Định Dạng JPEG XL Mới Sẽ Cho Phép Lưu Trữ Gấp Đôi Số Hình Ảnh

Năm 2018, JPEG sẽ bước sang tuổi 25, một thành tích đáng nể trong kỷ nguyên công nghệ mà mọi thứ đều sẽ sớm trở thành lỗi thời. Dù vậy, JPEG rồi cũng sẽ có thế hệ kế nhiệm, tốt hơn và hiện đại hơn. Khoảng giữa tháng 06/2018, Joint Photographic Experts Group - tổ chức đứng sau định dạng JPEG - đã bắt đầu phát triển thế hệ kế nhiệm của JPEG, và đặt tên là JPEG XL, với khả năng giảm dung lượng ảnh xuống đến 60%.

Định dạng ảnh mới có một lợi thế lớn: bằng cách giảm hơn một nửa kích cỡ ảnh, nó sẽ cho phép lưu trữ gấp đôi số ảnh so với hiện tại trên điện thoại, từ đó cắt giảm tiêu hao vào các dịch vụ lưu trữ đám mây và giảm lượng dữ liệu tiêu thụ khi lướt web hoặc chia sẻ hình ảnh với bạn bè.

Tuy nhiên, vì các định dạng ảnh thế hệ tiếp theo khác cũng đang được phát triển, và chúng được chống lưng bởi các tên tuổi lớn. Điều đó có nghĩa là kỷ nguyên của JPEG có lẽ sẽ chấm dứt với một cuộc chiến giành ngôi vị dẫn đầu của những định dạng kế nhiệm thay vì một cuộc chuyển giao êm đềm.

Một trong số đó là AVIF (AV1 Image Format), được phát triển bởi Mozilla, Google, Netflix và một số hãng khác. Định dạng thứ hai là MIAF (Multi-Image Application Format), là phiên bản đơn giản hóa của định dạng HEIF mà Apple và Microsoft đều khá quan tâm. Các nhân viên của Apple đã tham gia vào MIAF tại nhóm các tiêu chuẩn đã sản xuất ra HEVC - một chuẩn nén video.

Dù kết quả như thế nào, ngành công nghiệp công nghệ cũng luôn muốn xây dựng một thứ gì đó tốt hơn. Dror Gill, CTO của Beamr cho biết: “Những tháng ngày của JPEG đã chấm dứt”. Điều đó khong có nghĩa JPEG sẽ biến mất hoàn toàn. Các thiết bị camera, trình duyệt web, điện thoại và các ứng dụng chỉnh sửa ảnh vốn hiển thị và lưu JPEG hiện nay sẽ tiếp tục hoạt động tương tự trong tương lai. Nhưng định dạng hình ảnh kế nhiệm JPEG sẽ hiện đại hóa nhiếp ảnh theo nhiều phương thức quan trọng - không chỉ cắt giảm kích cỡ tập tin, nó còn mở ra cánh cửa mới giúp phổ biến live photo, biên tập hiệu ứng 3D, và nhiều cải tiến khác.

Vậy các định dạng ảnh như JPEG thực sự đóng vai trò gì?

Công việc chính của JPEG là loại bỏ dữ liệu hình ảnh mà không để con người chú ý. Phương thức nén này gọi là "lossy" vì một số thông tin nguyên gốc bị mất đi. Phương pháp nén lossy khiến hình ảnh gặp hiện tượng các dải màu hay các họa tiết ô vuông trên khu vực màu xanh da trời của ảnh, chữ bị nhòe, và màu bị bệt. Các định dạng ảnh tốt hơn ít gặp các hiện tượng tương tự hơn, nhưng kích cỡ ảnh lại lớn hơn.

Tốc độ là một yếu tố khác. Một định dạng lý tưởng sẽ nén hình ảnh nhanh khi tạo ra nó, và giải nén nhanh khi người dùng bật nó lên để xem. Nhưng luôn có sự đánh đổi giữa chất lượng hình ảnh và hiệu năng.

Các máy tính với vi xử lý nhanh hơn và nhiều bộ nhớ hơn có thể sử dụng các kỹ thuật nén tiên tiến hơn, và một số con chip có thể tăng tốc một số công nghệ nén ảnh và video nhất định. Một phần trong việc tìm kiếm một thế hệ kế nhiệm cho JPEG sẽ bao gồm việc thuyết phục các công ty chip như ARM, Intel, Qualcomm và Apple xây dựng các con chip có hỗ trợ định dạng mới.

Xin chào, JPEG XL

Tổ chức đứng sau JPEG XL kỳ vọng rất lớn vào định dạng mới. Họ đã làm việc với các tổ chức có hứng thú khác để thu thập các ý tưởng công nghệ cho đến ngày 01/09/2017, và cho biết 60% những cải tiến so với JPEG nguyên gốc cũng chỉ là điểm khởi đầu. Ebrahimi Touradj, Chủ tịch ủy ban tiêu chuẩn hóa JPEG và là giáo sư tại Đại học Bách Khoa Lausanne ở Thụy Sỹ cho biết: “Chúng tôi kỳ vọng JPEG XL sẽ đạt được hiệu quả nén cao hơn nhiều khi so sánh với JPEG”

Rất nhiều tính năng mới khác cũng dự kiến sẽ được mang lên định dạng JPEG XL, trong đó có nhiều tính năng vốn được phát triển dành cho các chuẩn hình ảnh khác cũng từ tổ chức. Trong số đó có "trong suốt" - giúp dễ dàng hơn trong việc chèn một hình ảnh lên nhiều ảnh nền khác nhau; hay HDR cho phép bắt các nhiều hơn các chi tiết sáng và tối; làm hoạt họa từ nhiều khung hình; và một công cụ để thích ứng một hình ảnh theo yêu cầu của từng loại kết nối mạng, độ phân giải màn hình, hay chất lượng hình ảnh khác nhau.

