画像圧縮の形式であるWebPを従来のJPEGやJPEG2000と計算時間や圧縮率，画像品質の面で比較します．

1. WebP入門
比較
JPEG,JPEG2000との比較
,
2011/12/30
名古屋工業大学
福嶋慶繁
Twitter: @fukushima1981

2. 目的
WebPのパラメ タを変化させて，
WebPのパラメータを変化させて
従来の符号化アルゴリズム
JPEG，JPEG2000
に比べてどうなのかを明らかにする

3. WebPエンコードのパラメータ
• デフォルト • PICTURE
– Target_size = 0 – Sns_strength = 80
– Target_PSNR = 0. – Fiter_sharpness = 4
– Method = 4
Method = 4 – Filter strength = 35
Filter strength = 35
– Sns_strength = 50 • PHOTO
– Filter_strength = 20 – Sns_strength = 80
– Filter_sharpness = 0
_ p – Fiter sharpness = 3
Fiter_sharpness 3
– Filter_type 0 – Filter strength = 30
– Partitions = 0 • DRAWING
– Segments = 4 – Sns_strength = 25
_ g
– Pass = 1 – Fiter_sharpness = 6
– Show_compressed = 0 – Filter strength = 10
– Preprocessing = 0
• ICON
– Autofilter = 0
= 0
– Sns_strength = 0
– Alpha_compression = 0
– Filter strength = 0
– Partition_limit = 0
– Segments = 2

4. いろいろあるが．．．
いろいろあるが
• 重要なパラメータは下記の順で残りのパラ
メータはおまけくらいの効果しかない
– Quality（品質）
– Method（圧縮方式 アルゴリズムが変化する）
Method（圧縮方式，アルゴリズムが変化する）
– filter_strength（デブロッキングフィルタ）

5. デコーダのオプション
• いろいろあるけどデブロッキングフィルタの効
果もそこそこ有るので全て有効化でOK
• ただしデフォルトのデコーダだとスレッドを
使ってくれない
• スレッド化の有効化だけ入れるべきかも

6. 符号化性能の比較

7. 各種メソッドの圧縮率の比較
46
44
42
40
圧縮対象
dB]
38
PSNR [d
36
method 1
34 method 2
32 method 3
method 4
30
method 5
28 method 6
26
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Bit per pixel

8. 各種メソッドの圧縮率の比較
• メソッド1,2とメソッド3,4,5,6のグループに分か
ド ド グ プ 分
れる
• グループ間ではPSNRに差はそんなにない
– SSIMやMOSは別かも？

9. 他手法との比較
符 効率を る
• JPEG，JPEG2000と符号化効率を比べる
• グラフが煩雑になるので2つに分かれた
Methodのグループのうち，最良の方法となる
は2と6を採用する．
は2と6を採用する
• Mandrillとlennaを圧縮する

10. 他手法との圧縮率の比較
50
45
40
圧縮対象
B]
PSNR [dB
35
30
P
WebP 6
25 WebP 2
JPEG
20 JPEG2000
15
0 1 2 3 4 5 6
Bit per pixel

11. 他手法との圧縮率の比較
50
45
40 圧縮対象
B]
PSNR [dB
35
P
WebP 6
30
WebP 2
JPEG
25
JPEG2000
20
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Bit per pixel

12. 他手法との圧縮率の比較
プ な 縮率が高
• WebPの3~6のオプションはかなり圧縮率が高
い
• WebPの1~2のオプションは低ビット字にJPEG
に負ける時も
• JPEG2000は低ビット字の圧縮に強い（が
WebPはもっと強い）

13. デブロッキングフィルタの効果
• デブロッキングフィルタの強さを指定する
Filter_strengthの値を
_ g
– デフォルト値(20)で符号化する場合
– 最適な値で符号化する場合
の２の場合を比較

14. デブロッキングフィルタの効果
42
40
38
PSNR [dB]
36
R
低ビット時に効果あり
34 （フィルタは強めに適用している）
32
デブロックフィルタ一定
30
デブロックフィルタ最適
28
26
0 1 2 3 4 5
Bit per pixel

15. 計算時間の比較

16. 計算時間(Encode)
450 method 1
400 method 2
method 3
WebPはMethodが複雑になるほど計算コストが上がる
W bPはM th dが複雑になるほど計算コストが上がる
350 method 4
JPEGが最速，JPEG2000はいいところ無し．．．
method 5
300 method 6
JPEG
Tim [ms]
250
JPEG2000
me
200
150
100
50
0
0 20 40 60 80 100
Quality

17. 計算時間(Decode)
100 ※Jpeg2000にはJasperを使いましたが，この実装はあまり速くない
90
80 method 1
70 method 2
method 3
60 method 4
Tim [ms]
50 method 5
me
method 6
40 JPEG
30 JPEG2000が重たすぎるので， JPEG2000
このグラフからどいてもらう
20
10
0
0 20 40 60 80 100
Quality

18. 計算時間(Decode)
12 method 1 デコードは1,2のメソッド（圧縮が高速な方法）
method 2 のほうがデコード時間がかかる
10 method 3
method 4
method 5
8 method 6
JPEG
Tim [ms]
6 JPEG2000
me
4
WebPのデコ ドはJPEGと大差がない
WebPのデコードはJPEGと大差がない
2 スレッド化のオプションを有効化するとこれより1.5倍早くなる
Qualityが高いとデコードが少し遅い
0
0 20 40 60 80 100
Quality

19. まとめ
G2000よりも圧縮率が良く しかも高速
• JPEG2000よりも圧縮率が良く，しかも高速
• WebPのメソッドは2グループに分かれ各グループ内で
はPSNRの差は少ない
– 画像を見ても根本的にアルゴリズムが違う
– 各グル プの最速アルゴリズムを使 たほうがいい？つ
各グループの最速アルゴリズムを使ったほうがいい？つ
まり，使うのはmethod 1と3だけでいいかも
• 最速エンコーダはJPEGだが デコードに限ればWebP
最速エンコ ダはJPEGだが，デコ ドに限ればWebP
はJPEGの1.5倍弱程度の時間しかかからない
• デコードは，method1,2のグループのほうが時間がか
デコ ドは，method1,2のグル プのほうが時間がか
かるデブロッキングフィルタは低ビットレート時に効果
がある