#jpegXLが他の画像コーデックと比較する方法 #十27

https://cloudinary.com/blog/how_jpeg_xl_compares_to_other_image_codecs

https://news.ycombinator.com/item?id=41920055




A year ago, I talked about JPEG XL at ImageCon 2019. It’s time for an update.

JPEG XL is a next-generation image codec currently being standardized by the JPEG Committee. Based on Google’s PIK codec and Cloudinary’s Free Universal Image Format (FUIF) codec, JPEG XL has created a sum that’s greater than the parts by leveraging the best elements of Google PIK and FUIF:

PIK から、JPEG XL は強いことに重点を置いています サイコビジュアルモデリング 細部や質感の保存も同様です デコード速度, 、特に巨大な（ギガピクセル以上の）画像の並列化と効率的な切り抜きデコードを可能にします。
FUIF から、JPEG XL は存在の基礎をもたらしました デザインとユニバーサルによるレスポンシブ.
PIK と FUIF から、JPEG XL は存在を非常に重視することを学びました レガシーフレンドリー, 、既存のファイル形式からのスムーズな移行を提供します（特に） JPEG, 、だけでなく、PNG、GIF、およびTIFF）をJPEG XLに。

JPEG XL の主な機能は、a で説明されています 最近のホワイトペーパー JPEG 委員会 発行。

このセクションでは、JPEG XL を HEIC や AVIF などの他の最先端の画像コーデックと区別する重要な機能に焦点を当てます。

画像の帰属: Bitmovin

保証を行うことはできませんが（特許荒らしは常に突然目覚める可能性があります）、JPEG XL を作成した貢献者は、Apache 2。0 ライセンスに基づいてリファレンス実装のライセンスを取得することに同意しました。つまり、JPEG XL はフリー オープンソース ソフトウェア（FOSS）であることに加えて、ロイヤリティフリーの特許助成金も付属しています。

これは、HEIF コンテナに基づく高効率画像ファイル形式（HEIC）にはまったく当てはまりません ノキアは特許を主張している;および高効率ビデオ コーディング（HEVC）コーデックです 完全な特許混乱. 。AV1 イメージ ファイル フォーマット（AVIF）の場合、AV1 に基づいているため、特許状況はより良く見えます ロイヤリティフリーであることが大きな目標でした AV1 を作成した Alliance for Open Media の。である 明確ではない, ただし、AV1 は実際にどの程度ロイヤリティフリーです。さらに、AVIF は HEIF コンテナに基づいているため、Nokia の特許も適用される可能性があります。

既存の JPEG ファイルを効果的かつ可逆的に JPEG XL にトランスコードでき、追加の損失が発生することはありません。JPEG 2000、JPEG XR、WebP、そして現在の HEIC や AVIF など、“次世代” 画像形式を作成する以前の試みではそうではありませんでした。他の形式のいずれかにトランスコードするには、JPEG 画像をピクセルにデコードし、それらのピクセルを別の形式 — の不可逆的なプロセスで再エンコードする必要があります 世代 損失.

私にとって、レガシーフレンドリーさは、JPEGから後継フォーマットへのスムーズな移行を促進する重要な機能です なく すべての image— の 2 つのバージョン、古い JPEG ファイルと新しい “後継形式 ” ファイル —must を保存して、まだアップグレードしていないユーザーのロングテールを満たす移行期間が必要です。このような要件は、画像圧縮を改善するという目的を完全に無効にします。



特にWeb配信の場合は、そうすることが望ましいでしょう 同じ画像の複数のバリエーションを保存して提供する必要を避けてください ビューアのビューポート幅に応じて、. 同様に望ましいのは、オプションです 漸進的に 灞影を以てコールーシ、阿を以て畝斯麻ス 低画質画像プレースホルダ 数百lh丶ニトシ加着シヲ以ナイイイイ合ハ, 莠リ之ヲルハタガ表ノ爲レウレトサラニチガガケサレマス。JPEG XLはは 隴方之ニイハ ツツーヘ イ 隴ハ 沃密ニ イツト シ デイマ ス。

原則として、ビデオ コーデックに基づく画像形式は、この概念が 1 つのビデオ フレームに対してあまり意味がないため、これら 2 つの価値のある機能をサポートしていません。 Webp （VP8 に基づく）、HEIC（HEVC に基づく）、および AVIF（AV1 に基づく）は、シーケンシャル デコードのみを提供します。つまり、画像は上から下まで詳細に読み込まれ、ほぼ完全に転送されるまで待つ必要があります。画像の内容を確認します。



JPEG XL は、視覚的にほぼロスレス（並列比較）から視覚的に完全にロスレス（並列評価よりも厳しいちらつきテスト）まで、さまざまな知覚的品質での画像圧縮に特に効果的です。、数学的にロスレスに。微妙なテクスチャやその他の細かい画像の詳細を保存するために、多くの努力が払われてきました。劣化が明らかになる低いビットレートではコーデックを利用できますが、比較的高いビットレートでは実際にコーデックが輝きます。

対照的に、ビデオ コーデックに基づく画像形式は、非常に低いビットレートで優れている傾向があります。わずか数バイトで優れた画像を生成できます。画像は最初は良く見えますが、よく見ると奇妙に思えることがよくあります “plasticy,” たとえば、皮膚の色合いは、圧縮によって大量のファンデーション クリームが塗布されたかのように非常に滑らかになります。または、“distilled” は油絵のように見えます。これはビデオ コーデックでは許容されます。ファイル サイズや帯域幅を適度に低く保つには低いビットレートが必要であり、フレームは通常 40 ミリ秒未満しか表示されないため、視聴者は通常、そのようなアーティファクトに気づきません。ただし、静止画の場合は、より高い品質が求められることがよくあります。

イラスト: 低ビットレートHEICは、細かい画像の詳細の多くを滑らかにすることができます

JPEG XL リファレンス エンコーダ（cjpegxl）は、デフォルトで、オリジナルと区別できない（場合によっては同一）十分に圧縮された画像を生成します。対照的に、他の画像形式には通常、品質設定を選択できるエンコーダがあります 品質 は知覚的に実際には定義されない。したがって、ある画像は品質 60 JPEG として正常に見えるかもしれませんが、別の画像には品質 90 JPEG として迷惑なアーティファクトがまだ含まれている可能性があります。

オリジナルPNG画像(2。6MB）

JPEG XL（デフォルト設定、53 KB）: オリジナルと区別できません

WebP (53 KB）: ぼやけたテキストとともに、穏やかですが目立つ色の縞模様

JPEG (53 KB): strong color banding, halos around the text, small text hard to read

Zooming in a bit, you can see how JPEG XL preserves the text even better than a five-times- larger quality-95 JPEG, which still emits some subtle discrete cosine transform (DCT) noise around the letters. At a similar compression rate, HEIC, WebP, and JPEG look significantly worse than JPEG XL for this image.
Original
JPEG XL (53 KB）
JPEG q95 (253 KB）
HEIC (55 KB）
WebP (53 KB）
JPEG (53 KB）


Jpeg XL は内部的に、XYB と呼ばれる知覚的に動機付けられた新しい色空間を利用しています。他のほとんどのコーデックは依然として YCbCr 色空間を使用し、通常はクロマ サブサンプリングを使用します。YCbCr はアナログ カラー テレビに根ざしており、人間の色の知覚をモデル化する比較的粗雑でやや時代遅れの試みです。YCbCr の問題の一部は、特に暗い色と青と赤の精度の欠如です。だからって 暗いビデオシーンは、多くの場合、ひどいブロック状の混乱です.

より正確なカラー処理のおかげで、JPEG XL は、困難な暗闇でもカラーバンドの問題を回避するのに優れています。
オリジナル PNG (1。3 MB）
オリジナル
（明瞭にするために明るくした）
JPEG XL
(4 KB、明確にするために明るく）
ハイック
(4 KB、明確にするために明るく）
Webp
(4 KB、明確にするために明るく）
JPEG
(5 KB、明確にするために明るく）


JPEG XLは、通常の写真を含む多数の画像タイプを処理します; イラスト; 漫画; コンピュータ生成画像; ロゴ; ユーザーインターフェース要素; スクリーンショット; 地図; 医療画像; 印刷用画像、例えば、追加のスポットカラーを備えたシアンマゼンタイエローブラック（CMYK）; 科学画像; 衛星画像; ゲームグラフィックス; 巨大な画像（ギガピクセルまたはテラピクセル）; 小さなアイコン; アルファ透過性、選択マスクまたは深度情報を持つ画像; レイヤー画像; など。

ワークフローの提案では、JPEG XL を Web 配信形式としてだけでなく、高速かつ効果的な可逆圧縮と高圧縮を実現するワークフローをオーサリングするためのローカル ストレージおよび交換形式としても利用できます ビット深さ は 重要。機能と圧縮の点では、JPEG XL は JPEG、PNG、GIF、WebP、および TIFF に完全に取って代わります。

対照的に、ビデオ コーデック ベースのフォーマットには、ビデオには関係ない制限がある傾向がありますが、寸法、ビット深度、チャネル数、画像コンテンツの種類の点で静止画像に影響を与える可能性があります。
フォーマット最大画像寸法
（シングルコードストリーム内）（In a Single Code Stream）最大ビット深さ、
最大チャンネル数JPEG 4,294 メガピクセル (65,535 x 65,535) 8 ビット、3 チャンネル（CMYK の場合は 4 チャンネル）
PNG 理論的には4 エクサピクセル
（しかし、作物を効率的に解読する方法はありません） 16 ビット、4 チャンネル（RGBA）
Webp 268 メガピクセル
(16,383 x 16,383) となります 8 ビット、4 チャンネル（RGBA）
ハイック 35 メガピクセル 1
(8,192 x 4,320) となります 16 ビット、3 つのチャネル
（アルファまたは別の画像としての深さ）
アヴィフ 9 メガピクセル 1
(3,840 x 2,160) となります 12 ビット、3 つのチャネル
（アルファまたは別の画像としての深さ）
JPEGXL 1,152,921,502,459メガピクセル
(1,073,741,823 x 1,073,741,824) 24 ビット（整数）または32 ビット（フロート）、
最大4,100 チャンネルまで
HEIC と AVIF は、より大きな画像を処理できますが、単一のコード ストリームで直接処理することはできません。画像を独立してエンコードされたタイルのグリッドに分解する必要があり、グリッド境界に不連続性が生じる可能性があります。 図: HEIC 圧縮画像内のグリッド境界の不連続性。_HEIC と AVIF はより大きな画像を処理できますが、単一のコード ストリームで直接処理することはできません。画像を独立してエンコードされたタイルのグリッドに分解する必要があり、グリッド境界に不連続性が生じる可能性があります。 図: HEIC 圧縮画像内のグリッド境界の不連続性。_



AV1 や HEVC などの最新のビデオ コーデックをソフトウェアでエンコードまたはデコードできますが、特に最適化されたエンコードの場合、計算コストが高くなります。このようなコーデックを効率的に実装するには、専用のハードウェアが望ましい、または必要ですらあります。対照的に、現在のハードウェアでは、JPEG XL をソフトウェアで簡単にエンコードまたはデコードできます。以下の表の速度結果は 4 つの CPU コアに基づいています。
コーデックエンコーディング速度（MP/秒）デコード速度（MP/秒）JPEG（libjpeg-turbo） 49 に指定されています 百八
HEVC（HM） 0。014 5。3
HEVC（x265) 3。7 14 に記載しております
JPEG XL 50 に設定されています 132 に記載のものです


上記のことから、AVIF と HEIC は無意味であると結論付けるかもしれません。それは真実ではありません;彼らには 3 つの重要な強みがあります。

AVIF と HEIC はどちらも非常に低いビットレートに到達できますが、それでも表示可能な画像を生成します。これらすべてにもかかわらず、明らかに多くの画像情報が消失しているため、圧縮アーティファクトは JPEG のアーティファクトよりもはるかに煩わしくありません。

帯域幅、ストレージの削減、またはこれらの要因の両方が主な懸念事項であるアプリケーション、つまり画像の忠実度よりも重要なアプリケーションの場合、AVIF と HEIC が役立つ可能性があります。一方、帯域幅が大きな問題である場合は、プログレッシブ デコードまたはレスポンシブ デコードも必要になる場合がありますが、AVIF と HEIC はこれをサポートしていません。

JPEG XL でアニメーションを作成できますが、次のような高度なビデオ コーデック機能は提供されません 動きの推定. 。JPEG XL は、GIF、APNG、アニメーション WebP よりも圧縮率が高くなりますが、“natural” ビデオの制作に関して実際のビデオ コーデックと競合することはできません。3 秒間のループ ビデオの場合でも、または シネマグラフ, 、画像の大部分が静的である場合、AV1 や HEVC などの実際のビデオ コーデックは静止画像コーデックよりもはるかに適切に圧縮できます。

