Журнал о технологиях и строительстве

В прoшлoм гoду Apple нaчaлa прoдвигaть нoвый сoбствeнный фoрмaт фoтoгрaфий, блaгoдaря кoтoрoму фaйлы тoгo жe кaчeствa мoгут зaнимaть вдвoe мeньшe, чeм стaндaртный стaричoк-JPEG. Нo Apple — нe eдинствeнный жeлaющий сдeлaть в этoй oблaсти прoрыв: Google, Mozilla и другиe кoмпaнии пoд oбщим нaзвaниeм Alliance for Open Media (aльянс зa oткрытыe мeдиaстaндaрты) рaбoтaeт нaд кoнкурирующeй тexнoлoгиeй. Пo слoвaм вeдущeгo рaзрaбoтчикa Mozilla Тимa Тeррибeрри (Tim Terriberry), вовлечённого в этот проект, первые тесты показывают, что сжатые их алгоритмом изображения занимают на 15 % меньше места по сравнению с фотоформатом Apple HEIC. Но размер — это ещё не всё.

Проект находится на ранней стадии разработки — у него даже нет названия, а тем более определённого будущего. Но у него есть большой список союзников, близость к веб и современные функции, которые могут сделать его лучшим претендентом на вытеснение JPEG, созданного в далёком по современным меркам 1991 году. «Кажется совершенно глупо, что мы всё ещё полагаемся на технологию сжатия 20-летней давности, — считает руководитель сайта для обмена и продажи фотографий 500px Келли Томпсон (Kelly Thompson). — Оборудование, которое мы используем для захвата и отображения изображений, теперь превышает верхние пределы JPEG.

JPEG не только увеличивает размеры конечных файлов — к его недостаткам также можно отнести отсутствие поддержки более широкого диапазона цветов, плохую передачу ярких и тёмных тонов, артефакты сжатия блоками, плохую поддержку сжатия резких контуров или рисунков. Вдобавок JPEG не поддерживает анимацию на основе нескольких кадров, панорамы, каналы прозрачности, «живые фото», данные о глубине сцены и многие другие вещи, которые необходимы современным форматам фотографий.

Эти три изображения сжаты в 28 Кбайт тремя способами: JPEG, HEVC (используется в Apple HEIC) и экспериментальным AV1

Формат фотографий Apple, получивший название HEIC, появился в прошлом году в операционных системах iOS для iPhone и iPad, а также в macOS для настольных компьютеров. По сути это ответвление технологии сжатия видеоизображений HEVC (h.265), разработанной отраслевым консорциумом MPEG с многолетним опытом в сжатии видео.

HEIC использует технологию сжатия HEVC. Фотография HEIC занимает примерно вдвое меньше места по сравнению с JPEG аналогичного качества, и она отвечает на многие требования для фотографий следующего поколения. Например, умеет записывать данные 3D-сцены в новых iPhone, благодаря чему приложения могут создавать специальные эффекты вроде замены фона или изменения освещения.

Более крупный кусок приведённого воздушного шара показывает нагляднее проблемы JPEG. Технология HEIC, в центре, тоже оказывается хуже AV1

Apple представила HEIC публике на своей конференции разработчиков 2017 года. Но многие до сих пор не знают о нём: Apple, понимая, что большинство современных программных и аппаратных устройств не могут отображать HEIC, обычно преобразует фотографии в JPEG, когда они отправляются на Facebook или по электронной почте.

На пути распространения HEIC, впрочем, стоит тот факт, что разработчики ПО, чипов и смартфонов должны пройти процесс лицензирования. Это не просто сложно и дорого. Это также означает, что у HEIC возникнут проблемы в Интернете: патентные барьеры противоречат открытому характеру всемирной Сети.

Проблем лицензирования не будет у формата от Alliance for Open Media. Организация прежде всего стремится создать новую открытую от лицензионных сборов технологию сжатия видео с предварительным названием AV1. На борту — такие тяжеловесы, как Google, Microsoft, Mozilla и даже сама Apple. В альянс также входят крупные компании в области потокового видео: Netflix, Amazon, Hulu, Facebook и YouTube. А благодаря поддержке разработчиков чипов Intel, NVIDIA и ARM формат AV1 должен получить и аппаратное ускорение, которое имеет решающее значение для распространения видео на ноутбуках и смартфонах.

Видео пока остаётся приоритетом альянса, и не ясно, какие участники захотят поддержать фотоформат на основе AV1 за пределами стадии экспериментов. Тем не менее, руководитель стратегии Chrome Мэтт Фрост (Matt Frost) утверждает, что есть определённый энтузиазм: «Это не то, с чем возятся исключительно Google и Mozilla. Это ответ на запрос от нескольких членов альянса».

Фотоформат на основе AV1 должен стать преемником WebP, который Google представила для ускорения работы веб-сайтов с изображениями в качестве более легковесной альтернативы JPEG и PNG. WebP используется на eBay, Alibaba, Yahoo и других крупных сайтах, но Google не смогла убедить сторонних разработчиков браузеров. Быть может, это будет преодолено в AV1. Уже упоминавшийся Келли Томпсон отмечает: «Мы хотели бы, чтобы новый формат широко поддерживался. Для фотосайта вроде 500px расходы на хранение и пропускную способность являются астрономическими».

Те же участки, обработанные для выделения трудноразличимых недостатков: Apple HEIC (по центру) существенно превосходит JPEG, а AV1 в текущем виде показывает более чистые линии, но, быть может, более сильную потерю текстурных деталей

Превзойти JPEG мало: базовые AV1-фотографии должны предложить:

• эффективное сжатие резких изображений вроде логотипов, текста и диаграмм, где у JPEG большие трудности;
• поддержку сжатия без потери качества (чтобы заменить иные форматы вроде PNG);
• поддержку высокого динамического диапазона для лучшего отображения ярких и тёмных тонов;
• поддержку каналов прозрачности (для замены того же формата PNG в веб);
• поддержку анимации для вытеснения старомодных 256-цветовых GIF.

Живые фотографии (файлы, включающие связанные отрывки видео) тоже желательны. «Природа создания изображений сегодня меняется и требует поддержки движений, — отмечает руководитель альянса Гейб Фрост (Gabe Frost) из Microsoft. — Alliance for Open Media активно прислушивается к мнению индустрии — по этим же причинам мы создали AV1 в качестве видеоформата». Впрочем, он также добавил, что спешить никто не собирается: «AOMedia сейчас полностью сконцентрирована на завершении разработки видеокодека AV1. В отношении формата для неподвижных изображений Альянсу нечего сообщить».

Формат сжатия изображений нельзя просто взять из AV1. По словам Джая Кришнана (Jai Krishnan) из Google, видеоформат рассчитан на эффективное сжатие потока из 30 и более изображений в секунду. Нужны оптимизации, рассчитанные на фотографии, в том числе — эффективный вывод части огромной картинки. При этом сильный отход от видеоформата нарушит принцип аппаратного ускорения (если производители не добавят поддержку дополнительных функций для изображений).

Одно можно сказать наверняка: JPEG будет с нами ещё много лет, и поколебать его могущество будет непросто. Очень многие бросали вызов и уже сложили головы в битве с этим королём сжатия фотографий.

Источник: