Archaické dátové formáty používané dodnes – JPEG

V dnešnom technologickom svete sa väčšinou rôzne štandardy ohrejú maximálne niekoľko rokov, než ich nahradí niečo nové, efektívnejšie. Každých pár rokov tu máme nové grafické API, nový operačný systém, nové procesorové inštrukcie. Už sme si na to zvykli. Avšak existujú určité štandardy ktoré používame denne a ktoré môžu byť staršie než väčšina našich čitateľov.

Ide o štandardy tak hlboko zakorenené a tak automatické, že ich nahradenie buď v minulosti zlyhalo, alebo bude v budúcnosti ešte pomerne náročné. Vezmite si formát ktorý nájdete na každom rohu. Na každej internetovej stránke, v každom telefóne, počítači, bankomatoch, televízoroch, dispejoch v MHD, digitálnych billboardoch. Reč je o formáte JPEG. Je to formát stratovej kompresie digitálneho obrazu. Skratka symbolizuje skupinu Joint Photographic Experts Group, ktorá tento štandard vytvorila ešte v roku 1992, teda ešte za doby Česko-Slovenskej Federatívnej Republiky.

Presne tak, tento formát je starší než samotná Slovenská Republika. A prečo sa tak dlho používa? Vo svojej dobe využíval veľmi efektívnu kompresnú metódu založenú na diskrétnej kosínovej transformácii (DCT). Tá je pomerne jednoduchá na implementáciu, výpočetne nenáročná a produkuje obrázky o malej veľkosti. Ušetrené miesto tak bolo veľmi významné, hlavne v dobe keď priemerný počítač obsahoval HDD o veľkosti 60MB.

Zjednodušene povedané, celý obrázok sa rozloží na makrobloky o veľkosti 8×8 pixelov a na tie sa potom aplikuje DCT. Funguje to na princípe toho, že ľudské oko nerozozná jemné rozdiely jasu pri jeho vysokom stupni. Tým pádom je veľa vysokofrekvenčných častí obrázku zaokrúhlených na nulu. Práve zaokrúhľovanie spôsobuje stratovosť. Pri tomto procese sa stráca pôvodná informácia a nedá sa tak obrázok spätne dekódovať do originálneho stavu.

Prišiel však rok 2000 a JPEG skupina prišla s novým štandardom, keďže JPEG už nedokázal ohromovať svojou kvalitou kompresie. Ako inak, s názvom JPEG2000. Ten nielenže pridal podporu bezstratovej kompresie, možnosti HDR, ale zároveň využíval vlnkovú transformáciu (WT). Tá zaručila možnosť kompletne zrekonštruovať pôvodný obraz a zároveň znížila pamäťové nároky obrázkov o 20% pri zachovaní rovnakej kvality.

V podstate platí, že pre každú farebnú zložku sa uloží pôvodný obrázok v nízkom rozlíšení a vždy sa k nemu k ďalšiemu dvojnásobnému rozlíšeniu uloží len rozdiel medzi menším a väčším rozlíšením. V praxi tento rozdiel vyzerá ako čierna plocha s obrysmi pôvodného obrázka. Keď tento rozdiel pripočítate k základnému obrázku v nízkom rozlíšení, dostanete do neho detaily viditeľné v dvojnásobnom rozlíšení. K tomu môžete pripočítať ďalšie detaily a zase rozlíšenie zdvojnásobiť. Efektívne a jednoduché. Pri malom rozlíšení displeja vlastne ani nemusíte počítať maximálne rozlíšenie obrázka. Stačí vám len prvé väčšie rozlíšenie než to, na ktorom sa bude zobrazovať.

A prečo tento sľubný štandard neuspel? Na vine je niekoľko faktorov. Výrobcovia fotoaparátov sa nehrnuli k implementácii, pretože nebola zaistená dostatočná podpora na strane operačných systémov. A naopak, výrobcovia OS sa zase nehrnuli do implementácie, lebo nebola zaistená dostatočná podpora na strane fotoaparátov a kamier. Okrem toho bola táto metóda kompresie v tej dobe trochu náročnejšia na výkon procesora.

A ešte jedna vec mohla za finálnu skazu tohoto sľubného formátu. DRM. Tvorcovia tohoto formátu sa snažili byť nadčasoví a implementovať rôzne technologické vychytávky. Medzi nimi bol aj Digital Rights Management. Majitelia obrázkov by tak mohli zablokovať jeho prehliadanie pre neautorizované osoby. V dobe rozmachu internetu sa to stretlo s veľkou vlnou nevôle a samotní užívatelia tak bojkotovali tento štandard.

V dnešnej dobe tento štandard natívne podporujú len Linuxové distribúcie a macOS a z prehliadačov potom len Safari. Ostatné vám ho ponúknu ako súbor na stiahnutie. Ten však natívne vo Windows neotvoríte a budete na to potrebovať program tretej strany.

Možno sa však blýska na svetlejšie časy. Apple vo svojom novom macOS High Sierra a iOS 11 začal využívať úplne nový štandard s názvom High Efficiency Image File Format (HEIF) z roku 2015. Ten má ponúkať o 50% menšiu veľkosť súboru pri zachovaní rovnakej kvality obrazu. Aj keď nie všetci majú Apple v láske, tak treba uznať že Apple má veľký dosah a prispeje to k rozšíreniu nového štandardu, ktorý by mohol začať nahradzovať zastaralý JPEG formát po vyše 25 rokoch jeho používania.

Komentuj!