Ban đầu, định dạng JPEG XL sẽ được hỗ trợ thông qua phần mềm, nhưng khi được các phần cứng hỗ trợ, nó sẽ giúp tiết kiệm thời lượng pin và kích hoạt được các tính năng cao cấp của JPEG XL vốn đòi hỏi sức mạnh xử lý phần cứng.

Nguy cơ có quá nhiều định dạng hình ảnh

Ebrahimi Touradj đang hi vọng có thể thu hút đủ các công ty lớn nhằm ngăn một tương lai nơi không một tiêu chuẩn nào được sử dụng đủ nhiều để trở thành một tiêu chuẩn chung giúp định hình mọi thứ. Ông cho biết: “Luôn có rủi ro rằng mọi người sẽ không sử dụng định dạng mới. Nếu các công ty lớn nắm giữ những phần lớn trong hệ sinh thái đa phương tiện đồng loạt thúc đẩy 3 hoặc nhiều hơn các định dạng nén ảnh, chúng sẽ mâu thuẫn và tự làm suy yếu nhau. Thậm chí tất cả chúng có thể thất bại và không bao giờ thay thế được định dạng cũ nhưng vẫn tốt là JPEG nếu người tiêu dùng không thể mở các hình ảnh mà họ nhận được”

Có khả năng MIAF hay AVIF sẽ trở thành nền tảng cho JPEG XL. Microsoft và Apple đều là các thành viên tích cực của JPEG, và tổ chức cũng đã xem xét MIAF. Theo Thomas Daede, kỹ sư codec tại Mozilla, những người ủng hộ AVIF cũng không loại trừ ý tưởng đó, và nhà sản xuất Firefox và là một người ủng hộ chính của AVIF.

Những sự thay thế cho JPEG XL

MIAF và AVIF đều xuất hiện từ những nỗ lực nhằm cải tiến chuẩn nén video, mà cụ thể là các chuẩn HEVC và AV1. Để nén video, người ta cần nén các ảnh tĩnh tạo ra từng khung hình. Và vì điện thoại và laptop cần phải xử lý video mà không gây ảnh hưởng nhiều đến thời lượng pin, vi xử lý của chúng phải hỗ trợ điều này, từ đó mở ra cánh cửa cho các định dạng ảnh mới.

MIAF là một định dạng con đơn giản hóa của HEIF, được Apple bắt đầu quảng bá mạnh từ năm 2017 khi hãng tích hợp khả năng hỗ trợ định dạng mới cho iPhone, Mac và iPad. Thực tế, Apple sử dụng một biến thể của HEIF là HEIC, trong đó sử dụng công nghệ nén video HEVC.

Nhưng HEIF là một container có thể lưu trữ các công nghệ nén khác ngoài HEVC. Những người ủng hộ AVIF cũng sử dụng container cho dự án của riêng họ, một lựa chọn có thể giúp AVIF cạnh tranh được tốt hơn.

Định dạng HEIC hiện đang hoạt động trên các điện thoại với phần cứng hỗ trợ. Nó mang lại nhiều tính năng như chụp liên tục nhiều ảnh photo burst, tính trong suốt đối với một số phần của hình ảnh, bản đồ chiều sâu miêu tả khoảng cách giữa camera và chủ thế đang được chụp, và một loại video ngắn thường được gọi là "live photos" - dù Apple không thực sự sử dụng HEIF cho các live photos.

Vẫn chưa rõ bộ tính năng MIAF sẽ hỗ trợ. Apple và Microsoft không đưa ra bình luận nào, ngoài những tuyên bố về việc hỗ trợ HEIF trên Windows.

AVIF xuất hiện trên thị trường sau HEIC và HEIF. Phiên bản đầu tiên của công nghệ vẫn chưa hoàn thiện, và phần cứng hỗ trợ AV1 sẽ không xuất hiện trên các con chip đến năm 2020. Giống như HEIC, nó cũng hỗ trợ trong suốt, HDR, chuỗi và tập hợp ảnh.

AVIF có lẽ không phải là định dạng xuất hiện đầu tiên, nhưng hứa hẹn sẽ cho độ nén cao hơn HEIC, và một lợi thế khác: nó không đòi hỏi phí bản quyền.

Các vấn đề về bằng sáng chế video

HEVC đã gặp phải nhiều vấn đề về bản quyền, với ba tổ chức riêng biệt cung cấp các giấy phép sử dụng có liên quan nhiều bằng sáng chế khác nhau, và một số tổ chức cung cấp giấy phép đơn lẻ khác cũng tham gia cuộc đua. Ngay cả nếu quá trình cấp phép bằng sáng chế đơn giản, đó cũng là một điểm trừ đối với một định dạng hình ảnh. Vì các nhà phát triển trình duyệt và các hãng khác trong cộng đồng web không hề yêu thích các công nghệ vốn chỉ dành cho những kẻ dư tiền.

Để một chuẩn mới có thể thay thế được JPEG, nó cần được chống lưng bởi mọi công ty lớn trong lĩnh vực công nghệ hình ảnh. Và để có được sự hỗ trợ, công nghệ mới cần phải không thu phí bản quyền và mở để mọi người cùng sử dụng.