Neues JPEG-Format für VR, Drohnen und autonome Fahrzeuge

Die Joint Photographic Experts Group (JPEG) hat kürzlich JPEG XS enthüllt. Mit diesem neuen Format verbraucht die Bildkompression weniger Energie, und bessere Bilder lassen sich mit geringer Latenz über Breitbandnetze wie 5G versenden.

JPEG XS soll in Bereichen wie Virtual und Augmented Reality, bei Satellitenbildern, dem autonomen Fahren und in der professionellen Videobearbeitung zum Einsatz kommen.

Warum  spielen die Virtual Reality-Headsets ihren Nutzern oft übel mit? Ein Grund ist die Latenz, die kaum wahrnehmbare Zeit also, die es braucht, damit ein Bild die Kopfbewegung des Anwenders nachvollzieht. Die Joint Photographic Experts Group (JPEG) hat nun einen neuen Kompressionsstandard eingeführt, der dieses Problem lösen helfen soll. Touradj Ebrahimi, ein Professor an der Faculté des Sciences et Techniques de l’Ingénieur (STI) der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne EPFL leitet die dafür zuständige Arbeitsgruppe.

Mit JPEG XS behalten Bilder und Videos eine hohe Qualität mit einem einfacheren und schnelleren und damit energieeffizienteren Kompressionsvorgang. Die komprimierten Dateien sind größer als bisher, aber das sollte Breitbandnetze wie 5G nicht vor Probleme stellen: das Ziel ist, die Dateien zu streamen — und nicht, sie auf Smartphones oder anderen Geräten mit limitiertem Speicher unterzubringen.

Das heißt, dass man mit einem Smartphone, Tablet oder Computer ein HD-Film oder ein Videospiel fast unmittelbar auf einem großen Bildschirm projizieren kann. Es braucht keine Kabel, und die Bildqualität wäre sehr hoch.

Schlauer sein

„Erstmals in der Geschichte der Bildkodierung, komprimieren wir weniger, um die Qualität besser zu bewahren, und wir machen den Prozess schneller und verbrauchen dabei weniger Energie“, sagt Professor Ebrahimi. Die Idee sei es, weniger Ressourcen zu nutzen und sie klüger einzusetzen. Das sei ein echter Paradigmenwechsel.

Die JPEG-Kompression reduziert die Dateigröße von Bildern üblicherweise um den Faktor 10. Die Komprimierung sollte gewährleisten, dass man die Bilder in Kameras speichern und einfach über Kommunikationsnetze teilen konnte. Doch der Prozess musste sich im Hinblick auf neue Anwendungen, effizientere Breitbandnetze und technische Fortschritte weiter entwickeln. Der JPEG XS-Standard komprimiert Dateien nicht weiter als bis auf ein Sechstel ihrer Ausgangsgröße, und er soll das populäre JPEG-Format nicht ersetzen. JPEG XS gehe überhaupt nicht zu Lasten der Qualität, sagt Ebrahimi. Selbst Experten falle es schwer, den Unterschied zwischen Original und komprimierter Datei auszumachen.

Vielseitige Anwendung

JPEG XS könnte sich immer dann bewähren, wenn Bilder und Videos so schnell wie möglich zu versenden sind. Möglich wäre der Einsatz in den „Augen“ von Drohnen und selbstfahrenden Autos, Technologien, bei denen lange Latenzen Gefahren bergen.

Für das neue Format interessiert sich auch die Europäische Raumfahrtagentur ESA. Die stromsparenden Algorithmen wären ein Segen für Raumsonden, die für hochauflösende Fotos mit einer winzigen Energiequelle auskommen müssen. Smartphones und andere Alltagsgeräte mit begrenztem Speicher sind hingegen mit dem klassischen JPEG-Format weiterhin gut bedient.

JPEG XS ist, wie alle früheren JPEG-Formate, open-source. Die Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) in Hollywood zieht JPEG XS als Ausgabeformat in Betracht. Mit JPEG XS könnten die Cutter Bilder von verschiedenen Geräten direkt in ihre Editiersoftware übernehmen, so Ebrahimi. Derzeit fährt jeder Hersteller von Videokameras für High Dynamic Range-Bildverarbeitungsverfahren bei den Formaten eine eigene Schiene. Einzelne Files müssten daher vor der Bearbeitung erst konvertiert werden. JPEG XS als universelles Format soll dort Abhilfe schaffen.

Getestet und für gut befunden

Mit seinem Team hat Professor Ebrahimi über die Koordination der JPEG-Entwicklungsarbeiten hinaus eine neue Evaluierungsmethode vorgestellt, die zeigt, wie gut sich JPEG XS in der Praxis schlägt. Die Tests konnten die gesunde Basis des neuen Formats bestätigen. Die Multimedia-Industrie wartet derzeit auf die endgültige Zulassung durch die Mitgliedsstaaten der International Organization for Standardization (ISO). Ist diese erfolgt, können JPEG-XS-basierte Produkte und Dienste auf den Markt kommen.

In naher Zukunft, ist sich Ebrahimi sicher, werde JPEG XS in professionellen Disziplinen wie Filmschnitt, Bildern aus der Raumfahrt und professionellen Kameras Anwendung finden. Die Consumer-Elektronik werde folgen, einschließlich selbstfahrender Autos, Virtual und Augmented Reality und Drahtlosverbindungen zwischen Multimediageräten und TV-Bildschirmen oder Projektoren. „Um JPEG XS verwenden zu können, werden die Endanwender über die nächste Generation von Geräten verfügen müssen. Im Hinblick auf die Software werden sie wohl nur ein Update fahren müssen, wie sie es sowieso von Zeit zu Zeit am Rechner oder Smartphone tun.“

Touradj Ebrahimi, Professor an der Faculté des Sciences et Techniques de l’Ingénieur (STI) der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne EPFL leitet Arbeitsgruppe zu JPEG XS. Bild: Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne