一年前，我在ImageCon2019上谈到了JPEG XL。是时候更新。简短RecapJPEG XL是一种新一代图像编解码器，目前正由JPEG委员会标准化。基于Google的PIK编解码器和Cloudinary的免费通用图像格式（FUIF）编解码器，JPEG XL利用Google PIK和FUIF的最佳元素，创造了一个大于各部分的总和：特别是从像素级和解码速度上更高的像素级和解码速度。从FUIF，JPEG-XL带来了响应设计和通用性的基石。从PIK和FUIF开始，JPEG-XL已经学会了非常重视对传统文件的友好性，可以实现从现有文件格式（尤其是JPEG，但也包括PNG、GIF和TIFF）到JPEG-XL的平滑过渡。JPEG-XL的主要特性在最近由JPEG委员会发布的白皮书中描述。JPEG-XL的优点本节重点介绍了JPEG-XL与其他最先进的图像编解码器（如HEIC和阿维夫。不特许权使用费图片归属：bitmovinal虽然他们永远不能保证（专利恶棍总是会突然醒来），但是创建JPEG-XL的贡献者已经同意在apache2.0许可下授权参考实现。这意味着，除了免费和开源软件（FOSS），JPEG XL还附带了免版税的专利格兰特。那而基于HEIF容器的高效图像文件格式（HEIC）和高效视频编码（HEVC）编解码器则完全不同，这完全是专利混乱。对于AV1图像文件格式（avf），专利情况看起来更好，因为它是基于AV1的，并且免版税是创建AV1的开放媒体联盟的一个主要目标。不过，目前还不清楚AV1到底在多大程度上是免版税的。此外，AVIF是基于HEIF容器的，因此诺基亚的专利可以作为好吧。遗产友好您可以将现有的JPEG文件有效地、可逆地转换为JPEG XL，而不会造成任何额外的损失。对于以前尝试创建"下一代"图像格式（如jpeg2000、JPEG-XR、WebP，以及现在的HEIC和AVIF）来说，情况并非如此。转换为其他格式之一需要将JPEG图像解码为像素，然后用另一种格式重新编码这些像素这是一个不可逆的过程，会导致生成损失。到我，传统友好性是一个重要的特性，它有助于从JPEG平滑地过渡到后续格式，而不需要一个过渡期，即每个图像的两个版本（旧的JPEG文件和新的"后续格式"文件）必须存储起来，以满足尚未升级的用户的长尾需求。这样的要求完全违背了改善形象的目的压缩。反应灵敏设计特别是对于web交付，最好避免根据查看器的视窗宽度存储和服务同一图像的多个变体。同样可取的是逐步解码图像的选项，当只有几百个字节到达时，显示一个低质量的图像占位符，并在其余数据显示时添加更多细节。JPEG-XL可以同时支持nice-to-有。比如一个规则是，基于视频编解码器的图像格式不支持这两个有价值的功能，因为这一概念对于一个视频帧来说没有多大意义。WebP（基于VP8）、HEIC（基于HEVC）和AVIF（基于AV1）仅提供顺序解码，即图像从上到下以完整细节加载，你必须等到它几乎完全转移之后，才能对图像有一点印象内容。高FidelityJPEG XL在视觉上几乎无损（在并排比较中）、在视觉上完全无损（在闪烁测试中，这比并行评估更严格），以实现数学无损。为了保存细微的纹理和其他精细的图像细节，我们做了大量的工作。即使您可以在较低的比特率下利用编解码器，在这种情况下，性能下降很明显，但在相对较高的比特率下，它确实非常出色比特率。英寸相比之下，基于视频编解码器的图像格式往往在非常低的比特率下表现出色：它们可以在几个字节内生成一个漂亮的图像。乍一看，这张照片看起来很好，但仔细检查后，通常看起来很奇怪的是"塑化"，例如，皮肤的肤色变得非常平滑，就像压缩了大量的粉底霜，或者像油画一样"蒸馏"。这对于视频编解码器来说是可以接受的：你需要一个低比特率来保持文件大小或带宽相当低，而且由于帧通常只显示不到40毫秒，观众通常不会注意到这类伪影。然而，对于静态图像，通常需要更高的质量。插图：低比特率HEIC可以平滑许多精细的图像细节以防默认质量JPEG XL参考编码器（cjpegxl）在默认情况下生成与原始图像无法区分（或在某些情况下，与原始图像完全相同）的压缩图像。