Kto stworzył format JPG? Historia JPEG od 1974 roku

Jeden format, wielu autorów

Pytanie „kto stworzył JPG” ma inną naturę niż pytanie o to, kto stworzył format HEIC. Tam dało się wskazać konkretną grupę roboczą, konkretną firmę i konkretny rok. W przypadku JPG odpowiedź rozkłada się na trzy warstwy, a każda ma innego autora i powstała w innej dekadzie.

Najgłębiej leży matematyka, czyli sposób zamiany obrazu na liczby, wyżej norma opisująca, jak te liczby kompresować, a na wierzchu plik, który widzisz na dysku. Skrót „JPEG” formalnie dotyczy tylko środkowej warstwy.

JPG w pigułce: najważniejsze dane formatu

Zanim przejdziemy do ludzi, krótka metryczka formatu.

Nasir Ahmed i pomysł, którego nikt nie chciał sfinansować

Historia JPG zaczyna się w 1972 roku na Kansas State University, dwadzieścia lat przed publikacją normy. Nasir Ahmed, urodzony w Bengaluru w Indiach profesor elektrotechniki, wpadł na pomysł, jak opisać fragment obrazu nie jako zbiór pikseli, ale jako sumę fal o różnej częstotliwości. Nazwał tę metodę dyskretną transformatą kosinusową, w skrócie DCT.

Intuicja była prosta. Ludzkie oko świetnie widzi łagodne przejścia jasności i koloru, a dużo gorzej radzi sobie z drobnymi, szybkimi zmianami. Jeśli obraz rozłożyć na częstotliwości, te „niskie” trzeba zachować starannie, a te „wysokie” można zaokrąglić albo wręcz wyrzucić, i mało kto zauważy różnicę. To dokładnie ten mechanizm sprawia, że zdjęcie JPG zajmuje mniej więcej dziesięć razy mniej miejsca niż nieskompresowany obraz.

Ahmed złożył wniosek o grant do amerykańskiej National Science Foundation. Recenzenci uznali pomysł za zbyt prosty, żeby warto było go finansować, i odrzucili wniosek. Profesor pracował dalej bez pieniędzy, razem z doktorantem T. Natarajanem i profesorem K. R. Rao z University of Texas at Arlington. Ich artykuł „Discrete Cosine Transform” ukazał się w styczniu 1974 roku w czasopiśmie IEEE Transactions on Computers i liczył zaledwie cztery strony.

Komitet, od którego format wziął nazwę

Na początku lat osiemdziesiątych pojawiały się skanery, prototypy aparatów cyfrowych i pomysły na przesyłanie zdjęć siecią telefoniczną, ale każdy producent kompresował obrazy po swojemu i nic nie współpracowało z niczym.

W 1986 roku dwie organizacje normalizacyjne postanowiły rozwiązać ten problem wspólnie. Pierwszą była ISO, czyli Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna, reprezentująca świat przemysłu i informatyki. Drugą CCITT, komitet telekomunikacyjny działający w ramach ONZ, dziś znany jako ITU-T. Powołały wspólną grupę ekspertów do spraw fotografii: Joint Photographic Experts Group. Słowo „joint”, czyli wspólny, odnosi się właśnie do tej współpracy dwóch instytucji. Skrót JPEG pierwotnie oznaczał więc ludzi, a nie format.

W pracach uczestniczyli inżynierowie z firm i uczelni z Europy, Stanów Zjednoczonych i Japonii. Pierwszym przewodniczącym był Graham Hudson z laboratoriów British Telecom, a od 1988 roku grupą kierował Gregory K. Wallace z Digital Equipment Corporation, którego artykuł „The JPEG Still Picture Compression Standard” z 1991 roku do dziś jest najczęściej cytowanym wprowadzeniem do formatu. Po stronie CCITT nowymi usługami obrazowymi zajmował się jako specjalny sprawozdawca István Sebestyén, a grupą roboczą ISO, w której ramach działał komitet, kierował Hiroshi Yasuda z japońskiego NTT. Do rozwiązań zawartych w normie przyczyniły się też między innymi IBM, AT&T, Mitsubishi Electric i Canon.

Zadanie było konkretne: zmniejszyć plik obrazu mniej więcej dziesięciokrotnie przy jakości akceptowalnej dla zwykłego odbiorcy, metodą na tyle prostą, żeby zmieściła się w tanich układach scalonych.

Konkurs w Kopenhadze: jak wybrano zwycięski algorytm

Komitet nie napisał algorytmu od zera. Zamiast tego ogłosił konkurs. W czerwcu 1987 roku w siedzibie KTAS, duńskiego operatora telekomunikacyjnego w Kopenhadze, eksperci ocenili na ślepo jakość obrazów z dwunastu zgłoszonych metod i do dalszych prac wybrali trzy.

