JPEG XL: Ursprung und aktueller Stand

(cloudinary.com)

1 Punkte von GN⁺ 2023-07-22 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen

JPEG XL ist ein Bildkompressionsformat der nächsten Generation, dessen Entwicklung 2018 durch die Kombination von Google PIK und Cloudinary FUIF begann; 2020 wurde der Bitstream vollständig eingefroren und die Standardisierung abgeschlossen
Bevor Chrome 2022 die Entscheidung zur Entfernung traf, gab es eine Phase stetiger Verbreitung, in der wichtige Browser wie Firefox und Chrome experimentelle Unterstützung hinzufügten
Mit der Ankündigung, dass Apples gesamte Produktfamilie einschließlich Safari 17 sowie iOS und macOS JPEG XL unterstützt, gewann die Erweiterung des Ökosystems erneut an Dynamik
Cloudinary vergleicht in Experimenten auf Basis des CID22-Datensatzes und von SSIMULACRA 2 JPEG XL, AVIF, WebP, mozjpeg und weitere Formate und analysiert die Unterschiede bei hoher Qualität, starker Kompression und Geschwindigkeit
JPEG XL bietet 5–10 % zusätzlichen Kompressionsgewinn gegenüber AVIF und bleibt auch bei der Geschwindigkeit auf einem vernünftigen Niveau, weshalb es zum jetzigen Zeitpunkt im Durchschnitt als der beste Codec bewertet wird

Der Beginn von JPEG XL

Das JPEG-Komitee führte einen Aufruf für einen Bildkompressionsstandard der nächsten Generation durch, bei dem sieben Vorschläge eingereicht wurden; durch die Kombination der Technologien von Google PIK und Cloudinary FUIF begann das Design von JPEG XL
- Durch die Verbindung der Stärken beider Formate entstand eine neue Codec-Architektur, die gegenüber bestehendem JPEG eine höhere Qualität und effizientere Kompression bietet
Ende 2020 wurde der Bitstream eingefroren, und im März 2022 erfolgte die offizielle Genehmigung als ISO-Standard (ISO/IEC 18181)
2021 fügten Chrome und Firefox experimentelle Unterstützung hinter Flags hinzu, sodass zunächst alles nach einem guten Verlauf aussah
Rund um Halloween 2022 kündigte Chrome überraschend die Entfernung der Unterstützung an, was Kontroversen auslöste
- Cloudinary wies auf mehrere methodische Probleme in Chromes Testverfahren hin, diese wurden jedoch nicht berücksichtigt
Außerhalb der Browser nahm die JPEG-XL-Unterstützung weiter zu, vor allem in Authoring-Tools wie Serif Affinity, Adobe Camera Raw, GIMP und Krita

Auf der WWDC23 wurde JPEG XL offiziell in die Liste der neuen Funktionen von Safari 17 aufgenommen
- Das gesamte Apple-Ökosystem, darunter iOS, iPadOS, macOS, watchOS und visionOS, erhielt JXL-Unterstützung
Selbst die JPEG-XL-Entwickler hatten nicht erwartet, dass Safari der erste Browser mit offizieller Unterstützung sein würde; durch diese Ankündigung wurde die Dynamik im Ökosystem gestärkt

Cloudinary baute den umfangreichen CID22-Bilddatensatz auf (subjektive Daten, bei denen Menschen die Qualität direkt bewertet haben)
- Subjektive Bewertungen sind zwar der genaueste Maßstab, große Experimente sind damit jedoch schwierig; deshalb wurden darauf basierend Metriken wie SSIMULACRA 2.1 validiert und für skalierte Experimente genutzt
Bei der Bildkompression ist das Gleichgewicht zwischen Kompressionsrate, visueller Qualität und Encoding-Geschwindigkeit entscheidend
- Unter gleichen Qualitätsbedingungen wurden JPEG XL, AVIF, WebP und mozjpeg anhand von SSIMULACRA 2 verglichen
Zentrale Ergebnisse
- WebP: Im Niedrigqualitätsbereich 25–35 % Einsparung gegenüber JPEG, im Hochqualitätsbereich sinkt der Vorteil jedoch wegen der yuv420-Beschränkung
- Gegenüber mozjpeg beträgt der zusätzliche Vorteil von WebP nur etwa 3–5 %
- AVIF: Ermöglicht 10–15 % zusätzliche Einsparung gegenüber WebP und unterstützt auch yuv444, wodurch die hohe Einsparrate auch im Hochqualitätsbereich erhalten bleibt
  - Allerdings ist die Encoding-Geschwindigkeit sehr langsam (nach den eigenen Standardeinstellungen um ein Vielfaches im einstelligen Bereich langsamer)
- JPEG XL: 5–10 % zusätzliche Kompressionseinsparung gegenüber AVIF, besonders deutlich im Hochqualitätsbereich
  - Auch die Encoding-Geschwindigkeit ist höher als bei AVIF und für den praktischen Einsatz geeignet

Da Cloudinary an der Entwicklung von JPEG XL beteiligt war, bot das Unternehmen als erstes JXL-Unterstützung an
- Die Konvertierung ist möglich, indem man f_jxl zur URL hinzufügt oder die Dateiendung zu .jxl ändert
Für Dienste mit hohem Safari-Anteil unter den Nutzern ist eine Strategie sinnvoll, JPEG XL bevorzugt auszuliefern und für andere Browser AVIF/WebP/JPEG als Fallback zu verwenden
Da das optimale Format je nach Bild unterschiedlich ist, entwickelt Cloudinary derzeit eine neue Version des AI-basierten f_auto,q_auto
- Geplant ist eine Funktion, die für jedes Bild automatisch das am besten geeignete Format auswählt

GN⁺ 2023-07-22

Das stabile Video- und Audio-„Containerformat“ MKV besteht weiter, während neue Bildkodierungen neue Containerformate und Dateierweiterungen verlangen.
AV-Decoder wie libffmpeg unterstützen alle interessanten AV-Formate und Codecs und ermöglichen so eine breite Unterstützung für neue Codecs.
Eine „Uber-Bibliothek“ für Bildformate und -Codecs wie libffmpeg gibt es nicht.
Chrome und Edge unterstützen und zeigen JXL nun unter iOS 17 an.
JPEG 2000 wurde in der Praxis nicht wirklich angenommen, und JPEG XL ist nur eine einfache Verbesserung.
Manche sind bei der Nutzung von webp, avif oder jxl nicht überzeugt, weil die Unterstützung begrenzt ist und die Arbeit mit diesen Dateitypen schwierig bleibt.
Die Einführung neuer Bildformate könnte an die Anfangszeit von JPEG erinnern.
Einige Nutzer haben unterschiedliche Erfahrungen mit Bildkompressionsformaten wie WEBP, AVIF und JPEG XL gemacht.
Mit dem Interesse an der Veröffentlichung von Bildern mit großem Farbraum wächst auch das Interesse an AVIF und JPEG XL.
Das Apple-Ökosystem hat HEIF übernommen, aber kein AV1-Video.
Einige Nutzer wünschen sich zusätzlich zu JPEG XL auch das BPG-Format.
JPEG XL unterscheidet sich von JPEG 2000 und JPEG XR.
Der Name „JPEG XL“ könnte den Erfolg beeinflussen.
Es gibt einen Vorschlag, JPEG XL als Standbild-Codec in einem neuen, auf AV1 basierenden Videoformat zu verwenden.