拥有26年历史的JPEG将会被这些格式取代？

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近年来，随着各种大色域、高动态设备的普及，对于更高性能图片编码格式的需求也变得越来越迫切。

可能很多人都没有意识到，我们每天都在使用的JPEG，已经有26年历史了，说来确实有些古老。但这么多年过去，还是没有一款合适的格式可以取代它。 

在iPhone、iPad等苹果设备的推动下，HEIF/HEIC格式市场占有率越来越大，与此同时，来自JPEG家族的数款新格式也异军突起，呈现出彼此竞争的态势。另外，20年前发布的JPEG-2000也在专业领域保有比较大的使用量。

这也直接导致了，许多试图替换JPEG的尝试，都没有取得太大的成效。现在一切又变得扑朔迷离起来。

难道我们注定只能使用8bit的图片格式了吗？到底什么样的格式才是JEPG最好的替代者？

今天我们就来看看，目前有哪些潜在的其它选择。

一、HEIC/HELF

近年来在苹果设备上，最受欢迎的HEIC/HELF格式，是非常有能力取代JPEG的格式之一。伴随着iPhone手机的全球热销，HEIC/HELF可以说是有史以来最广泛使用的移动端图片格式。它可以在不过度影响图片质量的情况下，将传输图像所需的数据最多减少近10倍。 

28KB大小图像，JPEG 对比HELC格式

如果你使用 iPhone 或 iPad 拍摄照片，默认情况下就是以 .HEIC 扩展名保存在「照片」文件当中。

HEIF 或 HEIC格式目前一个比较大的缺点是兼容性问题,如果你拍摄了以 HEIF 或 HEIC 扩展名结尾的图片，并不能在所有地方和软件中都可以正确识别。某些情况下，甚至需要通过软件转换为JPEG。

二、JPEG

JPEG的初代从上世纪80年代就产生了，但它却一直等到2014年才迎来了第一次更新。莱比锡应用信息研究所的数字影像技术专家们，在更新中为JPEG添加了缩放、12bit支持以及部分无损编解码功能，甚至还探讨了RGB的不同模式。

听着很不错对吧？但就像我们在互联网时代所经常看到的那样，很多标准建立后，在软硬件中运行的效果却大相径庭，JPEG正是如此。 

尽管理论上JPEG文件可以包含丰富多样的数据，甚至可以在附属数据区域保留Alpha通道，但实际使用太复杂，以至于目前JPEG仍然停留在原始状态。

目前来说，就像我们所熟知的，JPEG只能支持8bit，标准的动态范围以及YCrCb 4:2:0的记录方式，而透明通道、sRGB、Rec.709、Adobe RGB统统不支持。

作为一种递增式传输数据的编码，当图像传输的时间较长时，JPEG可将图像分数次处理，以从模糊到清晰的方式来传送图像。这样导致它的解码过程相对复杂。在手机上，处理器需要进行三遍解码才能得到画面，而不是我们所想的只需要一次传递就得到相同的结果。

最后，携带Gamma曲线的ICC文件还会被嵌入进JPEG格式，因此许多JPEG图片通过编码可以达到11档的动态范围。有些人认为，一款真正兼容的编解码格式，应该可以适当读取ICC文件，并以某种方式实现HDR，但其实这会导致严重的色彩偏移，容易产生各种问题。

三、JPEG-2000

在所有JPEG的替代品中，JPEG-2000无疑是最年迈的，就像它的名字一样，它在2000年发布。这个标准基于离散小波变换（DWT），而不是先前的离散余弦变换（DCT），这确实为它带来了更好的性能。

在实际的软硬件条件下JPEG-2000的优势也确实有所体现：在高比特率情况下，JPEG-2000只比JPEG稍微好一点点，但在低比特率情况下却表现亮眼，DWT的伪影比起DCT让人感觉舒服太多了。 

理论上，JPEG-2000支持任何位深度，压缩量的大小会影响结果精度。在视频编码的系统中，JPEG-2000在数年前就已经被使用。最为大家所熟知的就是RED电影摄影机的原创编码器。

JPEG-2000使用小波进行编码，图像被有效的分割成连续的数据块，这些数据块代表着越来越小的细节。因此，当编码器开始工作时，可以快速解码出图像的低分辨率版本，然后根据需要增添更多的细节，或者当其他数据可用时添加更多细节。

尽管JPEG-2000上一次更新是在2013年，这使得它比最新的JPEG还要老，但在实际使用中，JPEG-2000比古老的JPEG有更多的优势。

默认情况下JPEG-2000有alpha透明通道和16bit或32bit编码，程序员可以依赖稍微强大了一些的ICC配置文件进行处理。尽管如此，大多数编码专家仍将其视为性能更好的JPEG，一个专注于8bit、sRGB/Rec.709或Adobe RGB图像，而非面向未来的新型编码。

四、JPEG XL

由于不满足于JPEG-2000的性能，JPEG专家组在2017提交了关于JPEG XL的提案。JPEG XL的压缩性能比原始的JPEG格式提升了60％（当然JPEG 2000通常也可以做到这一点）。

JPEG XL真正的目标是在拥有更高性能的同时，为原始JPEG提供向后兼容。也就是说，JPEG图像可以无损地转换为JPEG XL，服务器可以存储一个JPEG XL文件来同时服务于JPEG和JPEG XL客户机，这样也可以确保它与现有的仅JPEG客户端（如老一代的手机和浏览器）保持兼容。

JPEG XL支持高达32位的高位深图像，以及alpha通道、动画和各种其他选项。支持RGB和YCrCb编码，并且第一次全面描述了除了最常见的SRGB、Rec.709、Rec.2020色域和函数之外的，特定颜色和传输函数，比如PQ和HLG等HDR标准的处理。

JPEG XL标准的最终版本预计将在今年10月推出。

五、JPEG XR 

JPEG XR实际上是基于微软2000年代中期的一个想法，最初被称为Windows Media Photo。

不过JPEG XR在微软为中心的生态系统之外，并没有得到广泛的支持。XR提供透明、RGB、以及各种位深度，包括低位深16位RGB565模式、CMYK模式，以及特定的参考亮度，RGBE高动态范围编码。 

不过，JPEG XR很可能会落后，毕竟JPEG XL已经做了许多相同的事情，同时提供了很好的向后和向前兼容性。不过在实际的压缩算法中，JPEG XR在某些方面也呈现出了优势。JPEG XR的在与JPEG文件同等大小的情况下,图像质量是后者的两倍,或同等质量只需一半的体积。

总结下来，一方面，我们需要新的格式具有更高效的压缩效率，支持更多新的技术标准，在满足未来使用需求的同时，对于旧的标准有良好的兼容性。

另一方面，抛开技术，新的标准格式必须让整个行业认可，特别是得到各个成像技术领域所有大公司的支持，并且可以迅速替换旧格式。那么某个程度上来讲，这种格式可能还需要是开放、免版权、可提供给所有平台和个人使用的。

相对来说，也许这才是最困难的一步。

对于JPEG你怎么看？

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