Vergleichsstudie von WebP, JPEG und JPEG 2000, September 2010
Hinweis:Wir hatten diese erste Studie mit der ersten Version von WebP durchgeführt.
die die libvpx-Bibliothek verwendet haben. Außerdem kann die Quelle
Bilder waren JPEG-Bilder, die wir aus dem Web gecrawlt haben. Basierend auf dem Feedback von
haben wir nun eine
neue Studie mit Version 0.1.2 von libwebp
beginnend mit verlustfreien Bildern (PNG) als Quelle. Die neue Studie ersetzt dies
Studie durchführen.
Das WebP-Team führte eine Vergleichsstudie zu drei Bildkomprimierungsmethoden durch. einer zufälligen Gruppe von 1 Million Bildern. Ziel der Studie war es, der mit diesen Methoden erzielten Komprimierung und die Analyse der Vor- und Nachteile zwischen Bildgröße und Komprimierung.
Die drei Komprimierungsmethoden WebP, JPEG 2000 und Re-JPEG 900.000 JPEG-Bilder im Datensatz JPEG-Bilder wurden wieder komprimiert mit Re-JPEG so weit wie möglich am Zielgipfel annähernd PSNR-Wert (Signal-Rausch-Verhältnis). Das Team hat die Bilder analysiert. nachdem sie komprimiert wurden.
Zusätzlich zur groß angelegten Studie untersuchte das Team manuell 100 zufällig ausgewählte und festgestellt, dass WebP in den meisten Fällen eine akzeptable Bildqualität bietet.
Ergebnisse
WebP erzielt insgesamt eine höhere Komprimierung als JPEG oder JPEG 2000. Gewinne sind bei kleineren Bildern besonders hoch, die häufigsten im Web zu finden.
Datensatz
Das in der Studie verwendete Dataset bestand aus 1 Million Bildern, die zufällig ausgewählt wurden. aus einem Repository von Bildern abgerufen, die aus dem Web gecrawlt wurden. In der folgenden Tabelle zeigt die Verteilung verschiedener Bildtypen im Dataset.
| Typ | Anzahl |
|---|---|
| JPEG | ~900.000 |
| PNG | ~47.000 |
| GIF | ~47.000 |
| Sonstiges | ~6.000 |
Testdesign
Die Tests wurden in zwei Phasen durchgeführt:
Das Team führte WebP für die Bilder mit einem Ziel-PSNR-Wert von 42 aus. Sie stimmten die Qualitätsparameter (QP) für den WebP-Encoder bis zu einem Ergebnis so nah wie möglich bei 42 liegt. Die tatsächlichen Die PSNR-Rate für jedes Bild betrug daher nicht unbedingt genau 42.
Das Team verwendete den PSNR-Wert für die mit WebP komprimierten Bilder als Ziel. PSNR für die JPEG 2000- und Re-JPEG-Bilder. Außerdem spielten sie der Qualitätsparameter der JPEG 2000- und JPEG-Bilder in um dem Ziel-PSNR-Wert möglichst nahe zu kommen.
Das tatsächliche Komprimierungsergebnis wurde als Prozentsatz gemessen mit Formel:
compression_percentage = 100 * (original_image.length - compressed_image.length) / original_image.length
Ergebnisse
Die Tests ergaben die folgenden Ergebnisse für negative und nicht negative Kompressionsverstärkung:
Nicht negative Kompressionsverstärkung
Das Team hat eine Methode nicht bestraft, wenn damit die Bildgröße erhöht wurde. nach der Komprimierung. Das heißt, der compression_percentage-Wert wurde als 0 betrachtet. wenn "compress_image.length" größer war als "original_image.length".
Negative Kompressionsverstärkung
Das Team ermöglichte mit negativen Werten für den Kompressionsprozentsatz, eine bessere der verschiedenen Kompressoren zu verstehen, unbearbeiteten Daten.
Im Folgenden sind die durchschnittlichen Kompressionsprozentsätze aufgeführt, die von jedem der drei Methoden.
| Typ | Durchschn. erzielter PSNR | Durchschn. Komprimierung % (nicht negative Komprimierungsverstärkung) |
Durchschn. Komprimierung % (negative Komprimierungsverstärkung) |
|---|---|---|---|
| WebP | 39,38 | 41,30 | 39,80 |
| JPEG 2000 | 39,49 | 27,67 | 9,71 |
| Re-JPEG | 39,36 | 22,37 | 14,62 |
Wenn eine negative Komprimierungsverstärkung zugelassen wurde, wurde die durchschnittliche Leistung 2.000 niedriger war als bei JPEG. Dies kann auf häufig auftretende Artefakte zurückzuführen sein. die in den JPEG-Bildern vorhanden sind; können diese Artefakte eine weniger ideale Komprimierungssituation.
Die im Experiment verwendete Kakadu-Implementierung für die Konvertierung in das JPEG 2000-Format konnten etwa 240.000 Bilder nicht konvertieren.
JPEG 2000 hatte eine niedrigere Komprimierung als Re-JPEG, hauptsächlich, weil JPEG 2000 war eine negative Komprimierung für viele Bilder. Dafür Grund dafür, dass JPEG-Bilder insgesamt einen niedrigeren Komprimierungsfaktor erzielt haben.
Die folgenden Abbildungen zeigen Verteilungsdiagramme für die drei Methoden:
Abbildung 1: Populationsverteilung der Bildgröße
Das Diagramm zeigt, dass die meisten Bilder klein waren. Die Häufigkeit der Bilder mit einer Größe über 500 KB sind in der Regel weniger als 100 KB.
Abbildung 2: Prozentuale Komprimierung für WebP-, JPEG- und JPEG 2000-Bilder
Dieses Diagramm zeigt, dass der mit WebP komprimierte Hauptteil der Bilder bessere Komprimierung als bei re-jpeg und jpeg 2000. Außerdem wurden die Bilder komprimiert mit WebP stärker komprimiert als die anderen.
Abbildung 3: Vergleich von Bildgrößen und Komprimierungsprozentsatz
Dieses Diagramm zeigt, dass WebP eine bessere Komprimierung als die anderen Formate erzielt. insbesondere bei kleineren Bildern.