HEIC はすでに Apple エコシステムで広く機能しています。HEIC が Web 画像形式として Safari ブラウザでまだ機能していない場合でも、ビデオ コーデックとして HEVC をすでにサポートしています。

AV1 は Google Chrome と Firefox エコシステムのビデオ コーデックとして輝いており、AVIF もこれに追随する可能性があります。影響力のある Alliance for Open Media をスポンサーとする AV1 は、巨大企業の多くの支持者の 1 つに数えられます。さらに、AV1 用のハードウェア デバイスもすでに入手可能です。

HEIC と AVIF が稼働中です。ただし、JPEG XL はまだ標準化の最終段階にあり、ブラウザではまだ動作しません。

JPEG 委員会は、国際標準化機構（ISO）と国際電気標準会議（IEC）の作業グループです。標準化プロセスには時間がかかり、複数の段階の投票が含まれます。このプロセスでは、仕様草案が米国の米国規格協会（ANSI）、ドイツ規格協会など、さまざまな国家規格団体によって精査されます。ドイツでは（DIN）、日本では日本工業規格委員会（JISC）など。

標準化プロセスの主な段階は、新プロジェクト（NP）、作業草案（WD）、委員会草案（CD）、国際規格草案（DIS）、最終 DIS（FDIS）、および国際規格（IS）です。



JPEG XL規格は以下の4 つの部分から構成される:第1 部（本編）, コードストリーム（実際の画像コーデック）を記述する は、現在 DIS ステージにあります。
パート2, ファイル形式（コードストリームと追加のメタデータまたは拡張機能をラップするコンテナ）を記述するこの文書は、CD ステージに進んだばかりです。
パート3, JPEG XL デコーダの適合性をテストする手順を説明するこの文書は、WD 段階にあります。
パート4, 、 どれ が 参照実装, 、もWDステージである。

すべてが計画通りに進めば、パート 1 の国際規格は 2021 年の初めに利用可能になります。他の部分については、2021 年末に公開されます。

実際には、プロセスが FDIS 段階に達すると、仕様は “frozen” となり、JPEG XL を実際に使用できます。それにもかかわらず、アプリケーションやプラットフォーム上で JPEG XL のソフトウェア サポートを獲得するには、まだ時間と労力がかかります。過去にいくつかの試みが失敗したことからもわかるように、古い JPEG を廃止することは簡単な作業ではありません。今回成功すること、そして World Wide Web と同じくらい古い、Google よりも古い、Facebook や Twitter の 2 倍古い、30 年前の画像フォーマットに代わる価値のある後継フォーマットを作成できたことを期待しています。WhatsApp、Instagram、Cloudinary の 3 倍です。

ここでは、それが標準になったら、JPEG XLは30 年間も続くことを期待しています！

JPEG XLのメリットに関する記事は、まるで「なぜ私たちはまだこれを使っていないのですか？」と尋ねるかのように、ハッカーニュースでいくつかの規則性を思い付きます

これにはアニメーションとシネマグラフに関するセクションがあり、AV1 や HEVC などのビデオ形式の方が適していると言われており、これは理にかなっています。ここで私のややトピック外の質問です: GIFのようなループのサポートを必要とするビデオフォーマットはありますか？GIF は、最新のビデオ コーデックと比較してビデオのかなり手抜きな形式ですが、GIF がループする場合は、まともなビューアでシームレスにループすることが期待できます。

ビデオの場合、ビデオ プレーヤーにループするオプションがあることを期待する必要があるようです。多くの場合、ビデオの開始時に再生が再開される前に、ビデオの終了時に短い遅延が発生します。スペックの一部としてシームレスなループを含むビデオフォーマットがあればいいのですが - しかし、私が知る限り、それはありません。なぜしない？ループビデオを希望する人は、プレーヤーがそれを行うように設定すると仮定しているだけですか？

返事

ひどい人 1 時間前 | 親 | 次 [–]

ループに加えて、ビデオ プレーヤーはフレームレートの低いビデオにもかなり悪影響を及ぼします。一方、（AFAIK）GIF は任意のフレーム長を持つことができ、通常は正常に動作します。

返事

ディディワイプ 1 時間前 | 親 | プレブ | 次 [–]

同じことが私には目立っていました。アニメーション GIF の人気により、新しい Web フレンドリーな画像形式では、少なくとも単純なマルチ画像/ループ機能が省略されるのは残念でばかげています。

ビデオのループに関する質問については、ループする必要があることを示すフラグがあるコンテナ形式については知りませんが、それを妨げるものは何もありません。プレイヤーは最初の数フレームをキャッシュすることでループ時の遅延を解消できます。

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D編集 2 時間前だ | プレブ | 次 [–]

JPEG XL は 3 つの異なるコーデックを 1 つにまとめたものです。

既存のJPEGファイル用のロスレスウルトラパッカーがあります。これは完全に可逆的で、バイトごとに同一の JPEG を取り戻すことができます。

次に、JPEG、非可逆 Webp、またはビデオ コーデックのように機能する「VarDCT」モードがあります。

次に、JPEG のようなコーデックとは異なる種類の圧縮アーティファクトを持つ、まったく異なる種類のコーデックである「モジュラー モード」があります。表示される圧縮アーティファクトは、セクションがよりピクセル化されたり、わずかな色の違いになったりする傾向があります。強いエッジにはリンギングアーティファクトがありません。モジュラーモードは主に可逆圧縮に使用されますが、非可逆圧縮も可能です。

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ピザ 0分前 | 親 | 次 [–]

技術的には 4 番目の :^) [0] もありましたが、それは独自の別のプロジェクト、jpegli [1]: JPEG にスピンアウトされましたが、JPEG XL のトリックがいくつか使用されています。これらには、空間適応量子化、心理視覚的な詳細をより適切に保存する量子化行列、より効率的な色空間、および HDR (10+ ビット深さ）サポートが含まれます [2]。

[0] の順で表示されています https://github。com/libjxl/libjxl/tree/main/lib/jpegli

[1] の順で設定されている https://github。com/google/jpegli

[2] の順で記述されている https://opensource。googleblog。com/2024/04/introducing-jpegli...

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リフトラシア 19分前 | 親 | プレブ | 次 [–]

ロスレス JPEG 再圧縮は、VarDCT といくつかの追加メタデータの組み合わせです。実際、VarDCT は JPEG1 圧縮の（非常に大きな）スーパーセットとして考慮される必要があります。JPEG XL における VarDCT と Modular の区別は比較的明確ですが、実際には、VarDCT は依然としてさまざまなデータにモジュラー エンコーディングを使用するため、別のデータなしでは 1 つを検討するのは困難です。（Opus と比較してください。Opus も 2 つの主要なメカニズムを使用していますが、それらを非常によく混合しているため、実際には分離できません。)

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ジョエル マッケイ 2 時間前だ | 親 | プレブ | 次 [–]

興味深いことに、同様に、JPEG 2000 標準で実際に遭遇した唯一の部分は、標準のロスレス部分でした。

ティフはいつもそうだったホットな混乱のままだと思います... 笑 =3

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SG- 3 時間前だ | プレブ | 次 [–]

jpeg XL は macOS 15 と iOS18 でサポートされていると思います。

編集: それについての以前の議論https://news。ycombinator。com/item？id=41598170

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ファイアコール 2 時間前だ | プレブ | 次 [–]

JPEG XLのサポートはChromeに戻りますか？

Apple がそれをサポートすることは、より広範な採用を開始するためのシグナルでなければなりません！？

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Redshift 1 50分前 | 親 | 次 [–]

Chrome がマーケットシェアに深刻な問題を抱え始めない限り、そうではありません。

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グリーナボカド 2 時間前だ | プレブ | 次 [–]

高速アプリケーションには JPEG XL を使用することを検討しましたが、エンコーダの複雑さを最小限に抑えたとしても、エンコード時間は libturbojpeg を使用した JPEG よりもはるかに遅かったです

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SG- 2 時間前だ | 親 | 次 [–]

これは他の選択肢よりもはるかに高速です。そして、JPEG の品質が低く、今後の選択肢が限られているため、JPEG を使い続けることは実際には理想的ではありません。

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doublepg 23 30分前 | ルート | 親 | 次 [–]

mozjpeg は WebP と同等ではありませんか？ https://siipo。la/blog/is-webp-really-better-than-jpeg

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