GIF を JXL に変換

Graphics Interchange Format（GIF）は、インターネット上で広く使用されているビットマップ画像形式です。GIF87として知られるオリジナルバージョンは、1987年にCompuServeによってリリースされ、ファイルダウンロードエリアにカラー画像形式を提供しました。これは、カラーコンピュータの増加と、さまざまなソフトウェアやハードウェアプラットフォームで使用できる標準画像形式の必要性に対応したものでした。GIF87形式は1989年にGIF89aに取って代わられましたが、GIFの基礎となる原則を確立しました。そのシンプルさ、幅広いサポート、移植性により、Web上のグラフィックスに永続的な選択肢となりました。

GIFは、初期の普及に重要な要素であったLZW（Lempel-Ziv-Welch）圧縮アルゴリズムに基づいています。LZWアルゴリズムはロスレスデータ圧縮手法であり、元の画像から情報を失ったり品質を損なうことなくファイルサイズを削減することを意味します。これは、インターネット速度がはるかに遅く、データの節約が最優先事項であった時代に特に重要でした。LZWアルゴリズムは、繰り返されるピクセルシーケンスを単一の参照に置き換えることで機能し、画像を表すために必要なデータ量を効果的に削減します。

GIF87形式の特徴は、インデックスカラーをサポートしていることです。各ピクセルの色情報を直接格納する形式とは異なり、GIF87は最大256色のパレットを使用します。GIF87画像の各ピクセルは1バイトで表され、パレット内のインデックスを参照します。このパレットベースのアプローチは、色の忠実度とファイルサイズの妥協点でした。初期のWebインフラストラクチャの制限があっても、比較的カラフルな画像を可能にし、データサイズを管理可能な状態に保ちました。

GIF87形式は、カラーモデル以外にも、いくつかの重要な機能を備えています。1つはインターレース機能で、画像を低速接続で段階的にロードできます。画像を上から下にロードするのではなく、インターレースは画像を数回に分けてロードし、それぞれが前回よりも詳細になります。これにより、視聴者は画像のラフなプレビューをすばやく取得でき、初期のワールドワイドウェブでのユーザーエクスペリエンスが大幅に向上しました。

GIF87ファイルの構造は比較的単純で、ヘッダー、論理画面記述子、グローバルカラーテーブル、画像データ、最後にファイルの終わりを示すトレーラーで構成されています。ヘッダーには署名（「GIF87a」）とバージョン情報が含まれています。論理画面記述子は、画像の寸法とグローバルカラーテーブルが使用されているかどうかについての詳細を提供します。グローバルカラーテーブル自体が続き、画像で使用される色の定義が含まれています。画像データセグメントには、画像の開始とサイズに関する情報が含まれ、その後にLZW圧縮ピクセルデータが続きます。最後に、ファイルは1バイトのトレーラーで終了し、ファイルの終わりを示します。

GIF87形式の1つの制限は、アニメーションと透過性をサポートしていないことでした。これらの機能は、後継のGIF89aで導入されました。ただし、これらの機能がなくても、GIF87は初期のWebでロゴ、アイコン、シンプルなグラフィックスに広く使用されていました。この形式は、品質を維持しながら画像を効果的に圧縮する機能により、当時の帯域幅の制約に理想的でした。

GIF87形式の設計のもう1つの側面は、そのシンプルさと実装の容易さです。この形式は読み書きが簡単になるように設計されており、ソフトウェア開発者がアクセスしやすくなっています。この使いやすさは、GIFがWeb上の画像の標準形式となり、ほぼすべての画像編集ソフトウェアとWebブラウザでサポートされるのに役立ちました。GIFの広範な採用は、今日のWebで一般的になっているリッチなマルチメディアエクスペリエンスへの道を切り開いたと言えます。

その利点にもかかわらず、GIF87形式は、特にLZW圧縮アルゴリズムに関して、物議を醸すことなくはありませんでした。LZW圧縮の特許を保有するUnisysは、1990年代半ばに特許権を行使し始めました。この執行は広範な批判につながり、特許の問題に悩まされない代替画像形式の開発を促しました。この論争は、ソフトウェア特許の複雑さとWeb技術の開発への影響を浮き彫りにしました。最終的に、特許は失効し、GIF形式を取り巻く法的問題が緩和されました。

