022-01-04） （英語）. 
  26. ^ Chan, Eric. Statement of support by Adobe on Chromium's issue #1178058. bugs.chromium.org. 2022-08-23 [2022-11-03]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  27. ^ Wooster, Roland. Statement of support on Chromium's issue #1178058 by VESA's DisplayHDR Chairman and Principal Engineer at Intel's Client Computing Group. bugs.chromium.org. 2022-08-24 [2022-11-03]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  28. ^ Wooster, Roland. Reinforced statement of support on Chromium's issue #1178058 by VESA's DisplayHDR Chairman and Principal Engineer at Intel's Client Computing Group". bugs.chromium.org. 2022-11-11 [2022-11-11]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  29. ^ Chauvin, Mariot. Statement of support by The Guardian on Chromium's issue #1178058. bugs.chromium.org. 2022-08-26 [2022-11-03]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  30. ^ Chauvin, Mariot. Statement of support by The Guardian on Firefox's issue #1539075. bugzilla.mozilla.org. 2022-01-13 [2022-11-03]. （原始內容存檔於2022-01-04） （英語）. 
  31. ^ MacAskill, Don. Statement of support by Flickr and SmugMug on Firefox's issue #1539075. bugzilla.mozilla.org. 2022-01-04 [2022-11-03]. （原始內容存檔於2022-01-04） （英語）. 
  32. ^ Bendell, Colin. Statement of support by Shopify on Chromium's issue #1178058. bugs.chromium.org. 2022-10-17 [2022-11-03]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  33. ^ Rempt, Rempt. Statement of support by the Krita Foundation on Chromium's issue #1178058. bugs.chromium.org. 2022-11-10 [2022-11-11]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  34. ^ Brightman, Tony. Statement of support by Serif Ltd.'s SerifLabs on Chromium's issue #1178058. bugs.chromium.org. 2022-11-11 [2022-11-11]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  35. ^ Update JPEG-XL with latest changes.. GitHub. 2019-12-27 [10 October 2022]. （原始內容存檔於2022-10-10）. 
  36. ^ PLEASE DO NOT OPEN NEW ISSUES HERE. [2021年5月27日]. 
  37. ^ libjxl-tiny. [2022-12-07]. （原始內容存檔於2022-12-09）. 
  38. ^ jxlatte. [2022-12-07]. （原始內容存檔於2022-12-04）. 
  39. ^ pyjxl. [2022-12-07]. （原始內容存檔於2022-11-12）. 
  40. ^ Siipola, Johannes, JPEG XL Encode, 2022-10-31 [2022-11-29], （原始內容存檔於2022-11-29） 
  41. ^ Codec to consider: JPEG XL · Issue #721 · GoogleChromeLabs/squoosh. GitHub. [2022-11-26]. （原始內容存檔於2022-11-26） （英語）. 
  42. ^ HDR Output in Camera Raw. [2022-10-21]. （原始內容存檔於2022-10-21）. 
  43. ^ Affinity V2: What's new (JPEG XL import/export). [2022-11-09]. （原始內容存檔於2022-12-14） （英語）. 
  44. ^ Online Help for Chasys Draw IES: History. 2022-07-17 [2022-07-18]. （原始內容存檔於2022-12-07）. 
  45. ^ ExifTool by Phil Harvey. [2022-01-19]. （原始內容存檔於2022-01-26）. 
  46. ^ FFmpeg Lands JPEG-XL Support. www.phoronix.com. [2022-04-24]. （原始內容存檔於2022-07-03） （英語）. 
  47. ^ GIMP 2.10.32 Released. 2022-06-14 [2022-06-15]. （原始內容存檔於2023-01-06）. 
  48. ^ GThumb Image Viewer 3.11.3 Adds JPEG XL (.JXL) Support [Ubuntu PPA] | UbuntuHandbook. [2021-05-17]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  49. ^ ImageMagick. [2021-03-01]. （原始內容存檔於2022-01-02）. 
  50. ^ IrfanView PlugIns. [2021-12-03]. （原始內容存檔於2021-12-28）. 
  51. ^ KaOS 2021.06. [2022-01-31]. （原始內容存檔於2021-06-29）. 
  52. ^ Krita 5.1.0 Released!. krita.org. 2022-08-18 [2022-08-20]. （原始內容存檔於2023-01-20） （英語）. 
  53. ^ Statement of support by the Krita project on Chromium's issue #1178058. bugs.chromium.org. [2022-11-03]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  54. ^ KDE Ships Frameworks 5.89.0. KDE Community. 2021-12-11 [2022-04-28]. （原始內容存檔於2022-12-07） （英語）. 
  55. ^ 0001845: JPEG XL - MantisBT. [2021-03-01]. （原始內容存檔於2021-11-07）. 
  56. ^ Pale Moon 31.4.0 released! - Pale Moon forum. forum.palemoon.org. [2022-11-22]. （原始內容存檔於2023-01-05）. 
  57. ^ Jpeg Xl Wic. GitHub. 27 November 2021 [2021-12-30]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  58. ^ JXLook. GitHub. December 2021 [2021-12-30]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  59. ^ libjxl gdk-pixbuf plugin. GitHub. [2022-11-26]. （原始內容存檔於2023-01-18） （英語）. 
  60. ^ 1178058 - chromium - an open-source project to help move the web forward. - Monorail. [2021-12-30]. （原始內容存檔於2021-12-30）. 
  61. ^ 1539075 - (JPEG-XL) Implement support for JPEG XL (Image/JXL). [2021-12-30]. （原始內容存檔於2022-01-04）. 
  62. ^ 1806525 - Unable to view jpegxl images when setting image.jxl.enabled = true in about:config. bugzilla.mozilla.org. [2024-03-18]. （原始內容存檔於2024-05-22） （英語）. 

外部連結

取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=JPEG_XL&oldid=82846880」