JPEG XL

• JPEG — Joint Photographic Experts Group, Объединённая группа экспертов по фотографии, который является комитетом, разработавшим этот формат.
• X является частью названия нескольких стандартов JPEG с 2000 года: JPEG XT, JPEG XR, JPEG XS.
• L означает Long-term (долгосрочный), потому что намерение авторов для формата состоит в том, чтобы заменить устаревший JPEG и продлиться так же долго[4].

• 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[5];
• До 4100 каналов (полутоновые или RGB), дополнительный альфа-канал и до 4096 "дополнительных" каналов[5];
• 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[6];
  • Транскодирование в прогрессивный формат JPEG XL поддерживается форматом, но ещё не реализовано в справочном программном обеспечении[7];
• 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[5]. Он также является распараллеливаемым.
• Royalty-free формат с эталонной реализацией с открытым исходным кодом[8].

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)[9].

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:[lower-alpha 1]

• сплайны 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[11].

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%[12].

По умолчанию используется параметр, визуально близкий к значению без потерь, который по-прежнему обеспечивает хорошее сжатие[5].

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[13];
• можно запомнить до четырех кадров[14] и ссылаться на них в более поздних кадрах[15].

В 2017 году JTC1/SC29/WG1 (JPEG) объявила конкурс предложений по JPEG XL — стандарту кодирования изображений следующего поколения[26].

Формат файла (битовый поток) был заморожен 25 декабря 2020 года[27] и официально стандартизирован 13 октября 2021 года. Любой файл, соответствующий этому стандарту, гарантированно будет декодируем во всех будущих версиях.

• Официальный веб-сайт

1. Noise synthesis is an exception, as it's also featured in AVIF created before JPEG XL.[10]