GIF87がWebグラフィックスの開発に与えた影響は過小評価できません。その導入により、カラフルでコンパクトな画像を、誕生したばかりのインターネット上で簡単に共有できるようになりました。テクノロジーが進歩し、新しい形式が登場しましたが、GIF87によって確立された原則は、画像がオンラインで使用される方法に依然として影響を与えています。たとえば、品質を大幅に損なうことなく圧縮を重視することは、最新のWeb標準の基礎です。同様に、カラーパレットの概念は、ファイルサイズと表示機能を最適化しようとする新しい形式でさまざまな形で確認できます。

リリースされてから数十年が経ち、GIF87は、より深い色深度、より小さなファイルサイズ、アニメーションや透過性などの機能を提供するより高度な形式に取って代わられました。PNG（Portable Network Graphics）とWebPはそのような2つの例であり、ロスレス圧縮と、カラーパレットの制限なしにさらに多くの色と透過性をサポートする代替手段を提供します。それにもかかわらず、GIF（GIF87とGIF89aの両方を含む）は、そのシンプルさ、幅広いサポート、アニメーション化されたミームやグラフィックスを通じて文化的な時代精神を捉える独自の能力により、依然として人気があります。

GIF87の開発と影響を振り返ると、そのレガシーは単なる技術仕様やそれが引き起こした論争ではなく、インターネットのビジュアル言語を形作るのに役立った方法にあることは明らかです。この形式の制限はしばしば創造的な課題となり、新しいスタイルのデジタルアートやコミュニケーションにつながりました。デジタル画像で可能なことの境界を押し広げ続けるにつれて、GIF87などの形式の歴史と技術的基盤を理解することは、イノベーション、標準化、ユーザーエクスペリエンスのバランスに関する貴重な教訓を提供します。

JPEG XL（JXL）画像フォーマットは、JPEG、PNG、GIF などの既存のフォーマットの機能を超えることを目指した次世代画像符号化規格です。優れた圧縮効率、品質、機能を提供します。これは、画像圧縮規格の開発に貢献してきた Joint Photographic Experts Group（JPEG）委員会による共同作業の結果です。JPEG XL は、プロフェッショナルな写真から Web グラフィックスまで、幅広いユースケースに対応できるユニバーサル画像フォーマットとして設計されています。

JPEG XL の主な目標の 1 つは、視覚品質を損なうことなくファイルサイズを大幅に削減できる高品質の画像圧縮を提供することです。これは、高度な圧縮技術と最新の符号化フレームワークを組み合わせることで実現されています。このフォーマットはモジュール方式を採用しており、カラースペース変換、トーンマッピング、レスポンシブなリサイズなどのさまざまな画像処理操作を圧縮パイプラインに直接組み込むことができます。

JPEG XL は、Google の PIK と Cloudinary の FUIF（Free Universal Image Format）という 2 つの以前の画像コーデックを基盤として構築されています。これらのコーデックは画像圧縮にいくつかの革新をもたらし、JPEG XL にさらに洗練されて統合されています。このフォーマットはロイヤリティフリーに設計されており、画像の保存と配信に費用効果の高いソリューションを必要とするソフトウェア開発者とコンテンツ制作者の両方にとって魅力的なオプションとなっています。

JPEG XL の圧縮効率の中心にあるのは、非対称数値システム（ANS）と呼ばれる最新のエントロピー符号化技術の使用です。ANS は、画像データの統計的分布を効率的に符号化することで、ほぼ最適な圧縮率を提供する算術符号化の一種です。これにより、JPEG XL は、元の JPEG フォーマットで使用されているハフマン符号化などの従来の方法よりも優れた圧縮を実現できます。

JPEG XL は、人間の視覚認識にさらに適合するように設計された XYB（eXtra Y、Blue-yellow）と呼ばれる新しいカラースペースも導入しています。XYB カラースペースは、人間の目に重要な画像のコンポーネントを優先することで、より効率的な圧縮を可能にします。これにより、ファイルサイズが小さくなるだけでなく、特に微妙な色の変化がある領域で圧縮アーティファクトが少なくなります。

