JPEG XL

JPEG XL

ファイル名拡張子	.jxl
インターネットメディアの種類	画像/jxl [1]
魔法の数字	FF 0Aまたは00 00 00 0C 4A 58 4C 20 0D 0A 87 0A[2]
開発者	合同写真専門家グループ グーグル 雲の上の
フォーマットの種類	非可逆/可逆 ビットマップ 画像形式
延長	ピク[3] FLIF -FUIF [3] ISO-BMFF
標準	ISO/IEC 18181 [4]
オープンフォーマット?	はい（ロイヤリティフリー[5]）
Webサイト	jpeg.org/jpegxl (公式サイト) jpegxl.info (コミュニティ ウェブサイト)

JPEG XLは、非可逆圧縮と可逆圧縮の両方をサポートするロイヤリティフリーの ラスターグラフィックファイル形式です。既存のラスター形式よりも優れたパフォーマンスを発揮し、それらの普遍的な代替となるように設計されています。^[5]

名前は、JPEG（フォーマットを設計した委員会であるJoint Photographic Experts Groupの略）、 X（2000年以降のいくつかのJPEG標準の名前の一部：JPEG XT、JPEG XR、JPEG XS）、およびL（長期）から構成されています。Lが含まれているのは、このフォーマットが従来のJPEGに取って代わり、同じくらい長く続くことを著者が意図しているためです。^[6]

仕様の主な著者は、Jyrki Alakuijala、Jon Sneyers、および Luca Versari です。

他の共同研究者には、サミ・ブーコート、アレックス・デイモ、モーリッツ・ファーシング、トーマス・フィッシュバッハー、ユージン・クリューチニコフ、ロバート・オブリク、アレクサンダー・ラトゥシニャク、ゾルタン・ザバッカ、ロード・ヴァンデベンヌ、ヤン・ワッセンバーグがいる。

2017年8月、JTC1/SC29/WG1（JPEG）は、次世代画像符号化規格であるJPEG XLの提案募集を発表しました。^[7] 提案は2018年9月までに提出され、2019年7月に委員会草案となりました。^{[8]これは主に、} Googleが提出した PIKと呼ばれる提案^[9]と、 Cloudinaryが提出したFLIFをベースにしたFUIFと呼ばれる提案^[10]の組み合わせに基づいていました。

ビットストリームは、libjxlリファレンスソフトウェアのバージョン0.2のリリースとともに2020年12月24日に非公式に凍結されました。^[11] ファイル形式とコアコーディングシステムは、それぞれ2021年10月13日と2022年3月30日に正式に標準化されました。^{[4] [12]}

JPEG XL提案募集^[7]では、JPEGに比べて大幅に優れた圧縮効率（60%向上）を備えた次世代画像圧縮規格の必要性について言及されています。この規格は、HEIC、AVIF、WebP、JPEG 2000が示す静止画像圧縮性能を上回ることが期待されています。また、従来のJPEG形式の画像に対して効率的なロスレス再圧縮オプションも提供します。

JPEG XLは、超高解像度画像（最大1テラピクセル）、コンポーネントあたり最大32ビット、最大4099コンポーネント（アルファ透明度を含む）、アニメーション画像、埋め込みプレビューの非可逆圧縮および非可逆圧縮をサポートしています。高度なプログレッシブデコード^{[13]や最小限のヘッダーオーバーヘッドなどのWeb配信を目的とした機能と、複数の}レイヤー、CMYK、スポットカラーのサポートなど、画像編集やデジタル印刷を目的とした機能を備えています。 特に、 PQまたはHLG転送関数を備えたRec.2100などの高ダイナミックレンジの広色域色空間をシームレスに処理するように設計されています。

