JPGlerden JXLlere dönüştür

JPEG (Ortak Fotoğraf Uzmanları Grubu) görüntü formatı, yaygın olarak JPG olarak bilinir, dijital görüntüler için, özellikle dijital fotoğrafçılıkla üretilen görüntüler için yaygın olarak kullanılan kayıplı bir sıkıştırma yöntemidir. Sıkıştırma derecesi ayarlanabilir ve bu da depolama boyutu ve görüntü kalitesi arasında seçilebilir bir denge sağlar. JPEG tipik olarak görüntü kalitesinde çok az algılanabilir kayıpla 10:1 sıkıştırma elde eder.

JPEG sıkıştırması bir dizi görüntü dosyası formatında kullanılır. JPEG/Exif, dijital kameralar ve diğer fotoğrafik görüntü yakalama cihazları tarafından kullanılan en yaygın görüntü formatıdır; JPEG/JFIF ile birlikte, World Wide Web'de fotoğrafik görüntüleri depolamak ve iletmek için en yaygın formattır. Bu format varyasyonları genellikle ayırt edilmez ve basitçe JPEG olarak adlandırılır.

JPEG formatı, daha yüksek hesaplama karmaşıklığıyla daha iyi sıkıştırma verimliliği sunan daha yeni bir standart olan JPEG/Exif, JPEG/JFIF ve JPEG 2000 dahil olmak üzere çeşitli standartları içerir. JPEG standardı karmaşıktır, çeşitli parçaları ve profilleri vardır, ancak en yaygın olarak kullanılan JPEG standardı, çoğu insanın 'JPEG' görüntüleri derken bahsettiği temel JPEG'dir.

JPEG sıkıştırma algoritması, özünde ayrık kosinüs dönüşümü (DCT) tabanlı bir sıkıştırma tekniğidir. DCT, ayrık Fourier dönüşümüne (DFT) benzer, ancak yalnızca kosinüs fonksiyonlarını kullanan Fourier ile ilgili bir dönüşümdür. DCT, sinyalin çoğunu spektrumun düşük frekans bölgesinde yoğunlaştırma özelliğine sahip olduğu için kullanılır ve bu da doğal görüntülerin özellikleriyle iyi bir şekilde ilişkilidir.

JPEG sıkıştırma işlemi birkaç adımı içerir. Başlangıçta, görüntü orijinal renk uzayından (genellikle RGB) YCbCr olarak bilinen farklı bir renk uzayına dönüştürülür. YCbCr renk uzayı, görüntüyü parlaklık seviyelerini temsil eden bir parlaklık bileşeni (Y) ve renk bilgilerini temsil eden iki renk bileşeni (Cb ve Cr) olmak üzere ayırır. Bu ayrım faydalıdır çünkü insan gözü renge göre parlaklıktaki değişikliklere karşı daha hassastır ve bu da algılanan görüntü kalitesini önemli ölçüde etkilemeden renk bileşenlerinin daha agresif bir şekilde sıkıştırılmasına olanak tanır.

Renk uzayı dönüşümünden sonra görüntü, tipik olarak 8x8 piksel boyutunda bloklara bölünür. Ardından her blok ayrı ayrı işlenir. Her blok için, uzamsal alan verilerini frekans alanı verilerine dönüştüren DCT uygulanır. Bu adım, doğal görüntülerin yüksek frekanslı bileşenlerden daha önemli olan düşük frekanslı bileşenlere sahip olma eğiliminde olması nedeniyle görüntü verilerini sıkıştırmaya daha uygun hale getirdiği için çok önemlidir.

DCT uygulandıktan sonra, ortaya çıkan katsayılar nicelenir. Nicelleme, büyük bir giriş değerleri kümesini daha küçük bir kümeye eşleme işlemidir ve bunları depolamak için gereken bit sayısını etkili bir şekilde azaltır. Bu, JPEG sıkıştırmasındaki birincil kayıp kaynağıdır. Nicelleme adımı, her DCT katsayısına ne kadar sıkıştırma uygulanacağını belirleyen bir nicelleme tablosu tarafından kontrol edilir. Nicelleme tablosunu ayarlayarak kullanıcılar görüntü kalitesi ve dosya boyutu arasında denge kurabilir.

Nicellemeden sonra, katsayılar, bunları artan frekansa göre sıralayan zikzak taramasıyla doğrusallaştırılır. Bu adım önemlidir çünkü nicellemeden sonra sıfır veya sıfıra yakın olma olasılığı daha yüksek olan düşük frekanslı katsayıları ve yüksek frekanslı katsayıları gruplar. Bu sıralama, kayıpsız sıkıştırma olan entropi kodlamasının bir sonraki adımını kolaylaştırır.