JPEG XL のもう 1 つの重要な機能は、ハイダイナミックレンジ（HDR）とワイドカラージェム（WCG）画像のサポートです。ディスプレイ技術が進化するにつれて、これらの新しいディスプレイが生成できる拡張された明るさと色の範囲を処理できる画像フォーマットの需要が高まっています。JPEG XL の HDR と WCG のネイティブサポートにより、追加のメタデータやサイドカーファイルを使用せずに、最新の画面で画像が鮮やかでリアルに表示されます。

JPEG XL は、プログレッシブデコードも考慮して設計されています。つまり、画像はまだダウンロードされている間は低品質で表示できますが、より多くのデータが利用可能になると品質は徐々に向上します。この機能は、ユーザーのインターネット速度が異なる場合に特に役立ちます。ファイル全体がダウンロードされるのを待たずに画像のプレビューを提供することで、ユーザーエクスペリエンスが向上します。

下位互換性の点では、JPEG XL は「JPEG 再圧縮」と呼ばれる独自の機能を提供します。これにより、既存の JPEG 画像を品質を損なうことなく JPEG XL フォーマットに再圧縮できます。再圧縮された画像はサイズが小さくなるだけでなく、元の JPEG データをすべて保持するため、必要に応じて元の JPEG フォーマットに戻すことができます。これにより、JPEG XL は、元のファイルに戻す機能を維持しながらストレージ要件を大幅に削減できるため、大量の JPEG 画像をアーカイブするための魅力的なオプションになります。

JPEG XL は、Web 上のレスポンシブ画像のニーズにも対応しています。1 つのファイル内に画像の複数の解像度を格納する機能により、Web 開発者はユーザーのデバイスと画面解像度に基づいて最も適切な画像サイズを提供できます。これにより、異なる解像度用の個別の画像ファイルの必要性がなくなり、レスポンシブ Web デザインを作成するプロセスが簡素化されます。

プロのフォトグラファーやグラフィックデザイナー向けに、JPEG XL はロスレス圧縮をサポートしており、元の画像データのすべてのビットが保持されます。これは、医療画像、デジタルアーカイブ、プロフェッショナルな写真編集など、画像の完全性が最優先されるアプリケーションに不可欠です。JPEG XL のロスレスモードも非常に効率的で、PNG や TIFF などの他のロスレスフォーマットと比較してファイルサイズが小さくなることがよくあります。

JPEG XL の機能セットは、GIF や WebP フォーマットと同様にアニメーションのサポートにまで及びますが、圧縮と品質が大幅に向上しています。これにより、Web 上の GIF の適切な代替となり、より広いカラパレットでよりスムーズなアニメーションを提供し、GIF の 256 色の制限はありません。

このフォーマットには、EXIF、XMP、ICC プロファイルなどのメタデータの堅牢なサポートも含まれており、圧縮中に画像に関する重要な情報が保持されます。このメタデータには、カメラの設定、著作権情報、カラーマネジメントデータなどの詳細を含めることができ、プロフェッショナルな使用とデジタル遺産の保存の両方に不可欠です。

セキュリティとプライバシーも JPEG XL の設計で考慮されています。このフォーマットは実行可能コードを含めることを許可しないため、画像を介して悪用される可能性のあるセキュリティの脆弱性のリスクが軽減されます。さらに、JPEG XL は機密メタデータの削除をサポートしており、オンラインで画像を共有するときのユーザーのプライバシーを保護するのに役立ちます。

JPEG XL は、新しい機能やテクノロジーが導入されたときにサポートを拡張できる柔軟なコンテナーフォーマットを備えており、将来に対応するように設計されています。これにより、このフォーマットは変化する要件に適応し、今後何年にもわたってユニバーサル画像フォーマットとして機能し続けることができます。

採用に関しては、JPEG XL はまだ初期段階であり、Web ブラウザ、オペレーティングシステム、画像編集ソフトウェアへのサポートを統合するための取り組みが継続されています。より多くのプラットフォームがこのフォーマットを採用するにつれて、効率、品質、機能の向上を組み合わせた、古い画像フォーマットの代替として注目を集めることが期待されています。

結論として、JPEG XL は画像圧縮技術における大きな進歩を表しています。高い圧縮効率、最新の画像機能のサポート、下位互換性の組み合わせにより、画像の保存と送信の新しい標準となる強力な候補となっています。このフォーマットが広く採用されるにつれて、デジタル画像の作成、共有、消費の方法を変革し、誰もがよりアクセスしやすく、楽しめるものにする可能性があります。