5G時代,jpg圖片真的要完了?


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疫情期間,你大概已經把手機電腦等各種設備裡,曾經在外面浪的照片來回看了好幾遍。這些影像記錄了你的一年四季,喜怒哀樂,每一張都有不同的印記,但它們大多都有一個共同的後綴“.JPG”。未來,這個名字很可能會變成了“.HEIC”。


HEIF的全稱是“High Efficiency Image Format”,高效率圖片格式。


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這些都是HEIF格式的圖片,是不是感覺這些圖片比JPG更牛叉?好像並沒有。那它為什麼會取代我們用了這麼多年的JPG呢?

要回答這個問題,還得從數字圖像說起。數字圖像的雛形出現在報業。1920年,兩位英國人巴多羅買(Harry G. Bartholomew )和麥克法蘭(Maynard D. McFarlane)發明了一套叫Bartlane的電纜圖片傳輸系統。


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傳輸流程是先在傳輸端對圖像進行編碼,然後通過海底電纜傳到接收端,再用特殊的打印設備重構這張圖。這些全損畫質的圖就是Bartlane傳輸系統的作品。


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但是,它把新聞圖片從倫敦傳到紐約的時間從一週多減少到了3個小時,這維護了新聞的尊嚴。


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一直到1950年,美國麻省理工學院製造的第一臺配有圖形顯示器的電子計算機——旋風I號(Whirlwind I)誕生後,數字圖像才和電腦扯上關係。


1957年,美國計算機科學家Russell Kirsch用計算機掃描的三個月大兒子的膠片底片,成為世界上第一張真正意義上的數字圖片。


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之後,數字圖像技術搭上了計算機技術的順風車,朝著高清無碼風馳電掣。1964年,“旅行者7號”拍攝的圖像經過計算機處理後,可以很清晰地看到月亮之上沒有嫦娥和玉兔。


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當然,圖片越清晰意味著佔的容量越大,前面提到的那張176×176的嬰兒圖片,就已經是當時計算機可以儲存的容量極限。


這裡有必要提一個叫minitel的法式古早網絡,它出現在萬維網之前,為本國用戶提供一些基礎的網上衝浪體驗,比如網購、預訂火車票、查看股票價格、聊天等,資費每分鐘1歐元。下載速度大約每秒0.14KB,也就是說,下載1m的圖大概需要122歐元。


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因此,與minitel問世的同年,國際標準化組織火速成立了聯合圖像專家小組(Joint Photographic Experts Group),在十年後推出了JPEG標準。JPG就是用JPEG標準壓縮後的圖片格式。


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即使現在的手機容量已在TB的邊緣試探,在沒有壓縮的原始圖像面前,也都是浮雲。


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未壓縮圖像的大小跟像素和色彩深度直接相關,色彩深度就是每個像素可能擁有的顏色數,你叫它像素深度、圖像深度都可以。色彩深度越深,能表現的顏色也就越多,佔的存儲空間越大。


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以一張1920*1080的無壓縮真彩圖為例,它的色彩深度為32位,那麼,這張圖片大約等於8M。如果手機裡存的都是這種圖片,那你總插的就不是移動電源,而是移動硬盤。


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壓縮的原理是去除圖片中的重複信息,比如你45度角仰望天空時,不小心切換了後置攝像頭,作品裡大片的藍色就是重複信息,專業術語叫空間冗餘(圖像內部相鄰像素之間存在較多的相關性造成的冗餘)。這時候只需要採樣記錄某些關鍵藍色的像素就行了。JPEG可以把8M大小的圖片壓縮到約200KB。


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憑著業務能力強還不要錢兩大優勢,JPEG在圖片格式屆一直是領頭大哥。回到開頭提到的問題,為什麼JPEG會被名不見經傳的弟弟HEIF取代?當然是業務能力更強了!

HEIF誕生於國際標準化組織下的另外一個小組,動態圖像專家組(Moving Picture Experts Group)。20年前我們經常使用的VCD、DVD裡涉及的MPEG格式就是這個組織的作品。

和JPEG相比,HEIF可以節省兩倍以上的空間。也就是說如果同一張圖用JPEG保存時,大小是10M的話,用HEIF格式,大小可以壓縮到5M,而且畫質不會縮水。


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JPEG與HEIF的畫質在圖片壓縮較高的情況下對比更明顯


除此之外,HEIF不僅可以存儲靜態圖像、EXIF、深度信息、透明通道等信息,還可以存儲動畫,甚至視頻音頻等等,長江後浪推前浪,前浪被拍死在沙灘上,GIF、PNG可能被一同幹掉。

HEIF到今年已經7歲了,為啥存在感還是這麼低呢?和之前萬物揀過的Type-C一樣,還是兼容性的問題。除了軟件外,HEIF還需要處理器的硬解支持。對於已經習慣即點即開的用戶來說,要折騰半天才能打開一張從觀感上根本看不出提升的照片,無異於脫褲子放屁。除此之外還有一個重要問題,專利限制。也就是說,要使用這個格式,廠商要支付額外的專利費。不過這對蘋果用戶沒有影響。作為HEIF格式專利池成員,2017年,蘋果iOS11最先支持HEIF格式。


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2017WWDC


三星隨後也加入了HEIF陣營。除了這兩家之外,專利池裡還有華為、佳能、三菱、飛利浦等43 名成員。


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三星 Galaxy S10已支持HEIF

雖然有很多限制條件,但在流媒體時代,HEIF格式的普及是遲早的事兒。21世紀最重要的是什麼?沒錯,是流量!對網站來說就是在保證畫質的前提下,儘可能壓縮視頻和圖片的大小,節省帶寬成本。對用戶來說就是看視頻和刷圖片時,速度越快,用的流量越少越好。

在高清無碼的趨勢下,現在我們用得最多的視頻編碼H.264已經有點捉襟見肘,而且在面對4K以上的分辨率時,H.264只能說聲臣妾做不到。而這些問題,都能隨著HEIF格式的普及被解決。因為HEIF背後是HEVC,高效視頻編碼。它還有一個名字,H.265。和H.264相比,H.265的壓縮率要高出2倍,而且還支持8K和最高300幀視頻的壓縮。


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HEIF的普及對網站和用戶來說,可以說是新時代的多快好省。


就像躺在你抽屜裡的MP3和Walkman一樣,在不遠的未來,記錄了你喜怒哀樂的.jpg會被變成.heic。格式被取代了,但記錄的畫面卻有了更多的維度。


這,是科技帶給人類的溫度。

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