主な特徴は以下のとおりです。^{[14] [15] [16]}

• 画像の大きさは各辺10億（2の^{30乗-1）ピクセル以上である。 [17]}
• 最大4099チャンネル。メインチャンネル：グレースケールの場合は1チャンネル、RGBの場合は3チャンネル、CMYKの場合は4チャンネル。残りのチャンネルはオプションで、アルファ（「ストレート」または「プリマルチプライ」）、深度、または温度データを格納するために使用できます。^[17]
• フレームは複数存在でき、持続時間はゼロ以外 (アニメーション用) またはゼロ (グラフィック ソフトウェアのレイヤーのように機能する) にすることができます。フレームは画像キャンバスより小さくすることも大きくすることもでき、さまざまな方法でブレンドできます。ただし、リアルなコンテンツをエンコードするには、通常のビデオ コーデックが依然として好まれます。
• 独立したタイル: 画像をタイルに保存できるようにすることで、大きな画像のセクションをデコードします。
• プログレッシブ デコード: 表示デバイスの解像度に応じて大きな画像をレスポンシブに読み込むために特別に設計されたモードです。
• 可逆JPEG トランスコーディング: 約 20% のサイズ削減を実現できます。
• アルファを含むすべてのチャネルのロスレスエンコーディング。
• 写真画像と合成画像の両方をサポート: この形式には、画像の内容に応じて使用できる 2 つの補完的なモードが備わっています。
• 広範囲のビットレートにわたって品質が穏やかに低下します。品質の低下は、古い形式ほど急激ではありません。
• 知覚的色空間、適応量子化、および保守的なデフォルト設定を使用する、知覚的に最適化されたリファレンス エンコーダー。
• 広い色域とHDRのサポート: JPEG XL には、さまざまな色空間、転送曲線、高画面輝度のサポートが組み込まれています。
• 特殊なハードウェアを必要とせずに効率的にエンコードとデコード: JPEG XLは、libjpeg-turboを使用した古いJPEGとほぼ同程度の速度でエンコードおよびデコードでき、 x265を使用したHEICと比較しても1桁高速です。^{[17] [18]}また、並列化も可能です。
• ロイヤリティフリーのフォーマットで、オープンソースのリファレンス実装が3条項BSDライセンスの下でGitHubで入手可能です。^[19]

JPEG XLは、GoogleのPIK形式とCloudinaryのFUIF形式（FLIFをベースとしていた）のアイデアに基づいています。^[20]

この形式は主に 2 つのエンコード モードに基づいています。

• VarDCTモード (可変ブロックサイズDCT ) – 従来のJPEGと同じ DCT アルゴリズムに基づいていますが、ブロックは 8×8 に制限されるのではなく、さまざまなサイズ (2×2 から最大 256×256)、非正方形の形状 (例: 16×8、8×32、32×64) があり、別の変換 (AFV、Hornuss) を使用することもできます。これは 3 つのカラー チャネルにのみ使用され、通常は XYBカラー スペースを使用します(ただし、従来の JPEG を再圧縮するためにYCbCrもサポートされています)。VarDCT モードは (非可逆) PIK に基づいています。非可逆モードでは通常、 LMSから派生したXYBカラー スペースを使用します。^[21]
• モジュラーモードは、効率的なロスレス コンテンツ エンコーディング、およびロスレスおよびニアロスレスの目的にも使用されます。モジュラーは、VarDCT の内部で 2D データ (つまり、AC (高周波) DCT 係数を除くすべてのデータ)、DC イメージ (常に 1:8 にサブサンプリングされたイメージであるため、8×8 より大きいブロック サイズが使用される場合は低周波 AC 係数も含まれます)、適応量子化の重み、およびフィルター強度を保存するためにも使用できます。

追加/余分なチャネル（アルファ、深度、サーマル、スポットカラーなど）は常にモジュラーモードでエンコードされます。これはFUIFに基づいており、ロスレスPIK、ロスレスWebP、標準化プロセスの共同フェーズで開発された新しいアイデアの要素が組み合わされています。^{[22]モジュラーモードでは、「スクイーズ」と呼ばれる修正された}ハール変換の助けを借りて非可逆圧縮が可能で、プログレッシブプロパティがあり、読み込まれるデータの量に応じて画像の品質が向上します。