Rozstrzygnięcie zapadło w styczniu 1988 roku, na drugim spotkaniu testowym, znowu w KTAS. Wygrała metoda nazwana ADCT, czyli adaptacyjna DCT oparta na blokach 8×8, wniesiona przez europejski projekt badawczy ESPRIT PICA. Współpracowali w nim między innymi British Telecom, francuski CCETT, włoski CSELT, Siemens i KTAS. W porównaniu z konkurentami ADCT dała najlepszą jakość obrazu.

Kolejne lata zajęło doprecyzowanie szczegółów. W 1990 roku komitet zamknął wersję roboczą, 18 września 1992 roku CCITT opublikował ją jako rekomendację T.81, a w 1994 roku ta sama treść ukazała się jako norma ISO/IEC 10918-1. Stąd w źródłach oba lata, choć za narodziny JPG przyjmuje się zwykle 1992.

Co właściwie ustalił komitet: kompresja w czterech krokach

Norma T.81 liczy prawie dwieście stron, ale jej sedno to cztery operacje wykonywane po kolei na każdym zdjęciu.

Kolor zostaje rozdzielony na jasność i barwę, obraz pocięty na bloki 8×8 przechodzi przez transformatę Ahmeda, kwantyzacja zaokrągla najdrobniejsze detale (tu ginie informacja i tu działa suwak jakości), a na koniec kodowanie Huffmana z 1952 roku bezstratnie pakuje wynik. Stąd typowe „kwadraciki” na mocno skompresowanym JPG. Komitet świadomie zostawił w normie luz: tablice kwantyzacji są tylko zalecane, dlatego ten sam obraz zapisany w dwóch programach przy „jakości 80” może mieć różny rozmiar, a autorzy programów mogli przez trzydzieści lat ulepszać kompresję bez łamania zgodności. Jak to wypada na tle HEVC, pokazujemy w sekcji jakość i kompresja porównania HEIC czy JPG.

Dlaczego JPG działa wszędzie: JFIF, libjpeg i internet

W 1992 roku JPEG był już gotowym standardem, a mimo to nie dało się jeszcze wysłać komuś „pliku JPG”. Norma opisywała strumień skompresowanych danych, ale celowo nie definiowała formatu pliku. Nie mówiła, w jakiej przestrzeni barw jest obraz, jaki ma współczynnik proporcji pikseli ani jak zapisać miniaturkę. Każdy producent mógł to zrobić po swojemu i wielu tak zrobiło.

Porządek zrobił Eric Hamilton z kalifornijskiej firmy C-Cube Microsystems, produkującej układy scalone do kompresji obrazu. Pod koniec 1991 roku przedstawiciele wielu firm uzgodnili w siedzibie C-Cube, pod jego kierunkiem, JPEG File Interchange Format (JFIF): krótki dokument, który ustalał przestrzeń barw YCbCr, sposób oznaczania rozdzielczości i nagłówek, po którym każdy program rozpozna plik. Wersja 1.02 ukazała się 1 września 1992 roku, a formalną normą (ITU-T T.871) JFIF stał się dopiero w 2011 roku. Praktycznie każdy plik .jpg, jaki kiedykolwiek otworzyłeś, zaczyna się od nagłówka opisanego przez Hamiltona albo od nagłówka Exif, osobnego formatu pliku z metadanymi aparatu, który w 1995 roku opracowało japońskie stowarzyszenie JEIDA z myślą o aparatach cyfrowych.

Drugim bohaterem tej części historii jest Tom Lane i założona przez niego nieformalna grupa Independent JPEG Group. 7 października 1991 roku opublikowali libjpeg, darmową bibliotekę w języku C, która kompresowała i dekompresowała obrazy zgodnie z normą na każdym komputerze, więc autorzy programów zamiast czytać dwieście stron specyfikacji po prostu dołączali gotowy kod. Po latach większość świata przeszła na zgodną z normą odmianę libjpeg-turbo, która w 2019 roku została oficjalną implementacją referencyjną JPEG (ISO/IEC 10918-7).

Ostatni element dołożył internet: w 1993 roku przeglądarka Mosaic zaczęła pokazywać obrazki w treści stron, a przy modemach o prędkości kilkunastu kilobitów na sekundę format, który dziesięciokrotnie zmniejszał zdjęcie, był warunkiem istnienia fotografii w sieci.

Oś czasu powstania JPG

Od matematycznego pomysłu do masowego użycia minęło dwadzieścia lat. Na osi poniżej wyróżnione są dwa momenty: publikacja DCT, bez której nie byłoby czego standaryzować, oraz publikacja samej normy. Pod grafiką te same daty znajdziesz w tabeli z pełnymi opisami.

