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JPEG XL (JXL) 影像格式是一種新一代的影像編碼標準，旨在超越 JPEG、PNG 和 GIF 等現有格式的功能，提供優異的壓縮效率、品質和功能。它是聯合影像專家小組 (JPEG) 委員會合作的成果，該委員會在影像壓縮標準的發展中發揮了重要作用。JPEG XL 被設計為一種通用影像格式，可以處理從專業攝影到網路圖形的廣泛使用案例。

JPEG XL 的主要目標之一是提供高品質的影像壓縮，可以在不影響視覺品質的情況下大幅縮小檔案大小。這是透過先進的壓縮技術和現代編碼架構的結合來實現的。該格式採用模組化方法，允許將各種影像處理作業（例如色彩空間轉換、色調對應和回應式調整大小）直接整合到壓縮流程中。

JPEG XL 建立在兩個先前的影像編解碼器的基礎上：Google 的 PIK 和 Cloudinary 的 FUIF（免費通用影像格式）。這些編解碼器在影像壓縮方面引入了多項創新，這些創新已進一步改良並整合到 JPEG XL 中。該格式被設計為免版稅，這使其成為軟體開發人員和需要具成本效益的影像儲存和分發解決方案的內容創作者的誘人選擇。

JPEG XL 壓縮效率的核心是使用一種稱為非對稱數字系統 (ANS) 的現代熵編碼技術。ANS 是一種算術編碼形式，透過有效編碼影像資料的統計分佈，提供近乎最佳的壓縮比。這使 JPEG XL 能夠比傳統方法（例如原始 JPEG 格式中使用的霍夫曼編碼）實現更好的壓縮。

JPEG XL 還引入了一個稱為 XYB（額外 Y、藍黃）的新色彩空間，旨在更好地與人類視覺感知相符。XYB 色彩空間透過優先處理對人眼更重要的影像組成部分，實現更有效的壓縮。這會產生檔案大小較小且壓縮偽像較少的影像，特別是在色彩變化細微的區域。

JPEG XL 的另一個關鍵功能是支援高動態範圍 (HDR) 和廣色域 (WCG) 影像。隨著顯示技術的發展，對於能夠處理這些新顯示器可以產生的擴展亮度和色彩範圍的影像格式的需求日益增加。JPEG XL 對 HDR 和 WCG 的原生支援確保影像在最新的螢幕上看起來生動逼真，而不需要額外的元資料或附加檔案。

JPEG XL 的設計也考慮了漸進式解碼。這表示影像可以在下載時以較低的品質顯示，並且隨著更多資料的可用，品質可以逐漸提升。此功能對於網路瀏覽特別有用，因為使用者可能具有不同的網際網路速度。它透過在不必等待整個檔案下載的情況下提供影像預覽，提供更好的使用者體驗。

在向後相容性方面，JPEG XL 提供了一個稱為「JPEG 重新壓縮」的獨特功能。這允許現有的 JPEG 影像重新壓縮成 JPEG XL 格式，而不會有任何額外的品質損失。重新壓縮的影像不僅大小較小，而且還保留所有原始 JPEG 資料，這表示它們可以在需要時轉換回原始 JPEG 格式。這使得 JPEG XL 成為封存大量 JPEG 影像的誘人選擇，因為它可以在保留還原為原始檔案的能力的同時，大幅減少儲存需求。

JPEG XL 也滿足了網路中回應式影像的需求。透過將影像的多個解析度儲存在單一檔案中的能力，網路開發人員可以根據使用者的裝置和螢幕解析度提供最合適的影像大小。這消除了需要針對不同解析度提供個別影像檔案，並簡化了建立回應式網頁設計的流程。

對於專業攝影師和平面設計師，JPEG XL 支援無損壓縮，這確保原始影像資料的每一個位元都得以保留。這對於影像完整性至關重要的應用程式（例如醫學影像、數位檔案和專業照片編輯）至關重要。JPEG XL 的無損模式也非常有效率，與 PNG 或 TIFF 等其他無損格式相比，通常會產生較小的檔案大小。

JPEG XL 的功能集延伸至包括對動畫的支援，類似於 GIF 和 WebP 格式，但具有更好的壓縮和品質。這使其成為網路中 GIF 的合適替代品，提供更流暢的動畫、更廣泛的色彩範圍，且沒有 GIF 256 色限制的限制。

該格式還包含對元資料的強大支援，包括 EXIF、XMP 和 ICC 設定檔，確保在壓縮過程中保留有關影像的重要資訊。這些元資料可以包括相機設定、版權資訊和色彩管理資料等詳細資訊，這些資訊對於專業用途和數位遺產的保存都是必要的。

安全性與隱私也在 JPEG XL 的設計中受到考量。該格式不允許包含可執行程式碼，這降低了可透過影像加以利用的安全漏洞風險。此外，JPEG XL 支援移除敏感元資料，這有助於在線上分享影像時保護使用者隱私。

JPEG XL 被設計為具有前瞻性，採用靈活的容器格式，可以延伸以支援隨著新功能和技術出現而出現的新功能和技術。這確保該格式可以適應不斷變化的需求，並在未來幾年繼續作為通用影像格式。

在採用方面，JPEG XL 仍處於早期階段，正在持續努力將支援整合到網路瀏覽器、作業系統和影像編輯軟體中。隨著更多平台採用該格式，預計它將作為舊影像格式的替代品而獲得關注，提供效率、品質和功能的綜合提升。

總之，JPEG XL 代表了影像壓縮技術的重大進步。它結合了高壓縮效率、對現代影像功能的支援和向後相容性，使其成為成為影像儲存和傳輸新標準的有力候選者。隨著該格式獲得更廣泛的採用，它有可能改變我們建立、分享和使用數位影像的方式，讓它們對所有人來說更易於取得和享受。