우리가 매일 같이 찍는 사진은 디지털 사진으로 0과 1의 숫자를 뭉친 데이터입니다. 필름 시절이라면 사진은 중요한 행사나 기념일이나 여행 갔을 때 기록하기 위해서 촬영하는 정말 아껴서 촬영해야 했습니다. 그러나 디지털 시대에는 그런 고민할 필요가 없습니다. 무한 복제가 가능하고 저렴한 카메라를 매일 같이 들고 다닙니다. 사진 홍수 시대라고 할 수 있죠.
그러나 이 디지털 사진도 해상도가 높아질수록 파일 용량이 늘어나게 되고 늘어난 사진 용량은 스마트폰과 PC와 서버에 부담감을 줍니다. 따라서 해상도가 높고 해상력도 좋으면서도 적은 사진 용량을 필요로 하게 되었습니다. 그래서 나온 것이 JPG 또는 JPEG입니다.
JPG는 무엇인가?
JPG는 Joint Photographic Experts Group의 약자로 디지털 사진을 압축한 압축 파일입니다. 압축률을 조절할 수 있는 등 우리가 사용하는 대부분의 사진들이 JPG입니다. 자세한 기술적 설명은 하지 않겠지만 간단하게 소개하면 우리 눈은 밝고 어두움 즉 명암 대비는 잘 판별하지만 색상 구분을 아주 잘하지는 못합니다.
이런 눈의 원리를 이용해서 명암은 그대로 두고 색은 근처의 비슷한 색을 뭉쳐서 비슷한 색으로 만듭니다. 그래도 눈은 잘 눈치채지 못합니다. 물론 너무 많이 뭉치면 사진의 픽셀이 느껴지게 되죠 즉 계조가 떨어지게 됩니다. 그러나 눈이 모를 정도로 근처의 색을 뭉칩니다. 이 뭉치는 과정에서 사진 데이터량이 줄어들게 됩니다.
자세한 내용은 유튜브 영상을 참고하세요. 아주 잘 정리된 영상입니다.
JPG와 JPEG의 차이는?
결론부터 말하면 같습니다. JPG나 JPEG는 동일합니다. 단지 E가 있냐 없냐 차이인데 왜 차이가 났냐면 운영체재 차이 때문입니다. UNIX와 MAC에서는 JPEG로 확장자를 4자로 표기할 수 있었지만 윈도의 전신인 MS-DOS는 8.3 파일명 규칙이 있었습니다. 파일명은 8 자, 파일은 3자까지만 가능했죠.
JPEG를 다 표기하지 못하다 보니 E를 뺀 JPG가 되고 이걸 윈도우 초기 모델까지 사용합니다. 지금은 파일 규칙 필요 없지만 여전히 관습적으로 사용합니다. JPEG나 JPG나 같은 파일입니다. 그래서 JPEG 사진 확장자를 JPG로 변경해도 사진 보는 데는 아무런 문제가 없습니다.
차세대 이미지 파일 형식 JPEG XL 압축율이 AVIF보다 좋다
디지털 사진은 0과 1의 조합입니다. 사진 데이터 속의 내용을 해석한 후 모니터의 픽셀을 켜고 끄거나 액정을 이용해서 빛의 강도를 조절하고 RGB 서브픽셀로 색과 명암을 표현합니다. 따라서 데이터가 적으면 해상도도 화질도 떨어집니다. 이런 사진을 1초에 24장에서 60장 정도로 이어 붙이면 동영상이 됩니다. 동영상이 얼마나 용량이 높은지 우리는 잘 경험하고 있습니다.
이런 영상의 용량을 줄이기 위해서 전 세계에서 노력하고 있고 사진도 마찬가지입니다. 그래서 요즘 차세대 코덱 전쟁이 벌어지고 있고 궁극적인 목적은 화질은 더 개선하면서도 용량은 줄이려는 노력을 하고 있습니다.
이 차세대 코덱의 목표중 하나가 25년간 군림한 JPEG를 몰아내는 겁니다. JPEG의 문제점은 많죠. 투명화 기능이 없어서 GIF로 해야 배경이 투명해집니다. 게다가 8비트로 표현을 하기에 계조도 좋지 못합니다. 이에 JPG가 가진 왕좌의 자리를 잡기 위해서 여러 차세대 코덱들이 혈투를 벌이고 있습니다.
대표적인 것이 구글이 만든 WebP로 가장 앞서고 있습니다. 최근에는 WebP2를 테스트하고 있습니다.
HEVC 기반의 MPEG 그룹의 HEIC도 있지만 iOS에서만 사용 가능해서 호환성이 좀 떨어집니다.
AOM의 AVIF도 인기를 얻고 있습니다. 크롬과 파이어폭스 웹브라우저에서 사용할 수 있습니다.
그리고 JPEG 그룹의 JPEG 차세대 버전인 JPEG XL입니다.
해외에서 들려오는 이야기를 들어보면 이 JPEG XL은 AVIF보다 파일 사이즈가 약 11% 삭감 될 뿐 아니라 화질도 AVIF보다 약 13% 뛰어나다는 이야기가 들려오고 있네요.
2021년 10월 표준화된 JPEG XL은 구글의 PIK와 Cloudinary의 FUIF를 기반으로 개발되었습니다. JPEG XL은 원본 데이터로 되돌릴 수 있는 가역 압축을 사용했습니다. 기존의 JPEG는 저장하면 UNDO가 안 되었는데 이건 가능합니다. 또한 JPG 형식에서 압축률을 60% 향상할 수 있는 저작권 없는 파일 형식입니다.
JPG는 압축을 하면서 비가역인 파일 형식이라서 뒤로 되돌릴 수도 없고 압축하면서 노이즈와 열화가 발생하는 문제가 발생했는데 차세대 JPG는 JPG XL은 이 문제를 해결할 수 있습니다. 또한 JPEG는 8비트로 색상을 표현하는데 이는 최근 4K모니터와 디스플레이 크기가 커지면서 색상 표현력에 큰 문제가 되고 있습니다.
JPG XL은 JPG, WebP의 8비트, HEIC, AVIF의 10비트를 넘은 무려 HDR급 32비트로 색상을 표현이 가능합니다. 여기에 GIF 짤방이라고 하는 애니메이션 표현도 가능합니다. 투명화도 당연히 가능합니다. 무손실 재압축도 가능합니다. 그냥 현존 가장 좋은 이미지 압축 파일 형식이라고 보면 됩니다.
엔지니어인 'John Arne'가 이미지 엔진을 이용해서 WebP와 AVIF와 JPEG XL 형식의 비교를 실시해봤습니다.
먼저 화질은 두 형식보다 JPEG XL이 13%도 더 우수했고 파일 크기는 AVIF보다 11% 더 적었습니다.
화질을 휘도, 콘트라스트, 구조 3가지 요소로 객관적인 평가를 하는 SSIM를 측정하는 툴인 DSSIM을 이용해서 조사를 해봤습니다. 위 그래프는 원본 사진과 시각적 유사성을 평가했는데 수치가 0에 가까울수록 화질이 뛰어나다고 할 수 있습니다. 파란색 막대는 평균(Average)이고 주황색은 중앙치(Median)이며 회색은 90% 타일을 말합니다.
보면 평균과 중앙치 90% 타일 모두 WEBP와 AVIF보다 화질이 뛰어나네요.
파일 사이즈 비교에서도 보면 JPG XL(JXL)이 용량이 가장 적었습니다. 아주 뛰어난 압축율을 보여주고 있습니다.
하지만 세계에서 가장 많이 사용하는 구글 크롬 웹브라우저는 차세대 이미지 규격인 JPG XL에 대한 지원을 폐지했습니다.
이는 아직 JPG XL은 검증 단계 테스트 단계로 일단은 구글 크롬에서 지원을 중지하고 기술이 고도화가 끝나고 검증이 끝나면 다시 품을 것으로 보입니다. 다만 구글은 웹 이미지용 형식으로 WEBP를 적극적으로 추진하고 있습니다. JPG XL이 기술적으로 더 뛰어난다고 해도 구글이 밀고 있는 WEBP(웹피)를 적극적으로 미는 것이 더 큰 이유입니다.
예전 기술적으로는 베타 버전이 더 좋은데 VHS가 시장을 석권하는 바람에 묻힌 비디오 테이프 시장 생각이 나네요. 다만 구글은 현재 WEBP2 프로젝트를 진행하고 있고 이 WEBP2가 어떻게 나올지 모르겠지만 JPG XL과 비슷한 성능이 나오면 JPG XL은 사장될 수도 있겠네요. 다만 세상은 구글 크롬만 있는 게 아닙니다. 엣지 브라우저나 애플 사파리에서 지원하면 공존하겠죠.