VarDCT ベースのイメージをより段階的にロードする方法の 1 つは、モジュラー スクイーズを使用する別の「DC フレーム」に DC 係数を保存することです。これにより、1:16、1:32 などのサブサンプリングされたイメージに対応するプレビューが可能になります。スクイーズ変換を使用して、 VarDCT でエンコードされたカラー チャネルとともにアルファ チャネルを段階的にエンコードし、両方のモードを連携して動作させることもできます。

JPEG XLは視覚的にほぼロスレスな設定をデフォルトとしていますが、それでも良好な圧縮が実現されています。^[17]

これらのモードは、次のような特定の画像特徴を個別にモデリングすることでサポートされます。

• 髪の毛などのコーディング用のスプライン（リファレンス エンコーダーではまだ使用されていません）。
• テキスト、ドット、スプライトなどの「パッチ」を繰り返します。
• ノイズ合成: ノイズは圧縮が難しいため、分離してデコーダーで再生成する方がよいでしょう。これはAV1などの最新のビデオ コーデックのフィルム グレイン合成に似ていますが、JPEG XL のノイズ合成はアナログ写真フィルムの粒度を模倣することを目的としているのではなく、ピクセル レベルの光子ノイズ、つまり高ISO設定のデジタル カメラで見えるノイズをモデル化することを目的としているのです。

JPEG XLコーデックは、JPEGのDCTブロック係数を8×8 VarDCTブロックに直接コピーすることで、広くサポートされているJPEGファイルのサブセットをロスレスにトランスコードすることができ、JPEG XLの優れたエントロピーコーディングによりファイルサイズを小さくすることができます。このプロセスは可逆的であり、元のJPEGファイルをビット単位で再構築することができますが、制約により一部のファイルのサポートが制限されます。^[23]

予測は、パラメータ化された自己修正重み付き予測子のアンサンブルを含む、サイド情報のないピクセル単位の相関除去器を使用して実行されます。コンテキストモデリングには、コンテキストごとにシグナリングされたツリー構造と予測子の選択を備えた、特殊な静的モデルとローカルエラーを考慮した強力なメタ適応モデルが含まれます。エントロピーコーディングはLZ77対応で、非対称数値システムまたはプレフィックスコードを使用できます（複雑度の低いエンコーダや、短いストリームのオーバーヘッドの削減に役立ちます）。^[15]

アニメーション (マルチフレーム) 画像では高度なフレーム間予測は実行されませんが、いくつかの基本的なフレーム間コーディング ツールが利用可能です。

• フレームはキャンバス全体のサイズよりも小さくすることができ、他のピクセルはそのまま残ります。
• フレームは、加算や乗算など、前のフレームを置き換えるだけでなく、いくつかのブレンドモードをサポートしています。^[24]
• 「パッチ」コーディング ツールを使用して、最大 4 つのフレームを記憶し、後続のフレームで参照することができます。

Cloudinary以外にも、JPEG XLのウェブブラウザへの予備的な実装を通じて、Facebook、^{[25] [26]} Adob​​e、^{[27] [28]} IntelとVideo Electronics Standards Association、^{[29] [30]} The Guardian、^{[31] [32]} FlickrとSmugMug、^[33] Shopify、^[34] Krita Foundation、^[35] Serif Ltd. ^[36]など、業界の有名ブランドの代表者がJPEG XLを好ましい選択肢として支持することを公に表明している。

GoogleはJPEG XLに対する立場が曖昧で、このフォーマットに貢献しながらもChromiumとGoogle Chromeへの実装を控えている。Chrome ^[37]とFirefox ^[38]でJPEG XLのサポートを有効にする拡張機能は2024年1月に利用可能になった。

JPEG XL リファレンス ソフトウェア (libjxl)

