Hlavní navigace

HEIF jako nástupce JPEG? Nemusí to stihnout

David Ježek

S novou generací iPhonů a novou verzí iOS se objevila i podpora formátu HEIF u mobilních produktů Applu, která přichází i do dalších aplikací. Má díky Applu HEIF šanci odstavit letitou vládu JPEGu na vedlejší kolej?

Co lze od nástupce JPEGu očekávat?

Inu, primárně jednu věc, a to vyšší technickou kvalitu vycházející z o desítky let novějšího formátu, tedy novějších kompresních algoritmů, novějších psychovizuálních modelů a jiných inovací. JPEG jako takový se zrodil v roce 1992 a v průběhu dekád byl o určité méně podstatné drobnosti inovován.

JPEG komprese
Autor: Michael Gäbler / AzaToth

JPEG komprese

Naproti tomu video formát H.265, ze kterého HEIF vychází, byl standardizován v roce 2013 (a též průběžně inovován). Jako takový přitom evolučně vychází z formátu H.264, obecně řečeno oproti JPEGu zohledňuje dalších 20+ let vývoje, byť z velké části souvisejícího s video sekvencemi, tedy sekvencemi na sebe navazujících snímků a vztahy mezi nimi (IPB, vektory pohybu, …).

IPB snímky ve videu
Autor: Petteri Aimonen

IPB snímky ve videu

Poznámka: ve videu se pro ztrátovou kompresi, která je finálně dodána uživateli (Blu-ray disky, Youtube, Netflix, …) běžně používá kódování do nějakého formátu (například tedy H.265) využívající ukládání jednotlivých snímků videa ve třech typech: I snímek (intra) nese plnou informaci o celém záběru. Oproti němu P snímek (predicted) nese rozdíl informace oproti předchozímu snímku a B snímek (bidirectional predicted) nese rozdíl oproti předchozímu i následujícímu snímku. P snímky tak mohou být o hodně menší než I snímky, o B ani nemluvě.

Historické okénko

Nápad použít I snímek a příslušnou kompresi daného formátu i pro statické fotografie je starý jako moderní digitální video samo. S každou další generací všeobecně standardizovaného video formátu se tento nápad objevuje. Pokud pomineme Kodak Photo CD ze stejné doby jako JPEG a obráceně fungující zajímavost (obrazový formát JPEG versus Motion-JPEG video), pak přeskočme jak MPEG-1 video (používal systém Video CD) i jeho evolučního nástupce MPEG-2 (DVD-Video, HD DVD, Blu-ray), tak DivX/Xvid a další implementace normy MPEG-4 Part 2 Advanced Simple Profile. První pokusy použití pokročilé video komprese pro (zejména) fotografie lze vystopovat k formátu H.264 (jinak též MPEG-4 Part 10 / Advanced Video Coding) a jeho patrně nejlepší implementaci, open-source projektu x264. Přesto velké entrée tento nápad zažívá až s H.265 (jinak též HEVC – High Efficiency Video Coding).

H.265 pro statické obrázky

Když se formát H.265 objevil, poměrně rychle přišel první návrh formátu pro kompresi obrázků metodou I-snímku H.265. Stál za ním Fabrice Bellard, jehož jméno je v open-source historii tesáno zlatým písmem, neb zanechal svoji stopu (nejen) v projektech QEMU, TinyGL, či FFMPEG (ten dokonce zakládal) a emulaci PC pomocí JavaScriptu. Svému formátu dal jméno Better Portable Graphics (BPG) a přidal malý JavaScriptový dekodér, aby bylo možné BPG rovnou nasadit na webu. Jak už to tak ale v open-source projektech nezastřešených velkými firmami a zejména bez patřičného posvěcení vlastníky softwarových patentů na daný formát bývá, BPG se (kromě malé komunity) nechytilo.

To se psala polovina roku 2014, o zhruba 1 rok víc ode dne, kdy byl finalizován H.265 jako takový. O další 1 rok později, v létě 2015, byla finalizována specifikace High Efficiency Image File Format (HEIF), neboli též MPEG-H Part 12. Ve své podstatě jde o obdobu BPG, avšak vyvinutou přímo v organizaci MPEG (Moving Picture Experts Group) a příslušně standardizovanou (ISO/IEC 23008–12). Nemělo by vás překvapit, že v dokumentech řešících formát a jeho standardizaci zaznívá jméno společnosti Apple.

