JPEG XS概述

原创于 2025-08-31 21:55:00 发布 · 691 阅读

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JPEG XS 是一种低复杂度、视觉无损（Visually Lossless） 的轻量级图像和视频编码（压缩）标准。它的名字中的 “XS” 代表 “eXtra Speed”（超高速）和 “eXtra Small”（超低复杂度），这完美概括了它的核心特点。

JPEG XS 并非追求极高的压缩率，而是追求极低的编码和解码延迟（通常低于 1 毫秒），同时保持非常高的图像质量。它旨在作为无压缩视频的替代品，用于需要极高实时性的专业领域。

超低延迟（Sub-millisecond Latency）：
- 编码和解码过程非常简单，通常只需要扫描图像的一到几行就能开始处理，无需像传统编码那样等待整个帧或多个帧（GOP）。这使得它的延迟极低，通常远低于 1 毫秒。
视觉无损（Visually Lossless）：
- 从数学上讲，它是有损压缩，但其压缩算法经过精心设计，人眼无法将其与原始未压缩图像区分开来。这对于专业制作至关重要。
低复杂度（Low Complexity）：
- 编码和解码所需的计算资源非常少。这意味着：
  - 功耗低： 适合移动设备、无人机等。
  - CPU/GPU 占用率低： 电脑可以同时处理更多任务。
  - 硬件实现简单、成本低： 可以轻松集成到FPGA、ASIC芯片中。
恒定码率（CBR）与可变码率（VBR）：
- 主要工作在恒定码率（CBR） 模式，这非常有利于在固定带宽的网络上进行稳定传输和预测性能。也支持可变码率（VBR）。
me 帧编码（Intra-Frame Only）：
- 每一帧都是独立编码的，不依赖于前后帧（没有GOP结构）。这避免了帧间编码带来的延迟，也使得视频流的任意一帧都可以被随机访问和编辑，非常适合制作环境。

JPEG XS 解决了无压缩视频和高压缩率视频之间的空白地带，其应用场景非常聚焦于专业领域：

IP 视频制作（ST 2110 环境）：
- 节省带宽： 在基于IP的现场制作（如ST 2110）中，无压缩4K/8K视频需要巨大的网络带宽（可达12 Gbps以上）。JPEG XS 可以在视觉无损的前提下，将其带宽降低到更易管理的水平（如 1-2 Gbps），大大减轻网络交换机压力并降低成本。
- 远距离传输： 在演播室之间或到云端进行实时制作时，JPEG XS 能高效利用光纤等网络资源。
VR/AR 和远程制作：
- 需要将高分辨率、高帧率的视频以极低的延迟从摄像机传输到处理单元或头显设备。JPEG XS 的超低延迟特性至关重要。
无人机和无线传输：
- 在有限的无线链路带宽上，传输高质量、低延迟的现场视频供监控和制作使用。
专业显卡和多屏显示：
- 一块显卡可以通过JPEG XS编码，驱动远超其物理接口数量的显示器，且几乎感觉不到延迟。
云端图形和云游戏：
- 将云端渲染好的画面以最低的延迟编码并传输到用户的终端设备上。

vs. 无压缩视频（SDI / ST 2110）：
- JPEG XS 是替代者。 它提供了近乎相同的质量，但带宽需求显著降低，更适合IP网络。
vs. 高压缩编码（H.264/HEVC/AV1）：
- 是互补关系，非竞争关系。 H.26x 等用于最终分发（如流媒体、广播），追求高压缩率，但延迟高（秒级）、复杂度高。JPEG XS 用于制作和贡献链路，追求低延迟和低复杂度。
vs. SMPTE ST 2110：
- 完美协作。 JPEG XS 流可以被封装在 ST 2110-22 标准中传输。ST 2110-22 是ST 2110的一个子集，它定义了如何将压缩的视频 essence（如JPEG XS）打包到IP网络中，同时保留ST 2110体系的要素分离和精确同步的所有优势。你可以拥有JPEG XS压缩的视频流（2110-22）和无压缩的音频流（2110-30），它们通过PTP保持同步。

与其他格式对比：

特性	JPEG XS	JPEG 2000	H.265/HEVC
延迟	极低	中高	高
压缩率	2:1~6:1	10:1+	20:1+
复杂度	低	高	极高

JPEG XS是什么？ 一种为专业媒体制作设计的视觉无损、超低延迟、低复杂度的轻量级视频编码标准。
它的核心价值？ 在极低的延迟和计算开销下，提供近乎无压缩的质量，并显著降低带宽需求。
它用在哪儿？ 主要应用于IP现场制作、VR/AR、远程制作和任何需要高质量、实时视频传输的专业领域。它不是为了在互联网上流传视频，而是为了在专业设施内部高效“移动”视频。