Estudio comparativo de WebP, JPEG y JPEG 2000, septiembre de 2010
Nota: Realizamos este estudio inicial con la primera versión de WebP
que lanzamos, que usaba la biblioteca libvpx. Además, la fuente
eran imágenes JPEG que rastreamos desde la Web. Según los comentarios de
la comunidad, hemos emprendido un
estudio nuevo con la versión 0.1.2 de libwebp
comenzando con imágenes sin pérdida (PNG) como fuente. El nuevo estudio sustituye a esta
.
El equipo de WebP realizó un estudio comparativo de tres métodos de compresión de imágenes sobre un conjunto aleatorio de 1 millón de imágenes. Los objetivos del estudio fueron medir la compresión lograda con esos métodos y para analizar las ventajas y desventajas entre tamaños de imagen y compresión.
Se aplicaron tres métodos de compresión: WebP, JPEG 2000 y Re-JPEG, 900,000 imágenes JPEG incluidas en el conjunto de datos. Se volvieron a comprimir las imágenes JPEG con Re-JPEG para que cada una se acerque lo más posible al objetivo máximo. Es el valor de la relación señal/ruido (PSNR). El equipo analizó las imágenes después de comprimirlos.
Además del estudio a gran escala, el equipo inspeccionó manualmente 100 y descubrieron que, en la mayoría de los casos, WebP proporciona una calidad visual aceptable.
Conclusiones
WebP logra una compresión general más alta que JPEG o JPEG 2000. Ganancias minimización del tamaño de archivo son particularmente altas para imágenes más pequeñas que son más comunes en la Web.
Conjunto de datos
El conjunto de datos utilizado en el estudio consistió en una colección de 1 millón de imágenes aleatorias. de un repositorio de imágenes rastreadas desde la Web. La siguiente tabla muestra la distribución de diferentes tipos de imágenes en el conjunto de datos.
| Tipo | Recuento |
|---|---|
| JPEG | ~900,000 |
| PNG | ~47,000 |
| GIF | ~47,000 |
| Otro | ~6,000 |
Diseño del experimento
Los experimentos se ejecutaron en dos etapas:
El equipo ejecutó WebP en las imágenes con un PSNR objetivo de 42. Ajustaron la parámetro de calidad (QP) para el codificador WebP hasta que lograron un resultado lo más cerca posible a 42 de una imagen determinada. El estado Por lo tanto, el PSNR alcanzado para cada imagen no era necesariamente exactamente 42.
El equipo usó el valor de PSNR para las imágenes comprimidas WebP como objetivo PSNR de las imágenes JPEG 2000 y Re-JPEG También tocaron una línea busca los parámetros de calidad de las imágenes JPEG 2000 y JPEG en para acercarse lo más posible al objetivo de PSNR.
El resultado real de la compresión se midió como un porcentaje con el siguiente Fórmula:
compression_percentage = 100 * (original_image.length - compressed_image.length) / original_image.length
Resultados
Las pruebas arrojaron los siguientes resultados para los resultados negativos y no negativos ganancia de compresión:
Ganancia de compresión no negativa
El equipo no penalizó un método si ese aumentaba el tamaño de la imagen. después de la compresión. Es decir, el valor de compression_percentage se consideró igual a 0 cuando compress_image.length era mayor que el original_image.length.
Aumento de compresión negativa
El equipo permitió resultados negativos del porcentaje de compresión para obtener una mejor de los diversos compresores el rendimiento sin procesar.
A continuación, se muestran los porcentajes de compresión promedio que se logró con cada de los tres métodos.
| Tipo | PSNR prom. obtenido | Porcentaje de compresión promedio (ganancia de compresión no negativa) |
% de compresión promedio (ganancia de compresión negativa) |
|---|---|---|---|
| WebP | 39,38 | 41:30 p.m. | 39,80 |
| JPEG 2000 | 39,49 | 27,67 | 9,71 |
| Re-JPEG | 39,36 | 22:37 p.m. | 14,62 |
Cuando se permitió una ganancia de compresión negativa, el rendimiento promedio de JPEG 2,000 fue menor que el de JPEG. Esto puede deberse a artefactos de alta frecuencia presente en las imágenes JPEG; estos artefactos pueden contribuir a una una situación de compresión poco ideal.
La implementación de Kakadu que se usó en el experimento para convertir a JPEG 2000 no pudo convertir aproximadamente 240,000 imágenes.
JPEG 2000 tuvo porcentajes de compresión menores que Re-JPEG, principalmente por el resultado de JPEG 2000 fue una compresión negativa para muchas imágenes. Para eso por lo que las imágenes JPEG lograron un nivel de compresión general más bajo.
Las siguientes figuras proporcionan gráficos de distribución para los tres métodos:
Figura 1: Distribución de la población del tamaño de la imagen
El gráfico muestra que la mayoría de las imágenes eran pequeñas. La frecuencia de la de imágenes con un tamaño superior a 500 K es generalmente menor que 100.
Figura 2: Porcentajes de compresión para imágenes WebP, JPEG y JPEG 2000
Este gráfico demuestra que el cuerpo de las imágenes comprimidas con WebP obtuvo una mejor compresión que re-jpeg y jpeg 2000. Además, las imágenes comprimidas con WebP obtuvo una compresión más positiva que las demás.
Figura 3: Comparación de tamaños de imagen y porcentaje de compresión
Este gráfico muestra que WebP logra una mejor compresión que los otros formatos. particularmente para imágenes más pequeñas.