初回リリース	2019年12月27日; 4年前[39] ( 2019-12-27 )
安定リリース	0.11.0 / 2024年9月13日; 16日前 ( 2024-09-13 )
リポジトリ	https://github.com/libjxl/libjxl [40]
書かれた	C++
オペレーティング·システム	Unixライク ウィンドウズ 俳句
ライセンス	新しい BSD ライセンス(以前のApache ライセンス 2.0 )
Webサイト	jpeg.org/jpegxl

• JPEG XL リファレンス ソフトウェア (libjxl)
  • ライセンス:新しい BSD ライセンス(以前のApache ライセンス 2.0 )
  • 含まれるもの（他にもあります）:
    • エンコード/デコードライブラリlibjxl
    • エンコーダcjxl
    • デコーダdjxl
    • 高速ロスレス専用エンコーダfjxl
    • 画像コーデックの速度と品質をベンチマークするツールbenchmark_xl
    • GIMPおよび Gtk pixbuf プラグインfile-jxl
• J40: 独立した自己完結型JPEG XLデコーダー^[41]
  • ライセンス: MITライセンス帰属なし
  • C99シングル ヘッダー ライブラリ (依存関係なし)
  • ローマ数字では「XL」は40を表すため、この名前が付けられました。
• libjxl-tiny: アルファチャンネルのない写真画像を対象とした、JPEG XLのよりシンプルなエンコーダ実装。^[42]
  • ライセンス:新BSDライセンス
• jxlatte: Java JPEG XLデコーダー^[43]
  • ライセンス: MITライセンス
• jxl_decode: Python JPEG XLデコーダー。^[44]
  • ライセンス: MITライセンス
• hydrium: ポータブルCで書かれた高速、超低メモリ、ストリーミングJPEG XLエンコーダ。^[45]
  • ライセンス: BSDライセンス
• jxl-oxide: Rustで書かれた小さなJPEG XLデコーダー。仕様に完全に準拠しています。^[46]
  • デュアルライセンス: MIT ライセンスとApache ライセンス 2.0

libjxlチームによって書かれた公式Rustデコーダーが計画されていますが、まだ不完全です。Firefoxは公式Rustデコーダーが実装された場合、サポートをより積極的に検討することを示唆しており、その作業は加速されています。^[47]

• アップル社^[48]
  • iOS / iPadOS 17以降 –ファイルと写真を含むシステム全体の読み取り
  • macOS Sonoma（バージョン14）以降 – Finderとプレビューでの読み取り^[49]
  • visionOS (推定)
  • watchOS 10以降
  • Safari 17以降^{[50] [51]} WebKitエンジン経由^[52]
• サムスン
  • Samsung Galaxy S24のOne UI - Expert Rawのストレージ容量^[53]
• Tachiyomi 0.12.1以降^[54]
• Firefox フォークのWaterfox は、JPEG XL 画像とアニメーションの表示をサポートしています。
• Pale Moon v31.4.0以降（v31.4.1ではデコードされたJPEG XL画像の間違った色が修正され、v31.4.2ではアルファチャンネル付き画像のJPEG-XLの透明度表示が修正され、v32.0.0ではJPEG XLのプログレッシブデコードとアニメーションがサポートされました。）^[55]
• ImageMagick – JPEG XL画像の読み込みと書き込み^[56]
  • グラフィックスマジック
• KDEアプリケーションは、ネイティブJPEG XLサポートを備えたKImageFormatsプラグインを使用して構築できます。^{[57]これにより、ほとんどのKDEアプリケーションで読み取りと書き込みの両方がネイティブにサポートされ、Gwenviewイメージビューア、} Kritaデジタルペイントツール、DigiKamフォトマネージャーなど、Dolphinファイルマネージャーのすべてのアプリケーションで動作します。
• XnView – JPEG XL画像の読み込みと書き込み^[58]
• アフィニティスイート– JPEG XL画像の読み込みと書き込み^[59]
• GNOME 45以降
  • GDK pixbufプラグイン経由のGTK 。 ^[60] 45より前は公式にはサポートされていませんでした。^[61]
  • シェル- デフォルトの壁紙を保存するために使用されます。^[62]
  • Glycin画像デコードライブラリ経由の画像ビューア。^[63]
  • Epiphany ^[64]はWebKitGTKエンジン^{[65]を介して動作する。}
• デジタルネガティブ- バージョン1.7.0.0以降、このRAW画像形式では、JPEG XLを使用して内部に含まれる画像データを圧縮できます。^[66]
• 多くの画像ビューアがベースとしているEnlightment / EFLのimlib2
• シンプルな DirectMedia Layerの画像読み込みサブシステム
• Darktable写真編集者
• VIPS画像処理ソフトウェアパッケージ
• FFmpegライブラリとビデオ変換アプリケーション
• Kritaグラフィックエディタ
• Amazon フォト - Amazon プライムフォトストレージ^[67]
• PureRef – PureRef 2でサポートされている画像形式^[68]

