Optymalizacja trybu "modular" w formacie JPEG XL

JPEG XL to nowy i przyszłościowy standard kompresji grafiki, którego celem jest zastąpienie starszego standardu JPEG, poprzez osiągnięcie istotnie wyższych współczynników kompresji stratnej (mniej więcej dwukrotnie mniejszy rozmiar plików w porównaniu do JPEG, przy podobnej jakości obrazu) i wprowadzenie wydajniejszych trybów kompresji bezstratnej.JPEG XL jest aktualnie jednym ze wschodzących standardów - wspierany przez oprogramowanie firm takich jak Apple, Adobe, Microsoft i inne - jest na dobrej drodze, aby wejść do powszechnego użytku. Jednak w chwili obecnej liczne eksperymentalne standardy rywalizują o pozycję lidera pod względem popularności, osiągając porównywalną efektywność kompresji oraz zdobywając wsparcie czołowych przedsiębiorstw z branży informatycznej.Ze względu na niepewną aktualnie pozycję JPEG XL na jednym z głównych rynków konsumenckich - przeglądarkach internetowych, w konsekwencji wycofania go z Chromium (silnika przeglądarkowego tworzonego przez Google) - może on znacznie skorzystać na dalszych ulepszeniach.Aby zaadresować kompresję dynamicznie ładowanej zawartości konsumowanej podczas przeglądania stron internetowych, testuję hipotezę postawioną przez dr. Dudę, wykorzystując kontekst pikseli w celu poprawienia współczynnika kompresji trybu modularnego JPEGa XL. W ramach tej pracy wdrażam i testuję kilka podejść, wykorzystując podobieństwa i tendencje występujące w sąsiedztwach enkodowanych pikseli w trybie bezstratnej kompresji.Poprzez modyfikację referencyjnego oprogramowania twórców standardu, implementuję zestaw metod opierający się na teoretycznej pracy dr. Dudy. Prezentuję, że chociaż pierwsze z proponowanych podejść nie osiąga lepszych wyników od referencyjnej implementacji we wszystkich badanych sytuacjach, to może ono poprawić współczynnik kompresji trybu modular JPEG XL o około 2,8% w przypadku użytych zestawów danych. Jednocześnie analizuję drugie rozwiązanie, które wykazuje obiecujące cechy w przypadku obrazów o wysokiej rozdzielczości.

JPEG XL is a new and modern graphic compression standard. It aims to replace the aged JPEG standard by achieving far greater compression ratios (approximately halving the file sizes compared to JPEG at similar quality) and introducing more efficient lossless compression modes.JPEG XL is currently one of the newest emerging standards - supported by software from companies such as Apple, Adobe, Microsoft and others - and is well on its way to becoming widely used. However, many other experimental standards are currently competing to become the leader in terms of popularity, achieving comparable compression efficiency and gaining support from major IT companies. Given the currently uncertain position of JPEG XL in one of the main consumer markets - web browsers, as a consequence of its support being withdrawn from Chromium (the browser engine created by Google) - it could benefit greatly from further improvements.To target the dynamically loaded content often consumed during web browsing, I test a hypothesis made by Dr Duda by leveraging the pixel context to achieve higher compression ratios. In the course of this thesis, I implement and benchmark multiple approaches, exploiting the statistical redundancies of pixel values.By modifying the standard's authors' reference software, I implemented a set of methods based on Dr. Duda's theoretical work. I show that although the first proposed approach does not outperform the reference implementation in all tested situations, it can improve the compression ratio of modular JPEG XL by about 2.8%. At the same time, the second solution requires further investigation but manifests promising characteristics when used on high-resolution images.