Cyfrowa fotografia i internetowe obrazy od ponad trzech dekad opierają się na standardzie JPEG. Dziś jego miejsce stopniowo zajmuje nowa generacja kompresji, czyli JPEG XL. Jednym z kluczowych elementów tej technologii jest algorytm kodowania entropijnego ANS, opracowany przez dr. Jarosława Dudę z Wydziału Matematyki i Informatyki UJ. "Kodowanie z UJ" stało się częścią międzynarodowego standardu, który współtworzy współczesną infrastrukturę przetwarzania obrazu.
Trudno wyobrazić sobie współczesny Internet bez grafik i zdjęć. Jeszcze trudniej - bez formatu JPEG, który od początku lat 90. umożliwiał masową dystrybucję fotografii cyfrowej. Rzecz jasna, klasyczny JPEG nie był wówczas jedynym dostępnym rozwiązaniem. Okazał się być jednak opcją przełomową, gdyż jako jedyny oferował kompromis między jakością a rozmiarem pliku, który w realiach ówczesnych łączy internetowych i możliwości sprzętowych miał fundamentalne znaczenie.
W porównaniu z ciężkimi, nieskompresowanymi bitmapami (BMP) oraz bezstratnym, lecz często generującym większe pliki formatem PNG, JPEG zapewniał wystarczającą jakość przy radykalnie mniejszym rozmiarze danych. To właśnie ta proporcja pozwoliła fotografii cyfrowej wyjść poza środowiska specjalistyczne i stać się elementem codziennej komunikacji, dając początek cyfrowej rzeczywistości, która wkrótce miała na trwałe zmienić świat.
Nowe wyzwania epoki danych
Dzisiejsze realia technologiczne wymagają jednak bardziej zaawansowanych narzędzi. Obrazy wyświetlamy na ekranach o bardzo wysokiej rozdzielczości, coraz powszechniejsze stają się treści HDR, a miliardy użytkowników oczekują natychmiastowego dostępu do treści wizualnych. Skala generowanych danych rośnie lawinowo, zaś efektywność kompresji przekłada się nie tylko na wygodę użytkownika, lecz także na koszty infrastruktury i zużycie energii.
Dlatego właśnie w odpowiedzi na te wyzwania powstał JPEG XL, czyli nowoczesny standard kompresji obrazu, który od 2022 roku funkcjonuje jako międzynarodowa norma. Jego celem nie jest jedynie zastąpienie klasycznego JPEG-a, lecz wyznaczenie nowego punktu równowagi między jakością, funkcjonalnością a efektywnością przetwarzania danych. JPEG XL umożliwia zmniejszenie rozmiaru plików nawet o kilkadziesiąt procent względem tradycyjnego JPEG-a przy zachowaniu wyższej jakości wizualnej. Obsługuje także szeroką rozpiętość tonalną (HDR), większe przestrzenie barw, przezroczystość znaną z formatu PNG, animacje oraz progresywne dekodowanie, dzięki któremu obraz stopniowo poprawia swoją jakość w trakcie wczytywania. Co istotne, standard ten wspiera zarówno kompresję stratną (wykorzystywaną w fotografii), jak i bezstratną (istotną w grafice czy archiwizacji). Z perspektywy infrastrukturalnej oznacza to szybsze ładowanie stron internetowych, mniejsze zużycie transferu danych, niższe koszty przechowywania oraz ograniczenie obciążenia energetycznego centrów danych.
ANS, czyli "kodowanie z UJ"
Jednym z kluczowych elementów technologicznych JPEG XL jest algorytm kodowania entropijnego ANS (Asymmetric Numeral Systems). Jego twórcą jest dr Jarosław Duda z Wydziału Matematyki i Informatyki UJ. Kodowanie entropijne stanowi podstawowy etap nowoczesnej kompresji danych. To właśnie ono odpowiada za maksymalne wykorzystanie statystycznej struktury informacji w celu zmniejszenia liczby zapisywanych bitów. Tym samym, ANS łączy wysoką efektywność kompresji z dużą wydajnością obliczeniową, co czyni go szczególnie przydatnym w zastosowaniach wymagających szybkiego przetwarzania danych.
Algorytmy oparte na ANS znalazły zastosowanie w wielu współczesnych systemach kompresji, a sam mechanizm stanowi jeden z filarów standardu JPEG XL. Oznacza to, że rozwiązanie opracowane na Uniwersytecie Jagiellońskim współtworzy dziś globalną infrastrukturę przetwarzania obrazów.
JPEG XL jest stopniowo implementowany w ekosystemach technologicznych. Jest on wspierany przez kluczowe przeglądarki internetowe, został przyjęty w wybranych systemach operacyjnych oraz wskazany jako preferowany format obrazu w standardzie PDF. Znajduje również zastosowanie w obrazowaniu medycznym, gdzie wysoka jakość i efektywność kompresji mają szczególne znaczenie. Co więcej, kodowanie entropijne oparte na ANS stanowi istotny komponent standardu JPEG AI, pierwszego w pełni opartego na sztucznej inteligencji systemu kompresji obrazu (ISO/IEC 6048-1:2025). W ten sposób rozwiązania opracowane na Uniwersytecie Jagiellońskim współtworzą również rozwój technologii przetwarzania obrazu w erze AI.
Lokalna nauka, globalny wpływ
Rozwój współczesnych standardów technologicznych jest efektem współpracy wielu ośrodków badawczych i przemysłowych na całym świecie. Przykład algorytmu ANS i jego zastosowania w JPEG XL pokazuje, że istotny wkład w tę globalną infrastrukturę mogą wnosić również zespoły akademickie. Metoda opracowana na Uniwersytecie Jagiellońskim stała się częścią międzynarodowych rozwiązań wykorzystywanych w systemach kompresji obrazu, które wpływają na sposób przechowywania i przesyłania danych wizualnych. To przykład przenikania się badań podstawowych z praktycznymi zastosowaniami technologicznymi w skali globalnej.
w nagłówku i stopce portalu wykorzystano zdjęcia autorstwa Damiana Króla - DZIĘKUJEMY!
w nagłówku panorama Koniuszy, natomiast w stopce głowice kolumn (wejście na teren kościoła w Proszowicach od strony rynku)
NA SKRÓTY
