文章更新于 2023 年 10 月
让我们和我们的压缩技术专家Antonin Descampe谈谈吧!
安东宁·德坎普（Antonin Descampe）是intoPIX 的联合创始人intoPIX 自 2005intoPIX JPEG 委员会委员。他将 将JPEG XS 与其他编解码器的区别，以及 JPEG XS 相较于其他现有编解码器的优势。
什么是JPEG XS 它与JPEG 2000、Motion JPEG 以及各种 MPEG 标准有何区别？
JPEG XS 与 JPEG XS 与来自JPEG、MPEG或其他标准化委员会的现有编解码器之间的主要区别在于，其压缩效率并非主要目标。其他编解码器主要关注压缩效率，而忽略了延迟 JPEG XS 以下问题：“我们如何最终取代未压缩的视频？”。
JPEG XS 的目标JPEG XS 因此，JPEG XS的目标是在确保保留无损流所有优势（即互操作性、视觉无损质量、多代鲁棒性、低功耗、编码和解码低延迟、易于实现、芯片占用空间小（无需额外的DDR内存芯片）以及在CPU GPU运行速度快）的同时，支持更高的分辨率、帧率和流数量。
没有其他编解码器 满足同时满足这一系列强大的要求。因此，它可以在各方面与非压缩的 "竞争"，并且
显著减少带宽/视频数据。
我们如何才能最终取代未压缩的视频？
使用JPEG XS 什么样的压缩程度是合理的JPEG XS 对于高清、4K 或 8K 视频，JPEG XS 提供了哪些压缩选项JPEG XS
简而言之，我们可以认为JPEG XS 实现视觉上无损画质时的典型压缩比JPEG XS 10:1。
然而，在确定最大压缩比时，必须考虑到分辨率和内容类型。例如，对于给定的质量水平，自然内容通常会达到较高的压缩比。
此外，"视觉无损质量 "也可以意味着不同的质量等级。在开发过程中，XS已经通过了最严格的质量评估程序（ISO/IEC 29170-2，"视觉无损编码的评估程序"），寻求保证原始图像和压缩后的图像之间 "无法区分的闪烁 "的阈值---这通常被称为 "视觉透明度"。
基于我们的测试，包括不同类型的内容（屏幕内容、计算机生成图像（CGI）和自然图像），我们定义了以下表格。表中较低的压缩比特率定义了玩自然内容的用例，而较高的范围是定义了更复杂的内容或需要完全视觉透明的用例。
| 格式 | XS比特率（低至1bpp | IP 网络 + SDI 映射 |
| 高清720p60 高清1080i60/p30 | 70 - 195 Mbps | 5到14条溪流超过1GbE 50到140条溪流超过10条GbE |
| HD 1080p60 | 150 - 390 Mbps | 2至6条流经1GbE 25至66条流经10条以上GbE |
| 4K 2160p30 | 250 Mbps - 750 Mbps | 1至4个流超过1GbE 3至10个流超过2.5GbE 13至40个流超过10GbE |
| 4K 2160p60 | 500 Mbps - 1.4 Gbps | 1至2个流超过1GbE 1至5个流超过2.5GbE 7至20个流超过10GbE 单个3G-SDI/单个HD-SDI |
| 8K 4320p60 | 2 Gbps - 5,6 Gbps | 1个流经2.5GbE 1至5个流经10GbE 单个3G-SDI/单个6G-SDI/单个12G-SDI |
| 8K 4320p120 | 4 Gbps - 12，8 Gbps | 1到2个数据流超过10GbE 单个6G-SDI/单个12G-SDI |
JPEG XS是专门针对高端视频应用的，如具有广播、直播贡献、虚拟现实应用等。为什么选择XS JPEGXS而不是H.264或H.265？
视频应用，如广播、广播贡献、虚拟现实应用......需要MPEG-4 AVC / H.264或HEVC / H.265所不具备的功能。
JPEG XS 更低 。这使得其实现成本大幅降低，FPGA 极小，且无需在额外的DDR内存芯片中存储帧数据。此外，其编码器和解码器之间的复杂度更为均衡，因此更适合编码器和解码器数量相等的环境。而MPEG-4 AVC/H.264编码器的复杂度则远高于解码器。
就延迟而言，在包含多个编码和解码步骤的live 工作流中使用 MPEG-4 AVC / H.264 和 HEVC / H.265，会导致累计延迟长达数秒。JPEG XS 微秒级延迟 ，因此可在整个live 工作流中全程运行，甚至不会产生单个 MPEG-4 AVC / H.264 编解码步骤所带来的延迟。尽管在“最后一英里”向用户分发内容时需要使用 H.265，但我们在分发前的制作工作流中力求避免任何额外延迟。 除了广播领域外，JPEG XS 的应用还包括需要实时传输的领域，例如自动驾驶系统、KVM 扩展、VR/AR 设备等。超过 100 毫秒的延迟将导致这些应用无法使用（对于自动驾驶汽车而言，甚至可能导致事故）。JPEG XS 的编码和解码总JPEG XS 这一标准，仅不到 1 毫秒。
事实上，JPEG XS不仅针对高端视频应用，而且适用于目前使用非压缩视频的任何地方，需要保持高质量水平，同时又想获得效率的地方--谁不希望这样呢？因此，在移动设备、汽车、电视和其他屏幕等消费类电子产品上，JEPG XS也备受关注。
JPEG XS 现状如何？*
关于标准化进程本身的现状JPEG XS 由 5 个部分JPEG XS ，这些部分的第一版均已发布。
第1部分（核心编码系统）涉及实际的压缩算法，而第2部分（配置文件和缓冲区模型）则定义了若干配置文件，这些配置文件可视为适用于特定应用或内容类型的操作点。在第3部分（传输和容器格式）以及其他标准化工作中，规定了各种文件格式和传输格式，从而能够存储或流式传输一个或JPEG XS （参见下表）。 第4部分（符合性测试）和第5部分（参考软件）处理与符合性测试及参考软件相关的所有内容，旨在支持并指导实现者开发符合规范JPEG XS 。
JPEG XS 的首个版本发布以来，JPEG委员会的工作重点转向了进一步增强和改进XS，以支持新功能和用例。其中最引人注目的是开发了专门用于压缩彩色滤光片阵列（CFA）数据（通常称为拜耳模式）的新编码工具。 这些新工具将使JPEG XS 适合用于涉及图像传感器数据压缩的应用场景，例如汽车行业或专业相机中的应用。 此外，还提供了新的配置文件，以支持 4:2:0 色度采样和数学无损压缩。最初，这些新发展计划作为第 1 部分和第 2 部分的修订，但后来决定改为发布完整的JPEG XS 第二版JPEG XS 共五部分）。
除了这一流程外，标准制定机构与AIMS、VSF、SMPTE、TICO Alliance、IETF等行业组织之间还保持着多项持续的联络。IP Showcase 最近NAB IP Showcase NAB JPEG XS 演讲。多家广播设备供应商已发布了其实现方案，或正在将其整合到即将推出的产品中。
| 项目 | 描述 | 目前的状况 | 笔记 |
|---|---|---|---|
| ISO/IEC211221 21122 | 第一部分：核心编码系统 | 第 2版，2022 年出版 | 第 3版计划于 2024 年第 2 季度推出 |
| ISO/IEC211222 21122 | 第二部分 :剖面图和缓冲模型 | 第 2版，2022 年出版 | 第 3版计划于 2024 年第 3 季度推出 |
| ISO/IEC211223 21122 | 第三部分：运输和集装箱格式 | 第 2版，2022 年出版 | 第 3版计划于 2024 年第 3 季度推出 |
| ISO/IEC211224 21122 | 第四部分：一致性测试 | 第 2版，2022 年出版 | 第 3版计划于 2024 年第 3 季度推出 |
| ISO/IEC211225 21122 | 第五部分：参考软件 | 第 2版，2022 年出版 | 第 3版计划于 2024 年第 3 季度推出 |
| IETF RFC9134 | JPEG XS 有效载荷 | 由IETF有效载荷工作组批准 | 发布的信息 |
| SMPTE ST 2110-22 | ST 2110中的压缩精华 | 发布的信息 | 发布的信息 |
| ISO/IEC 13818-1:2019/AMD1 | 用于JPEG XS的MPEG-2传输流（TS）封装器 | 发布的信息 | 发布的信息 |
| SMPTEST 2124 | 用于JPEG XS的MXF包装盒 | 发布的信息 | 发布的信息 |
| VSF TR-07 | 视频服务工作组关于JPEG XS MPEG-2 TSJPEG XS 的技术建议（SMPTE ） | 发布的信息 | 发布的信息 |
| VSF TR-08 | 视频服务论坛关于JPEG XS SMPTE 传输JPEG XS 的技术建议 | 发布的信息 | 发布的信息 |
| AMWA BCP-006-01 | 支持JPEG XS的 AMWA NMOS | 已出版 (2023) |
* D2021年7月更新的数据和时间表
我们希望这能帮助您更好地了解JPEG XS 及其相对于其他编解码器的优势。 如果您想了解更多关于JPEG XS 信息，欢迎随时联系我们，我们很乐意与您探讨！
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