رمزگشایی از HEIF؛ فرمت جدید اپل برای ذخیره‌سازی تصاویر

در سال ۱۹۹۲ مقارن با انتخاب بیل کلینتون به‌عنوان رئیس‌جمهور آمریکا و انتشار ویندوز ۳.۱ توسط مایکروسافت، فرمت تصویری JPEG متولد شد. دو اتفاق نخست بیشتر برای مورخان حائز اهمیت است؛ اما پس از گذشت یک ربع قرن، JPEG هنوز هم بخشی جدایی‌ناپذیر از زندگی روزمره همه ما است.

می‌توان ابداع این فرمت تصویری را دستاوردی چشم‌گیر برای صنعت رایانه تلقی کرد. با این حال، به نظر می‌آید که اپل قرار است به دوران حکمرانی JPEG خاتمه بدهد.

جواب منفی است. مسائل مرتبط با سازگاری و سایر عوامل، دورنمای HEIF را در هاله‌ای از ابهام قرار داده است. اما اپل در صنعت کامپیوتر از قدرتی تعیین‌کننده برخوردار است و اگر بتواند جای پای HEIF را در این صنعت محکم کند، ما نه‌تنها می‌توانیم در فضای ذخیره‌سازی تصاویر صرفه‌جویی کنیم، بلکه قادر خواهیم بود که از تصاویر متحرک هیجان‌انگیزتر، قابلیت‌های قدرتمندتر برای ویرایش تصاویر و حتی تحقق وعده‌های مربوط به واقعیت افزوده نیز بهره‌مند شویم.

در ادامه برای درک بهتر این مسئله به موشکافی HEIF می‌پردازیم.

چرا توجه به HEIF مهم است؟

منحنی آبی‌رنگ میزان جست‌وجوی کلمه HEIF را در گوگل ترندز نشان می‌دهد که همزمان با برگزاری کنفرانس WWDC افزایش قابل ملاحظه‌ای یافته است. منحنی‌های قرمز و زرد هم به ترتیب به میزان جست‌وجوی کلمات JPEG و WebP اشاره دارند.

فرمت یک فایل تصویری چیست؟

فرمت یک فایل تصویری یک روش استاندارد برای ذخیره و مشاهده تصاویر توسط کامپیوترها است. در واقع با استفاده از این قالب فراگیر، شما می‌توانید با یک گوشی اندرویدی عکس بگیرید و آن را با یک کامپیوتر ویندوزی با دوستان خود به اشتراک بگذارید. JPEG برای چند دهه پادشاه بلامنازع قلمرو فرمت‌های تصویری بوده و هر دستگاه رایانشی از کامپیوتر گرفته تا گوشی و تبلت می‌تواند فایل‌های آن را بخواند. اما HEIF تازه از راه رسیده و هنوز بسیاری از دستگاه‌ها نمی‌دانند که چگونه باید با آن مواجه شوند. برای این دستگاه‌ها، مواجهه با یک فایل HEIF درست مانند فردی است که وارد کشور جدیدی شده که از صحبت به زبان اهالی آن عاجز است.

HEIF چه مزایایی دارد؟

بزرگ‌ترین مزیت HEIF فشرده‌سازی داده‌ها است. با فشرده‌سازی نسخه اصلی و باکیفیت تصاویر می‌توان تعداد بیشتری از آن‌ها را در گوشی ذخیره کرد و با صرفه‌جویی در مصرف داده شبکه، آن‌ها را با خیالی آسوده‌تر با دیگران به اشتراک گذاشت.

تصاویر HEIF، نصف تصاویر JPEG فضای حافظه را اشغال می‌کنند و در عین حال، با اندازه‌ای مشابه با آن‌ها تصاویری شفاف‌تر، دقیق‌تر و با تنوع رنگی بیشتری را ارایه می‌کنند. اینجا می‌توانید نمونه‌های خوبی از تصاویر HEIF نوکیا را مشاهده کنید.

 تصاویر بالا برشی از یک تصویر بزرگتر هستند. همان‌طور که می‌بینید تصویر سمت چپ با فرمت HEIF در مقایسه با تصویر JPEG سمت راست، رنگ‌های غنی‌تری را در معرض دید قرار داده، جلوه طبیعی‌تری دارد و کنتراست آن بیشتر است.

درو گیل، مدیر واحد فناوری بهینه‌سازی تصویر و ویدئو در شرکت Beamr می‌گوید:

از نقطه نظر فناوری، هیچ تردیدی وجود ندارد که HEIF از JPEG بهتر است، چرا که با این فناوری می‌توان به همان کیفیت تصاویر JPEG منتها با تعداد بیت‌های کمتر دسترسی داشت.