Entropi kodlaması, nicelenmiş DCT katsayılarında uygulanan kayıpsız bir sıkıştırma yöntemidir. JPEG'de kullanılan en yaygın entropi kodlama biçimi Huffman kodlamasıdır, ancak aritmetik kodlama da standart tarafından desteklenmektedir. Huffman kodlaması, daha sık görülen öğelere daha kısa kodlar ve daha az sık görülen öğelere daha uzun kodlar atayarak çalışır. Doğal görüntülerin, özellikle yüksek frekans bölgesinde nicellemeden sonra birçok sıfır veya sıfıra yakın katsayıya sahip olma eğiliminde olması nedeniyle, Huffman kodlaması sıkıştırılmış verilerin boyutunu önemli ölçüde azaltabilir.

JPEG sıkıştırma işlemindeki son adım, sıkıştırılmış verileri bir dosya formatında depolamak içindir. En yaygın format, sıkıştırılmış verilerin ve nicelleme tabloları ve Huffman kod tabloları gibi ilişkili meta verilerin, çok çeşitli yazılımlar tarafından kodunun çözülebileceği bir dosyada nasıl temsil edileceğini tanımlayan JPEG Dosya Değişim Formatı (JFIF)'dir. Bir diğer yaygın format ise dijital kameralar tarafından kullanılan ve kamera ayarları ve sahne bilgileri gibi meta verileri içeren Değiştirilebilir görüntü dosyası formatıdır (Exif).

JPEG dosyaları ayrıca dosyadaki belirli parametreleri veya eylemleri tanımlayan kod dizileri olan işaretleyiciler içerir. Bu işaretleyiciler bir görüntünün başlangıcını, bir görüntünün sonunu gösterebilir, nicelleme tablolarını tanımlayabilir, Huffman kod tablolarını belirtebilir ve daha fazlasını yapabilir. İşaretleyiciler, sıkıştırılmış verilerden görüntüyü yeniden oluşturmak için gerekli bilgileri sağladıkları için JPEG görüntüsünün doğru şekilde kodunun çözülmesi için çok önemlidir.

JPEG'nin temel özelliklerinden biri, kademeli kodlamayı desteklemesidir. Kademeli JPEG'de görüntü, her biri görüntü kalitesini artıran birden fazla geçişte kodlanır. Bu, dosya hala indirilirken görüntünün düşük kaliteli bir sürümünün görüntülenmesine olanak tanır ve bu özellikle web görüntüleri için faydalı olabilir. Kademeli JPEG dosyaları genellikle temel JPEG dosyalarından daha büyüktür, ancak yükleme sırasında kalitedeki fark kullanıcı deneyimini iyileştirebilir.

Yaygın kullanımına rağmen JPEG'nin bazı sınırlamaları vardır. Sıkıştırmanın kayıplı doğası, görüntünün görünür kareler gösterebileceği engelleme ve kenarların sahte salınımlarla birlikte olabileceği 'çınlama' gibi eserlere yol açabilir. Bu eserler daha yüksek sıkıştırma seviyelerinde daha belirgindir. Ek olarak, JPEG, keskin kenarları veya yüksek kontrastlı metni olan görüntüler için uygun değildir, çünkü sıkıştırma algoritması kenarları bulanıklaştırabilir ve okunabilirliği azaltabilir.

Orijinal JPEG standardının bazı sınırlamalarını gidermek için JPEG 2000 geliştirildi. JPEG 2000, daha iyi sıkıştırma verimliliği, kayıpsız sıkıştırma desteği ve daha geniş bir görüntü türü yelpazesini etkili bir şekilde işleme yeteneği dahil olmak üzere temel JPEG'ye göre çeşitli iyileştirmeler sunar. Ancak JPEG 2000, büyük ölçüde artan hesaplama karmaşıklığı ve bazı yazılımlarda ve web tarayıcılarında destek eksikliği nedeniyle orijinal JPEG standardına kıyasla yaygın olarak benimsenmedi.

Sonuç olarak, JPEG görüntü formatı, fotoğrafik görüntüleri sıkıştırmak için karmaşık ancak verimli bir yöntemdir. Yaygın olarak benimsenmesi, görüntü kalitesini dosya boyutu ile dengelemedeki esnekliğinden kaynaklanmaktadır ve bu da onu web grafiklerinden profesyonel fotoğraflara kadar çeşitli uygulamalar için uygun hale getirmektedir. Sıkıştırma eserlerine karşı duyarlılık gibi dezavantajları olsa da, kullanım kolaylığı ve çok çeşitli cihazlarda ve yazılımlarda desteği, onu günümüzde kullanılan en popüler görüntü formatlarından biri haline getirmektedir.