Patent, który o mało nie zatrzymał JPG

Komitet od początku pilnował, żeby podstawowa wersja formatu dała się wdrożyć bez opłat licencyjnych. Firmy, które wnosiły do normy własne rozwiązania, deklarowały, że nie będą żądać pieniędzy za ich użycie. Przez dziesięć lat wszystko działało. A potem, w 2002 roku, do producentów aparatów, drukarek i oprogramowania zaczęły przychodzić listy od firmy Forgent Networks z Teksasu.

Forgent przejął wcześniej spółkę Compression Labs, w której pracował Wen-Hsiung Chen, autor szybkiego algorytmu DCT. Wśród aktywów znalazł się amerykański patent numer 4 698 672, zgłoszony w 1986 roku i opisujący pewną metodę kodowania współczynników po kwantyzacji. Prawnicy Forgent uznali, że każdy plik JPG na świecie ją narusza. W latach 2002 do 2004 około trzydziestu firm wolało wykupić licencję, co dało Forgent około 105 milionów dolarów. W kwietniu 2004 roku firma pozwała kolejne 31 przedsiębiorstw, między innymi Adobe, Apple, Canona, Della, Kodaka, HP i IBM.

Sprawa skończyła się na dwa sposoby. Po pierwsze, w lutym 2006 roku amerykański urząd patentowy zgodził się, na wniosek organizacji Public Patent Foundation, ponownie zbadać patent, a 26 maja 2006 roku uznał go za nieważny z powodu wcześniejszego stanu techniki. Po drugie, 27 października 2006 roku upłynął dwudziestoletni okres ochrony, a w listopadzie Forgent zrezygnował z dalszych roszczeń wobec użytkowników JPEG. W latach 2007 do 2009 podobną próbę podjęła firma Global Patent Holdings, powołując się na patent 5 253 341, ale i ona nie zmieniła statusu formatu: podstawowa metoda jest wolna od opłat, zgodnie z tym, co komitet zakładał od początku.

Następcy: JPEG 2000, JPEG XR, JPEG XL i JPEG AI

Komitet JPEG nie rozwiązał się po 1992 roku. Działa do dziś i w ciągu trzech dekad opublikował kilku oficjalnych następców swojego najsłynniejszego dzieła. Każdy miał zastąpić JPG i każdy znalazł co najwyżej swoją niszę.

Najbliżej sukcesu jest JPEG XL. Stan na wrzesień 2026: bez żadnych ustawień wyświetla go Safari od wersji 17. Chrome wycofał eksperymentalną obsługę na przełomie 2022 i 2023 roku, ale w wersji 145 z lutego 2026 roku dekoder wrócił, na razie tylko po włączeniu flagi enable-jxl-image-format. Zarówno Chrome, jak i Firefox przygotowują włączenie obsługi dla wszystkich, ale w stabilnych wersjach jeszcze tego nie zrobiły.

Tymczasem sam JPEG wciąż się rozwija: koder jpegli, udostępniony przez Google w 2024 roku, według autorów zmniejsza pliki o około 35 procent przy wysokiej jakości, a wynik otworzy każdy program obsługujący JPG. Poza komitetem powstały WebP od Google, AVIF zbudowany w tym samym kontenerze co HEIC (więcej w artykule HEIF: co to jest) i sam HEIC.

Dlaczego JPG przeżył wszystkich następców

Każdy z tych formatów jest technicznie lepszy od JPG, a żaden go nie zastąpił, bo JPG otwiera każde urządzenie z ostatnich trzydziestu lat, nie wiążą się z nim żadne opłaty, a przy rozsądnej jakości różnica wobec nowszych formatów jest dla większości ludzi niewidoczna. Dlatego nawet iPhone, który zapisuje zdjęcia w HEIC, przy wysyłce często i tak zamienia je w JPG. Porównanie punkt po punkcie znajdziesz we wpisie HEIC czy JPG, a listę urządzeń i serwisów obsługujących HEIC w zestawieniu gdzie używany jest format HEIC.

Napisy końcowe: kto za co odpowiada

JPG nie ma jednego twórcy i właśnie to zdecydowało o jego sukcesie. Każda warstwa formatu powstała w innym miejscu, ale każda została oddana światu bez opłat i bez właściciela, który mógłby ją zamknąć.

Kiedy więc następnym razem zapiszesz zdjęcie jako JPG, pamiętaj, że korzystasz z pracy indyjsko-amerykańskiego inżyniera, któremu odmówiono grantu, europejskich inżynierów od telefonii, międzynarodowego komitetu, który potrafił się dogadać, i programisty, który rozdał swój kod za darmo. Jak na tym tle wygląda historia młodszego rywala, opisujemy w tekście kto stworzył format HEIC.