HEIF تصاویر را چگونه فشرده‌سازی می‌کند؟

HEIF از یک فناوری فشرده‌سازی ویدئویی با نام HEVC استفاده می‌کند. HEVC مخفف عبارت High Efficiency Video Coding (کدگذاری ویدئویی با بازدهی بالا) است و توسط جمعی از بهترین متخصصان این حوزه که با نام MPEG یا گروه کارشناسان تصویر متحرک شناخته می‌شوند، طراحی شده است. اگر روی تلویزیون، کامپیوتر یا گوشی خود ویدئوهای جاری یا همان استریمینگ را تماشا کرده‌اید، به احتمال زیاد از این فناوری فشرده‌سازی ویدئو استفاده کرده‌اید. در واقع، HEIF تکنیکی برای فشرده‌سازی فریم‌های مجزایی است که یک فایل ویدئویی HEVC را تشکیل می‌دهند.

اپل در کنفرانس WWDC سال جاری به مزیت HEIF مبنی بر صرفه‌جویی در فضای حافظه تاکید زیادی کرده بود.

HEIF تقریبا از روش‌هایی مشابه با فناوری JPEG برای فشرده‌سازی تصاویر استفاده می‌کند؛ اما یک گام از آن جلوتر است. JPEG یک تصویر را به تعدادی بلوک تقسیم‌بندی می‌کند و هر یک از این بلوک‌ها را با استفاده از ترکیبی هوشمندانه از الگوریتم‌های ریاضی فشرده می‌کند. یکی از دلایل برتری HEIF بر JPEG به مقایسه همین بلوک‌ها برمی‌گردد. در واقع اگر یک بلوک، مشابه بلوک دیگر باشد، HEIF تنها تفاوت میان آن دو را ثبت می‌کند و این خود نیاز به فضای ذخیره‌سازی را کاهش می‌دهد. به بیانی ساده‌تر و به‌عنوان مثال HEIF می‌تواند به یک کامپیوتر بگوید:

در این نقطه کافی است از همان بلوک‌های آسمان آبی بگذاری؛ همان بلوک‌هایی که قبلا در تکه بالایی سمت چپ تصویر گذاشته بودی.

اینکه HEIF نیاز به فضای ذخیره‌سازی را به نصف کاهش می‌دهد، یک ترفند بازاریابی مبالغه‌آمیز نیست. در همین راستا کلی تامپسون، مدیر طراحی، مهندسی و محصول سایت 500px طی یک یادداشت وبلاگی نوشته است:

ما در آزمایش‌هایی که انجام دادیم متوجه شدیم که مزیت HEIF تنها کاهش فضای ذخیره‌سازی نیست، بلکه بسته به نوع تصویر ویژگی‌های دیگری از آن را نیز بهبود می‌دهد.

HEIF چگونه می‌تواند به مدرنیزه کردن عکاسی کمک کند؟

مزیت‌های HEIF بسیار فراتر از کاهش فضای ذخیره‌سازی است و سایر بهبودهایی که این فرمت جدید تصویری با خود به ارمغان می‌آورد، بخش بزرگی از چرایی سوق یافتن اپل به سمت استفاده از این فناوری را تشکیل می‌دهد. HEIF را در واقع می‌توان به مخزنی تشبیه کرد که قادر است بیشتر از یک تصویر واحد را در خود نگهداری کند. به این ترتیب، می‌توان یک تصویر متحرک مانند لایو فتوی اپل یا یک سینماگراف را در آن به راحتی ذخیره کرد. علاوه بر این، HEIF می‌تواند مجموعه‌ای از تصاویر را که پشت سر هم گرفته شده‌اند، در خود ذخیره کند؛ هرچند اپل دست‌کم در حال حاضر برای این هدف از HEIF استفاده نمی‌کند. همچنین این فرمت جدید تصویری می‌تواند صوت، ویدئو و اطلاعات متنی را در خود نگه دارد. برای مثال با استفاده از این ویژگی می‌توانید یک کلیپ ویدئویی کوتاه را همراه با متن دلخواه خود در اسنپ‌چت ارسال کنید.

سباستین مارینو-مز، نایب رئیس واحد نرم‌افزار اپل در کنفرانس WWDC با اشاره به HEIF گفته است:

مرز بین تصاویر و ویدئوها روز به روز کمرنگ‌تر می‌شود و بسیاری از آنچه که ما امروزه ضبط می‌کنیم ترکیبی از هردوی این‌ها است.