JPEG XL (JXL) görüntü formatı, JPEG, PNG ve GIF gibi mevcut formatların yeteneklerini aşmayı amaçlayan, üstün sıkıştırma verimliliği, kalite ve özellikler sunan yeni nesil bir görüntü kodlama standardıdır. Görüntü sıkıştırma standartlarının geliştirilmesinde etkili olan Ortak Fotoğraf Uzmanları Grubu (JPEG) komitesinin işbirliğinin bir sonucudur. JPEG XL, profesyonel fotoğrafçılıktan web grafiklerine kadar çok çeşitli kullanım durumlarını ele alabilen evrensel bir görüntü formatı olarak tasarlanmıştır.

JPEG XL'in temel hedeflerinden biri, görsel kaliteyi düşürmeden dosya boyutlarını önemli ölçüde azaltabilecek yüksek kaliteli görüntü sıkıştırması sağlamaktır. Bu, gelişmiş sıkıştırma teknikleri ve modern bir kodlama çerçevesinin birleşimiyle elde edilir. Format, renk uzayı dönüşümleri, ton eşleme ve duyarlı yeniden boyutlandırma gibi çeşitli görüntü işleme işlemlerini doğrudan sıkıştırma işlem hattına dahil etmesine olanak tanıyan modüler bir yaklaşım kullanır.

JPEG XL, Google'ın PIK ve Cloudinary'nin FUIF (Free Universal Image Format) adlı iki önceki görüntü kodekinin temelleri üzerine inşa edilmiştir. Bu kodekler, görüntü sıkıştırmasında daha sonra JPEG XL'e entegre edilen ve daha da geliştirilen çeşitli yenilikler getirmiştir. Formatın telifsiz olması, görüntü depolama ve dağıtımı için uygun maliyetli bir çözüm gerektiren hem yazılım geliştiricileri hem de içerik oluşturucuları için onu çekici bir seçenek haline getirmektedir.

JPEG XL'in sıkıştırma verimliliğinin merkezinde, asimetrik sayı sistemleri (ANS) adı verilen modern bir entropi kodlama tekniğinin kullanımı yer alır. ANS, görüntü verilerinin istatistiksel dağılımını verimli bir şekilde kodlayarak neredeyse optimum sıkıştırma oranları sağlayan bir aritmetik kodlama biçimidir. Bu, JPEG XL'in orijinal JPEG formatında kullanılan Huffman kodlaması gibi geleneksel yöntemlerden daha iyi sıkıştırma elde etmesini sağlar.

JPEG XL ayrıca, insan görsel algısıyla daha iyi uyumlu olacak şekilde tasarlanmış XYB (eXtra Y, Blue-yellow) adında yeni bir renk uzayı sunar. XYB renk uzayı, insan gözü için daha önemli olan bir görüntünün bileşenlerine öncelik vererek daha verimli sıkıştırma sağlar. Bu, yalnızca daha küçük dosya boyutlarına sahip değil, aynı zamanda özellikle ince renk değişimlerinin olduğu alanlarda daha az sıkıştırma artefaktı gösteren görüntülerle sonuçlanır.

JPEG XL'in bir diğer önemli özelliği, yüksek dinamik aralık (HDR) ve geniş renk gamı (WCG) görüntülerine destek vermesidir. Ekran teknolojileri geliştikçe, bu yeni ekranların üretebileceği geniş parlaklık ve renk aralığını işleyebilen görüntü formatlarına olan talep artmaktadır. JPEG XL'in HDR ve WCG için yerel desteği, ek meta verilere veya yan dosyalara gerek kalmadan görüntülerin en son ekranlarda canlı ve gerçeğe yakın görünmesini sağlar.

JPEG XL ayrıca kademeli kod çözme düşünülerek tasarlanmıştır. Bu, bir görüntünün indirilmeye devam ederken daha düşük kalitede görüntülenebileceği ve daha fazla veri kullanılabilir hale geldikçe kalitenin kademeli olarak artabileceği anlamına gelir. Bu özellik, kullanıcıların değişken internet hızlarına sahip olabileceği web taraması için özellikle kullanışlıdır. Tüm dosyanın indirilmesini beklemeden görüntünün bir önizlemesini sağlayarak daha iyi bir kullanıcı deneyimi sunar.

Geriye dönük uyumluluk açısından JPEG XL, "JPEG yeniden sıkıştırma" adı verilen benzersiz bir özellik sunar. Bu, mevcut JPEG görüntülerinin kalitede herhangi bir ek kayıp olmadan JPEG XL formatına yeniden sıkıştırılmasına olanak tanır. Yeniden sıkıştırılmış görüntüler yalnızca daha küçük boyutlu olmakla kalmaz, aynı zamanda tüm orijinal JPEG verilerini de korur, bu da gerekirse orijinal JPEG formatına geri dönüştürülebilecekleri anlamına gelir. Bu, JPEG XL'i büyük JPEG görüntü koleksiyonlarını arşivlemek için çekici bir seçenek haline getirir, çünkü orijinal dosyalara geri dönme yeteneğini korurken depolama gereksinimlerini önemli ölçüde azaltabilir.

JPEG XL ayrıca web üzerinde duyarlı görüntülere olan ihtiyacı da karşılar. Tek bir dosya içinde bir görüntünün birden fazla çözünürlüğünü depolama özelliğiyle web geliştiricileri, kullanıcının cihazına ve ekran çözünürlüğüne göre en uygun görüntü boyutunu sunabilir. Bu, farklı çözünürlükler için ayrı görüntü dosyalarına olan ihtiyacı ortadan kaldırır ve duyarlı web tasarımları oluşturma sürecini basitleştirir.

Profesyonel fotoğrafçılar ve grafik tasarımcılar için JPEG XL, orijinal görüntü verilerinin her bir bitinin korunduğunu garanti eden kayıpsız sıkıştırmayı destekler. Bu, görüntü bütünlüğünün çok önemli olduğu tıbbi görüntüleme, dijital arşivler ve profesyonel fotoğraf düzenleme gibi uygulamalar için çok önemlidir. JPEG XL'in kayıpsız modu da oldukça verimlidir ve genellikle PNG veya TIFF gibi diğer kayıpsız formatlara kıyasla daha küçük dosya boyutlarıyla sonuçlanır.

JPEG XL'in özellik seti, GIF ve WebP formatlarına benzer şekilde animasyon desteğini içerecek şekilde genişletilmiştir, ancak çok daha iyi sıkıştırma ve kalite ile. Bu, onu web üzerindeki GIF'ler için uygun bir yedek haline getirir ve GIF'in 256 renk sınırlamasının kısıtlamaları olmadan daha geniş bir renk paletiyle daha akıcı animasyonlar sağlar.

Format ayrıca, EXIF, XMP ve ICC profilleri de dahil olmak üzere meta veriler için sağlam destek içerir ve görüntünün önemli bilgilerinin sıkıştırma sırasında korunmasını sağlar. Bu meta veriler, profesyonel kullanım ve dijital mirasın korunması için gerekli olan kamera ayarları, telif hakkı bilgileri ve renk yönetimi verileri gibi ayrıntıları içerebilir.

Güvenlik ve gizlilik de JPEG XL'in tasarımında dikkate alınmıştır. Format, görüntüler aracılığıyla istismar edilebilecek güvenlik açıkları riskini azaltan yürütülebilir kodun eklenmesine izin vermez. Ek olarak, JPEG XL, görüntüleri çevrimiçi paylaşırken kullanıcı gizliliğini korumaya yardımcı olabilecek hassas meta verilerin kaldırılmasını destekler.

JPEG XL, ortaya çıktıkça yeni özelliklere ve teknolojilere destek eklemek için genişletilebilen esnek bir kapsayıcı formatıyla geleceğe uygun olacak şekilde tasarlanmıştır. Bu, formatın değişen gereksinimlere uyum sağlayabilmesini ve önümüzdeki yıllarda evrensel bir görüntü formatı olarak hizmet vermeye devam etmesini sağlar.

Kabul açısından JPEG XL hala erken aşamalarda ve web tarayıcılarına, işletim sistemlerine ve görüntü düzenleme yazılımlarına desteği entegre etme çabaları devam ediyor. Daha fazla platform formatı benimsedikçe, daha iyi verimlilik, kalite ve özellikler sunarak eski görüntü formatlarının yerini alacak bir seçenek olarak ilgi görmesi bekleniyor.

Sonuç olarak JPEG XL, görüntü sıkıştırma teknolojisinde önemli bir ilerlemeyi temsil etmektedir. Yüksek sıkıştırma verimliliği, modern görüntüleme özellikleri desteği ve geriye dönük uyumluluğun birleşimi, onu görüntü depolama ve iletimi için yeni standart olma yolunda güçlü bir aday konumuna getirmektedir. Format daha geniş bir şekilde benimsendikçe, dijital görüntüleri oluşturma, paylaşma ve tüketme şeklimizi dönüştürme potansiyeline sahiptir ve bunları herkes için daha erişilebilir ve keyifli hale getirir.