HEIF se objevuje

HEIF se tedy stal realitou (konkrétně v podobě standardu ISO/IEC CD 23008–12). Pod sebou zahrnuje jak souborový formát, tak kompresní techniky. A v létě/na podzim tohoto roku jej Apple postupně nasadil ve svých operačních systémech macOS High Sierra a iOS 11.

Vzhledem k tomu, že HEIF je technicky vzato hardwarově podporován všude tam, kde H.265 a současně že takové zařízení má technicky vzato automaticky vyřešeny licenční poplatky všem „patentovým poolům“, které se kolem H.265 za poslední roky objevily, má dobře našlápnuto. Není tak jediný důvod jej nepodporovat tam, kde je podporován formát H.265. Oproti JPEG představuje HEIF nemalou úsporu velikosti souborů při stejné obrazové kvalitě, což se zejména pro mobilní data hodí. Zatím ale nelze předjímat, jestli se HEIF nějak více rozšíří i na platformě Android.

Problémem HEIFu, stejně jako H.265, jsou právě ony obrovské licenční poplatky, které si za softwarové patenty na použité kompresní a jiné techniky v H.265/HEIF obsažené žádá velká spousta subjektů (a MPEG-LA nemusí zastřešovat všechny). Tato situace v oblasti digitálního videa, které je pravidelně s každou technologicky novou verzí formátu opět a znovu svazováno patenty a licencemi, nebaví stále větší hráče na internetovém poli.

AOMedia Video 1, neboli AV1

Vedle otevřených formátů sdružených pod Xiph / Ogg (z hlediska videa Theora a Daala) je tu Google (ten koupí firmy On2 Technologies získal formáty VPx – aktuálně tedy zejména VP9) či také Cisco (vyvíjený formát Thor). Cisco bylo tím, kdo světu poskytl bezplatně svoji licenci na H.264, aby se situace s internetovým videem pohnula kupředu. Tyto a mnohé další technologické firmy se před časem spojily, založily organizaci Alliance for Open Media, v jejímž rámci je vyvíjen otevřený, patenty/licencemi nezatížený next-gen formát AOMedia Video 1, či zkráceně AV1. Do jeho kolébky přispěly projekty jako Daala, Thor či Google VP10. Počítá se s párováním se zvukem ve formátu Opus a kontejnerem na bázi Matrošky (resp. WebM).

Předpokládá se, že AV1 bude po dokončení (moc už nezbývá) podporován všemi členy aliance i dalšími firmami. Znamená to minimálně softwarové firmy Google, Mozilla, Microsoft, poskytovatele obsahu Google, Netflix, Amazon, Hulu a výrobce hardwaru Intel, AMD, ARM, Nvidia. Jinými slovy: všichni, kdo tvoří moderní zařízení, služby a software, se projektů účastní a jednoho dne tak s nejvyšší pravděpodobností budou mít kupříkladu chytré telefony s Androidem či desktopové počítače s Windows hardwarovou podporou komprese/dekomprese AV1, podporu v aplikacích a tento video formát nám bude servírován službami jako YouTube, Amazon Video, Netflix ad.

Příchod AV1 jistě nebude znamenat konec H.265 ze dne na den, na tomto formátu jsou postaveny mnohé standardy, které tady s námi budou spoustu let – namátkou třeba DVB-T2, UHD Blu-ray apod. HEIF, ať již obecně, nebo konkrétně u Applu, tak může být používán souběžně s AV1 (a jeho variantou pro statické fotografie). Osobně bych raději predikoval, že MPEG-LA a všechny patent-pooly kolem MPEG formátů jsou na počátku konce své existence, ale na potvrzení či vyvrácení této domněnky si budeme muset ještě pár let počkat. Stane se tedy HEIF tím, kdo ukončí nadvládu JPEGu? Uvidíme.

Našli jste v článku chybu?