وقتی اپل از فرمت HEIF‌ برای لایو فتوهای خود استفاده کند، سایر گوشی‌سازها یا توسعه‌دهندگان می‌توانند راحت‌تر آن‌ها را مشاهده کنند. از طرف دیگر اگر سایر سازندگان گوشی هم از ویژگی مشابهی استفاده کنند و تصاویر را با فرمت HEIF ثبت کنند، مشاهده آن‌ها برای کاربران آیفون آسان‌تر خواهد بود.

HEIF همچنین می‌تواند چندین تصویر را از یک منظره کنار هم قرار بدهد، برای مثال شما می‌توانید عکس‌هایی را که در سطوح روشنایی مختلف گرفته‌اید در صورت دلخواه به کمک فناوری HDR به یک تصویر واحد تبدیل کنید. اپل از مزیت‌های این قابلیت خاص استفاده نمی‌کند؛ اما HEIF درها را به روی استفاده از فناوری‌های مختلف تصویربرداری رایانشی از قبیل HDR باز می‌کند. کاربرد دیگر کنار هم قرار گرفتن چند تصویر، امکان ذخیره آن‌ها با نقاط فوکوس متفاوت است؛ چیزی که بعدا می‌تواند برای ایجاد افکت‌های تصویری دلخواه مورد استفاده قرار بگیرد.

HEIF چه کاربردی در واقعیت افزوده دارد؟

HEIF می‌تواند داده‌های اضافه‌ای از تصویر موسوم به نقشه عمقی را در خود ذخیره کند. این دادها در واقع مشخص می‌کنند که هر نقطه از یک منظره در چه فاصله‌ای از دوربین واقع شده است. این دقیقا همان چیزی است که آیفون ۷ پلاس می‌تواند با دوربین‌های دوگانه خود انجام دهد، بنابراین HEIF یک راه سرراست و مستقیم برای استفاده از آن فاصله در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد. اپل از داده‌های یاد شده برای محو کردن پس‌زمینه در حالت عکاسی پرتره استفاده می‌کند؛ اما می‌توان از آن‌ها برای تولید سایر افکت‌های دلخواه نیز استفاده کرد.

مارینو-مز در ادامه صحبت‌هایش در کنفرانس WWDC خطاب توسعه‌دهندگان گفته است:

ما در iOS 11 نقشه عمقی را به‌عنوان بخشی از تصویر در دستگاه ذخیره می‌کنیم و به شما و اپلیکیشن‌هایتان امکان دسترسی به تصاویر و نقشه‌های عمقی مرتبط با آن‌ها را فراهم می‌کنیم تا شما بتوانید آن‌ها را بارگذاری کرده و از آن‌ها برای ساخت افکت‌های تصویری خلاقانه خود استفاده کنید.

نقشه عمقی یاد شده می‌تواند برای واقعیت افزوده که دنیای مجازی و واقعی را با هم ترکیب می‌کند نیز بسیار مفید واقع شود. چرا که برای تولید یک نمای واقعیت افزوده نیاز است که فاصله عناصر یک منظره از دوربین مشخص باشد.

HEIF می‌تواند یک نقشه عمقی از تصویر را نیز ثبت کند. این نقشه میزان فاصله هر یک از عناصر موجود در تصویر را با دوربین مشخص می‌کند. توسعه‌دهندگان می‌توانند از اطلاعات این نقشه برای ایجاد افکت‌های تصویری دلخواه خود استفاده کنند.

جنبه‌های منفی HEIF چیست؟

بزرگ‌ترین مشکل HEIF این است که اکثر دستگاه‌ها و برنامه‌ها نمی‌توانند فایل‌های HEIF را بخوانند. برای مثال فتوشاپ از این فرمت پشتیبانی نمی‌کند. هیچ یک از مرورگرهای وب هم نمی‌توانند فایل‌های HEIF را بخوانند. علاوه بر این جا افتادن و فراگیر شدن یک فرمت جدید تصویری کار چندان ساده‌ای نیست. مایکروسافت JPEG را با فرمت جدیدی موسوم به JPEG XR بهبود بخشیده است، اما نتوانست استفاده از آن را فراگیر کند. فرمت WebP گوگل هم به‌رغم رایج بودن در فضای وب نتوانست پای خود را به محیط‌های دیگر باز کند. حتی گوشی‌های اندرویدی گوگل هم نمی‌توانند عکس‌هایی با فرمت WebP بگیرند.

مشکل دیگر HEIF این است که این فرمت تصویری بر پایه فرمت ویدئویی HEVC توسعه داده شده و به‌کارگیری HEVC هم به صدور مجوز برای استفاده از پتنت‌های گران‌قیمت آن نیاز دارد. این باعث می‌شود که شرکای بالقوه مهم بازار مانند گوگل رغبت چندانی برای استفاده از این فرمت نداشته باشند.

