比較研究

WebP、JPEG 和 JPEG 2000 的比較研究，2010 年 9 月

注意：這項初步研究是與第 1 版 WebP 一起進行 也就是使用 libvpx 程式庫此外，來源 圖片是我們從網路上檢索的 JPEG 圖片。根據以下使用者的意見回饋： 我們現在採納了 新研究版本 0.1.2/libwebp 從無失真圖片 (PNG) 著手。新的研究取代了 研究。

WebP 團隊已針對三種圖片壓縮方法進行比較研究 將 100 萬張圖片隨機載入這項研究的目標是衡量 並分析這些方法 比較圖像大小和壓縮

將 WebP、JPEG 2000 和 Re-JPEG 這三種壓縮方法套用至 資料集內含 900,000 個 JPEG 圖片。已重新壓縮 JPEG 圖片 讓每個符記都盡可能靠近目標高峰 訊號雜訊比 (PSNR) 值。團隊已對圖像完成分析 壓縮成壓縮檔後的大小

除了大規模的研究外，團隊也手動檢查 100 組 圖片，而且在大多數情況下，WebP 提供的畫質極佳。

結論

WebP 的整體壓縮效果比 JPEG 或 JPEG 2000 高出許多。增益 對低畫質圖片而言，檔案大小最小化的特性特別高， 最常見的檔案。

資料集

研究中使用的資料集是從隨機收集的 100 萬張圖片中收集而來 從網路檢索的映像檔存放區中進行取樣。下表 顯示資料集中不同圖片類型的分佈情形。

實驗設計

實驗分為兩個階段執行：

1. 團隊針對圖片執行 WebP，目標 PSNR 為 42。他們調整了 品質參數 (QP) 直到 WebP 編碼器產生結果 特定圖片可獲得 42 張圖片 每張圖片都能達到 PSNR，所以不一定是 42 個。

2. 團隊使用 PSNR 值將 WebP 壓縮圖片當做目標 針對 JPEG 2000 和 Re-JPEG 圖片使用 PSNR。他們還畫了一條線 搜尋 JPEG 2000 和 JPEG 圖片的品質參數 最接近目標 PSNR

使用下列指令，實際的壓縮結果為百分比 公式：

compression_percentage = 100 * (original_image.length - compressed_image.length) / original_image.length

結果

測試得出下列負數和非負數的結果 壓縮率：

非負數壓縮增益

如果這個方法會增加圖片大小，團隊不會懲罰方法 。因此 Compress_percentage 視為 0 超過 1.48 和 1.15 以上版本的圖片

降低壓縮率

團隊允許負壓縮百分比結果取得更好的結果 瞭解各種壓縮器的原始效能

以下是每個 Pod 的 這三種方法的功用

在允許減少壓縮率的情況下，JPEG 的平均效能 2000 年比 JPEG 低。可能原因為高頻率構件 都會顯示在 JPEG 圖片中導致 小於理想壓縮的情況

實驗中的 Kakadu 實作可以轉換為 JPEG 2000 無法轉換約 240,000 張圖片。

JPEG 2000 的壓縮百分比比 Re-JPEG 低，主要原因是 許多圖片的 JPEG 2000 結果都是負壓縮處理。為此 所以 JPEG 圖片的整體壓縮分數較低

下圖提供這三種方法的分佈圖：

圖 1：圖片大小人口分佈情形

圖表顯示大部分的圖片都很小。收到 大小超過 500K 的圖片通常不到 100 張。

圖 2：WebP、JPEG 和 JPEG 2000 圖片的壓縮百分比

此圖表顯示使用 WebP 壓縮的圖片主體 比 re-jpeg 和 jpeg 2000 更出色。而且將經過壓縮的圖片 帶來的正反面

圖 3：比較圖片大小和壓縮百分比

這張圖表顯示，WebP 的壓縮效果比其他格式更佳 尤其是小型圖片