Trong nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật, việc sử dụng các camera đặc biệt để thu thập thông tin về ánh sáng vượt ra ngoài khả năng nhìn thấy của mắt người ngày càng trở nên phổ biến. Những camera này có thể ghi lại tia cực tím, dấu vết nhiệt hồng ngoại, hoặc các bước sóng ánh sáng mà thực vật sử dụng để quang hợp. Dữ liệu thu được từ các camera này, được gọi là ảnh quang phổ, chứa đựng thông tin vô giá, nhưng đồng thời cũng tạo ra thách thức lớn về lưu trữ và xử lý. Ảnh quang phổ khác biệt so với ảnh RGB thông thường ở chỗ chúng ghi lại cường độ ánh sáng trên hàng chục, thậm chí hàng trăm dải bước sóng hẹp. Điều này cho phép mô tả chính xác hơn sự tương tác giữa ánh sáng và vật chất, nhưng cũng đồng nghĩa với việc kích thước tệp tăng lên đáng kể, có thể lên đến hàng gigabyte. Việc lưu trữ, truyền tải và phân tích những tệp khổng lồ này trở thành một rào cản lớn đối với các nhà khoa học và kỹ sư. Hiện tại, định dạng OpenEXR là tiêu chuẩn phổ biến để lưu trữ ảnh quang phổ. Tuy nhiên, OpenEXR không được thiết kế để xử lý số lượng lớn các kênh quang phổ, dẫn đến hiệu quả nén không cao. Ngay cả khi sử dụng các phương pháp nén lossless như ZIP, kích thước tệp vẫn còn quá lớn để có thể làm việc một cách hiệu quả. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu Alban Fichet và Christoph Peters của Intel đã phát triển một định dạng nén mới có tên là Spectral JPEG XL. Định dạng này sử dụng một kỹ thuật toán học gọi là biến đổi cosine rời rạc (DCT) để chuyển đổi thông tin bước sóng thành một dạng khác, giúp giảm kích thước tệp mà không làm mất đi quá nhiều chi tiết quan trọng. DCT hoạt động bằng cách phân tích các mẫu bước sóng thành các hệ số tần số, tương tự như cách MP3 nén âm thanh. Spectral JPEG XL không chỉ sử dụng DCT mà còn áp dụng một bước cân bằng, trong đó các hệ số tần số cao được chia cho độ sáng tổng thể. Điều này cho phép nén mạnh hơn các chi tiết ít quan trọng, giúp giảm kích thước tệp hơn nữa. Sau đó, dữ liệu đã được xử lý sẽ được nén bằng công cụ nén của định dạng JPEG XL, một chuẩn hình ảnh hiện đại với hiệu suất nén vượt trội. Kết quả thử nghiệm cho thấy Spectral JPEG XL có thể giảm kích thước tệp ảnh quang phổ từ 10 đến 60 lần so với OpenEXR, trong khi vẫn giữ lại các tính năng quan trọng như metadata và hỗ trợ HDR. Điều này có nghĩa là các nhà khoa học và kỹ sư có thể làm việc với ảnh quang phổ một cách dễ dàng hơn, giảm chi phí lưu trữ và tăng tốc độ xử lý. Mặc dù Spectral JPEG XL là một định dạng nén lossy, tức là có một số thông tin bị mất trong quá trình nén, nhưng các nhà nghiên cứu đã thiết kế nó để loại bỏ các chi tiết ít nhận thấy nhất trước tiên. Điều này giúp bảo toàn các thông tin quan trọng về mặt thị giác, đồng thời giảm thiểu tác động đến chất lượng hình ảnh. Tuy nhiên, việc áp dụng Spectral JPEG XL vào thực tế vẫn còn một số thách thức. Các công cụ phần mềm để mã hóa và giải mã JPEG XL vẫn đang trong quá trình phát triển và cần được hoàn thiện hơn nữa. Ngoài ra, do là một định dạng nén lossy, Spectral JPEG XL có thể không phù hợp cho các ứng dụng khoa học đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối. Trong những trường hợp đó, các nhà nghiên cứu có thể cần phải sử dụng các phương pháp lưu trữ khác. Hiện tại, Spectral JPEG XL chủ yếu được quan tâm bởi các lĩnh vực chuyên biệt như trực quan hóa khoa học và dựng hình cao cấp. Tuy nhiên, khi các ngành công nghiệp như thiết kế ô tô và hình ảnh y tế tiếp tục tạo ra các tập dữ liệu quang phổ lớn hơn, các kỹ thuật nén như Spectral JPEG XL có thể giúp làm cho những tệp khổng lồ này trở nên thiết thực hơn để làm việc.
