Karşılaştırmalı Çalışma

Koleksiyonlar ile düzeninizi koruyun İçeriği tercihlerinize göre kaydedin ve kategorilere ayırın.

Karşılaştırmalı WebP, JPEG ve JPEG 2000 araştırması, Eylül 2010

Not: Bu ilk çalışmayı, libvpx kitaplığını kullanan yayınladığımız ilk WebP sürümüyle gerçekleştirdik. Ayrıca, kaynak resimler web'de taradığımız JPEG resimleriydi. Topluluğun geri bildirimlerine dayanarak, kaynak olarak kayıpsız resimler (PNG) ile başlayan libwebp sürüm 0.1.2 ile yeni bir çalışma gerçekleştirdik. Yeni çalışma, bu çalışmanın yerini alır.

WebP ekibi rastgele bir 1 milyon resim kümesi üzerinde üç resim sıkıştırma yöntemi üzerinde karşılaştırmalı bir çalışma gerçekleştirdi. Bu çalışmanın amacı, bu yöntemlerle elde edilen sıkıştırmayı ölçmek ve resim boyutları ile sıkıştırma arasındaki ödünleşimleri analiz etmekti.

Veri kümesinde bulunan 900.000 JPEG resmine üç sıkıştırma yöntemi (WebP, JPEG 2000 ve Re-JPEG) uygulandı. JPEG resimleri, Re-JPEG dosyasıyla yeniden sıkıştırıldı. Böylece her biri, hedef en yüksek sinyal-gürültü oranı (PSNR) değerine olabildiğince yakın hale geldi. Resimlerin sıkıştırılmasından sonra ekip analizi gerçekleştirildi.

Ekip, geniş ölçekli araştırmaya ek olarak 100 rastgele resmi manuel olarak inceledi ve çoğu durumda WebP'nin kabul edilebilir görsel kalite sağladığını belirledi.

Sonuçlar

WebP, JPEG veya JPEG 2000'e göre genel olarak daha yüksek bir sıkıştırma sağlar. Dosya boyutunda küçültme işlemi, özellikle web'de en yaygın olarak kullanılan küçük resimler için yüksek kazanç sağlar.

Veri Kümesi

Çalışmada kullanılan veri kümesi, web'den taranan resim deposundan rastgele örneklenen 1 milyon resimden oluşan bir koleksiyondu. Aşağıdaki tabloda, veri kümesindeki farklı resim türlerinin dağılımı gösterilmektedir.

Tür Sayı
JPEG ~900 B
PNG ~47 B
GIF ~47 B
Diğer ~6 B

Deneme Tasarımı

Denemeler iki aşamada çalıştırılmıştır:

  1. Ekip, hedef PSNR'si 42 olan resimlerde WebP'yi çalıştırdı. WebP kodlayıcı için kalite parametresini (QP) belirli bir görselin alabileceği en yüksek 42 sonuca ulaşana kadar ayarladılar. Bu nedenle, her bir resim için elde edilen gerçek PSNR tam olarak 42 olmayabilir.

  2. Ekip, JPEG 2000 ve Re-JPEG görselleri için, PSNR hedefi olarak WebP sıkıştırılmış resimler için PSNR değerini kullandı. Ayrıca, hedef PSNR'ye mümkün olduğunca yaklaşmak için JPEG 2000 ve JPEG resimlerinin kalite parametreleriyle ilgili bir satır araması da gerçekleştirdiler.

Asıl sıkıştırma sonucu, aşağıdaki formül kullanılarak yüzde olarak ölçüldü:

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

Sonuçlar

Testler, negatif ve negatif olmayan sıkıştırma kazancı için aşağıdaki sonuçları sağladı:

Negatif Olmayan Sıkıştırma Kazancı

Sıkıştırmadan sonra resim boyutunu büyüten ekip bir ceza uygulamadı. Yani sıkıştırma_resim.uzunluğu, orijinal_resim.uzunluğundan büyük olduğunda sıkıştırma yüzdesinin 0 olduğu kabul edilir.

Negatif Sıkıştırma Kazancı

Ekip, çeşitli sıkıştırıcıların ham performansını daha iyi anlamak için negatif sıkıştırma yüzdesi sonuçlarına izin verdi.

Aşağıda, üç yöntemin her biriyle elde edilen ortalama sıkıştırma yüzdeleri verilmiştir.

Tür Ort. PSNR Alındı Ortalama Sıkıştırma Yüzdesi
(negatif olmayan sıkıştırma kazancı)
Ortalama Sıkıştırma Yüzdesi
(negatif sıkıştırma kazancı)
WebP 39,38 41,30 39,80
JPEG 2000 39,49 27,67 9,71
Yeniden JPEG 39,36 22,37 14,62

Negatif sıkıştırma kazancına izin verildiğinde JPEG 2000'in ortalama performansı JPEG'in performansından düşük olmuştur. Bunun nedeni JPEG resimlerinde bulunan yüksek frekanslı yapılar olabilir. Bu yapılar, ideal olmayan bir sıkıştırma durumuna neden olabilir.

Denemede JPEG 2000'e dönüştürmek için kullanılan Kakadu uygulaması yaklaşık 240.000 resmi dönüştüremedi.

JPEG 2000 sonucu, çoğu resim için negatif sıkıştırma olduğundan, JPEG 2000 sıkıştırma yüzdeleri Re-JPEG'e kıyasla daha düşüktü. Bu nedenle, JPEG resimleri genel sıkıştırma puanının daha düşük olmasını sağladı.

Aşağıdaki şekillerde üç yöntem için dağılım grafikleri sunulmuştur:

Şekil 1: Resim Boyutu Nüfus Dağılımı

Grafik, resimlerin çoğunun küçük olduğunu göstermektedir. Boyutu 500.000'den fazla olan resimlerin sıklığı genellikle 100'den az olur.

Şekil 2: WebP, JPEG ve JPEG 2000 Resimleri için Sıkıştırma Yüzdeleri

Bu grafikte, WebP ile sıkıştırılan resimlerin gövdesinin rejpeg ve jpeg 2000 boyutundan daha iyi sıkıştırma olduğu gösteriliyor. Ayrıca, WebP ile sıkıştırılan resimler diğerlerinden daha pozitif sıkıştırma elde etti.

Şekil 3: Resim Boyutları ve Sıkıştırma Yüzdesi Karşılaştırması

Bu grafik, WebP'nin özellikle küçük resimler için diğer biçimlere kıyasla daha iyi sıkıştırma sağladığını gösterir.