‌

مرورگرهای وب در حال حاضر نمی‌توانند تصاویر HEIF را نشان بدهند. اگر با تصویری با این فرمت مواجه شوید، مرورگر به شما پیشنهاد می‌کند که آن را ذخیره کنید.

نگرانی دیگر پشتیبانی سخت‌افزاری است. دستگاه‌ها تنها با نرم‌افزار خود می‌توانند فایل‌های HEIF را بسازند و آن‌ها را بخوانند؛‌ اما پشتیبانی و شتاب سخت‌افزاری این کار را آسان‌تر و سریع‌تر می‌کند و باعث می‌شود که توان باتری کمتری مصرف شود. مطابق آنچه اپل در مورد HEIF در کنفرانس WWDC گفته است، آیفون‌هایی که از تراشه‌های A9 بهره‌مند هستند، از جمله آیفون‌های ۶ اس و ۶ اس پلاس و مدل‌های بعدی می‌توانند تصاویر HEIF را با شتاب سخت‌افزاری بخوانند. آیفون‌های ۷ و ۷ پلاس نیز به دلیل استفاده از تراشه A10 Fusion شتاب سخت‌افزاری لازم برای ساخت و خوانش تصاویر HEIF را در اختیار کاربران قرار می‌دهند. با فراگیر شدن HEVC هم سایر سازندگان سخت‌افزار از جمله اینتل دست به کار شده‌اند و پردازنده‌هایی را روانه بازار کرده‌اند که از این فرمت ویدئویی پشتیبانی می‌کنند.

اگر بیشتر دستگاه‌ها قادر به خواندن فایل‌های HEIF نیستند، استفاده گسترده اپل از چنین فرمتی، ارسال یک تصویر را از یک دستگاه اپلی به سایر دستگاه‌ها با مشکل مواجه نمی‌کند؟

جواب منفی است. در برخی موارد، مانند ارتباط دو کاربر آیفون از طریق یک اپلیکیشن پیام‌رسان، نرم‌افزار می‌تواند تعیین کند که آیا انتخاب HEIF برای به اشتراک‌گذاری یک تصویر مناسب است یا خیر. اما در برخی موارد دیگر، سیستم‌عامل اپل قادر است تصویر HEIF را به JPEG تبدیل کند.

آیا اپل به آرشیو تصاویر کاربران خود رفته و تمامی عکس‌های JPEG را به HEIF تبدیل می‌کند؟

جواب منفی است. تبدیل تصاویر از فرمتی مانند JPEG به سایر فرمت‌ها باعث افت کیفیت تصاویر می‌شود. اپل از HEIF فقط برای تصاویر جدید استفاده خواهد کرد. این بدان معناست که شما تنها می‌توانید برای عکس‌های جدید از مزیت صرفه‌جویی در فضای ذخیره‌سازی بهره‌مند شوید.

آیا پس از این شاهد نام‌هایی از قبیل myphoto.heif در آیفون خواهیم بود؟

چرا که نه! البته فعلا می‌توانید فایل‌هایی با نام myphoto.heic را در آیفون خود مشاهده کنید. بله، HEIC و نه HEIF. اگر کنجکاو هستید که چرا از پسوند HEIC به جای HEIF استفاده شده، دلیلش این است که HEIF می‌تواند با تصاویر ایجاد شده با فناوری‌های مختلف سازگاری داشته باشد؛‌ فناوری‌هایی که امروزه شامل JPEG و HEVC می‌شوند و در آینده نیز ممکن است تکنیک‌های فشرده‌سازی پیشرفته‌تری را نیز در بگیرند. پسوند heic. در نام فایل، فرمتی است که اپل آن را تنها برای عکس‌ها معرفی خواهد کرد و بیانگر این است که فایل مذکور از درون کدگذار HEVC عبور کرده است.

 از آنجا که اکثر دستگاه‌ها و اپلیکیشن‌ها نمی‌توانند تصاویر HEIF را بخوانند، اپل فرمت این تصاویر را پیش از به اشتراک گذاری به JPEG تبدیل می‌کند.

آیا HEIF به عمر JPEG خاتمه می‌دهد؟

به هیچ وجه. حتی اگر HEIF بسیار فراگیر شود، باز هم میلیاردها تصویر JPEG در اینترنت، گوشی‌ها، دوربین‌ها و سایر دستگاه‌ها در گوشه و کنار دنیای دیجیتال به بقای خود ادامه خواهند داد. اگر قرار باشد فرمت‌هایی به جاودانگی دست پیدا کنند، آن‌ها چیزی جز text و JPEG نخواهند بود.