• Microsoft Windows – サードパーティのWindows Imaging Component（WIC）プラグインは、ファイルエクスプローラー、Microsoftフォト、Windowsフォトビューアー、サムネイル、および対応アプリに表示機能を追加します。Windows 7/10のみ。^[69]
• もう一つのWindows Imaging Componentプラグイン、jxl-winthumb。^[70]
• macOS（14.0 Sonoma以前） – スタンドアロンアプリとQuick Lookのプラグイン経由。^[71]
• Qtサポートはqt-jpegxl-image-pluginで追加できます。^[72]
• jpeg-xl-encode: リファレンス実装用のPHP JPEG XLラッパー。^[73]

• Firefoxウェブブラウザ – Firefox Nightlyビルドでテスト用に導入^[74]

ChromiumおよびChromeウェブブラウザでのJPEG XLのサポートは、2021年4月1日にテスト用に導入され^[75]、2022年12月9日に削除され、バージョン110でサポートが削除されました。^{[76] [ 77]} Chromeチームは、エコシステムからの関心の欠如、不十分な改善、既存の形式の改善に重点を置きたいという希望を、JPEG XLサポートを削除した理由として挙げました。^{[75] [78] [76]}

この決定はコミュニティから反対を受け、Chromiumのバグトラッカーでは多くの人がJPEG XL支持を表明した。^{[75] [79] [78]} JPEG XL仕様の共同執筆者であるJon Sneyersは、Chromeチームが出した結論に疑問を呈し、「残念ながらデータの誤解があったと思う ...それが誤った決定につながった」と述べた。^[80]

この決定はフリーソフトウェア財団のグレッグ・ファロー氏からも批判され、同氏はこの決定はウェブとウェブブラウザに対するグーグルの「不安なほどの支配力」を示すものだと述べた。^[81]

JPEG XLの主な競合相手はAVIFで、 HEIFコンテナ内のAV1ビデオコーデックに基づいています。JPEG XLは高画質ではAVIFに勝りますが、低画質で低忠実度の高魅力の圧縮では、AVIFの方がJPEG XLよりも優れていることがよくあります。低画質のAVIF画像は細部を滑らかにし、圧縮アーティファクトをよりうまく隠すため、同じサイズのJPEG XL画像よりも視覚的に魅力的です。ただし、これが2つの画像形式自体の固有の特性からどの程度生じ、利用可能なエンコーダのエンジニアリングの焦点からどの程度生じるかは不明です。^[82]

他の競合形式には以下のものがあります:

• HEIC - HEIF コンテナ内のHEVC ビデオ コーデック
• WebP - RIFF コンテナ内のVP8 ビデオ コーデック

ウィキメディア・コモンズには、 JPEG XLに関連するメディアがあります。

• 公式サイト
• GitHubのリファレンス実装
  • ビルド: ナイトリー開発ビルド
• コミュニティウェブサイト
• J40 独立した自己完結型 JPEG XL デコーダー