相反，其他图像格式通常有一个编码器，您可以用它来选择一个质量设置，在这种情况下，质量并不是真正的感性定义。因此，一个图像可能看起来像quality-60JPEG，而另一个图像可能仍然包含令人讨厌的quality-90JPEG伪影。原始PNG图像（2.6 MB）JPEG XL（默认设置，53 KB）：与原始文件无法区分WebP（53kb）：一些温和但明显的色带和模糊的文本JPEG（53KB）：强色带，文本周围有光环，小文本很难阅读放大一点，你可以看到JPEG XL保存文本的效果甚至比质量大5倍的95JPEG更好，后者仍然会在字母周围发出一些细微的离散余弦变换（DCT）噪声。在相似的压缩率下，HEIC、WebP和JPEG看起来比JPEG XL差得多。原创JPEG XL（53 KB）JPEG q95（253 KB）HEIC（55 KB）网络处理器（53 KB）JPEG（53 KB）在内部，JPEG-XL利用了一种新颖的、感性的色彩空间XYB。大多数其他编解码器仍然使用YCbCr颜色空间，通常使用色度子采样。YCbCr植根于模拟彩色电视，是一种相对粗糙且有点过时的尝试，用于模拟人类的颜色感知。YCbCr的部分问题是缺乏精确性，尤其是在深色和蓝色和红色。这就是为什么黑暗的视频场景常常是一个可怕的块状一团糟。谢谢为了更精确地处理颜色，JPEG-XL在避免色带问题方面做得更好，即使是在那些困难的暗色中。原始PNG（1.3 MB）原版（为清晰起见而加亮）JPEG XL（4 KB，为清晰起见，加亮）HEIC（4 KB，为清晰起见而加亮）WebP（4 KB，为清晰起见而加亮）JPEG（5 KB，为清晰起见加亮）UniversalityJPEG XL可处理多种图像类型，包括常规照片；插图；卡通；计算机生成的图像；徽标；用户界面元素；屏幕截图；地图；医学图像；用于打印的图像，例如带有其他专色的青紫-黄-黑（CMYK）；科学图像；卫星图像；游戏图形；巨大的图像（千兆像素甚至万亿像素）；小图标；具有alpha透明度、选择遮罩或深度信息的图像；分层图像等等就这样对于工作流，您不仅可以将JPEG XL用作web交付格式，还可以将其作为本地存储和exchange格式用于创作工作流，因此，快速有效的无损压缩和高比特深度是非常重要的。在功能和压缩方面，JPEG XL完全取代了JPEG、PNG、GIF、WebP和蒂芙。进来相比之下，基于视频编解码器的格式往往有一些限制，这些限制对于视频来说并不重要，但可能会在尺寸、位深度、通道数量和图像内容类型方面影响静态图像。格式最大图像尺寸（在单个代码流中）最大位深度，最大通道数JPEG格式42.94亿像素（65535 x 65535）8位，三个通道（或四个用于CMYK）巴布亚新几内亚理论上是4埃克斯像素（但无法有效解码作物）16位，四通道（RGBA）韦伯2.68亿像素（16383 x 16383）8位，四通道（RGBA）HEIC公司3500万像素1（8192 x 4320）16位，三个通道（alpha或depth作为独立图像）阿维夫900万像素1（3840 x 2160）12位，三个通道（alpha或depth作为独立图像）JPEGXL1152921502559百万像素（1073741823 x 1073741824）24位（整数）或32位（浮点），最多4100个通道HEIC和AVIF可以处理较大的图像，但不能直接在单个代码流中处理。必须将图像分解为独立编码的分片网格，这可能会导致网格边界出现不连续。插图：HEIC压缩图像中的网格边界不连续性。↩计算复杂性您可以在软件中对AV1和HEVC等现代视频编解码器进行编码或解码，但计算成本很高，尤其是对于优化良好的编码。专用硬件是理想的，甚至需要有效地实现这样的编解码器。相比之下，您可以在当前硬件的软件中轻松地对JPEG-XL进行编码或解码。下表中的速度结果基于四个CPU内核。编解码器编码速度（MP/s）