tutorials.de Buch-Aktion 05/2012
  • [Photoshop] JPEG Qualitätsstufen unter der Lupe

    Derzeit geistert ein Artikel von PetaPixel durchs Web, der unterstellt, dass die Bildqualität bei einer bestimmten JPEG-Qualitätsstufe nicht wie erwartet steigt, sondern fällt. Als technische Erklärung hierbei wird eine Änderung des Chroma Subsamplings in Photoshops JPEG-Kompression angeführt.
    Wenn man sich das aber mal (visuell) genauer anschaut, dann stellt man fest, dass die Bildqualität durchaus besser wird, unabhängig von zugrundeliegender Mathematik. Schauen wir uns das doch mal gemeinsam an.


    Nehmen wir mal ein detailreiches Foto, das als RAW Datei vorliegt und entwickeln es. Ich nutze ein RAW-Bild, um nicht schon im Testbild eine unerwünschte Generation JPEG-Kompression zu haben.


    Anschließend speichern wir dieses Originalbild als JPEGs in den unterschiedlichen Kompressionsstufen ab und platzieren diese JPEGs anschließend als neue Ebene über dem Originalbild. Schalten wir nun den Ebenenmodus der neuen Ebene auf "Differenz", dann sehen wir die Unterschiede zwischen beiden Bildversionen.


    In Photoshops Histogramm Panel gibt es eine erweiterte Anzeige, die uns statistische Daten zum Bild liefert, insbesondere die sogenannte Standardabweichung. Hiermit lässt sich (in Verbindung mit dem o.g. Differenz-Ebenenmodus) auf einfache Weise bestimmen, wie stark sich 2 Bilder voneinander unterscheiden.


    Machen wir das für alle JPEG-Kompressionsstufen, dann können wir die ermittelten Werte der Standardabweichung schön in Kurven auftragen. Die Kurven zeigen uns, wie sich die JPEG-Bildqualität im Vergleich zum Originalbild abhängig von der Kompression entwickelt. Gäbe es keine Unterschiede zwischen Original und JPEG-Bild wäre die Standardabweichung 0.



    Würde die Aussage zutreffen, dass ein Qualitätswert von 7 ein schlechteres Ergebnis als ein Qualitätswert von 6 liefert, dann müssten wir dies in der Kurve deutlich sehen können, da an dieser Stelle die Kurve ansteigen müsste (mehr Abweichung). Dies ist aber nicht der Fall. Mit steigender Qualitätsstufe sinkt die Standardabweichung kontinuierlich.

    Gruß
    Martin

    PS: Die angehängten Bilder sind lediglich zur Illustration und liegen nicht im Originalformat des Tests vor! Das Differenzbild wurde mittels Gradationskurve absichtlich "verstärkt", um den Effekt zu verdeutlichen. Die tatsächlich sichtbaren Unterschiede sind deutlich geringer, was sich auch in den Zahlenwerten der Kurven ablesen lässt.
    Markus Kolletzky und DJTrancelight bedanken sich. 


    Kommentare 7 Kommentare
    1. Avatar von Matthias Reitinger
      Matthias Reitinger -
      Interessant wäre noch ein Vergleich mit etwas gebräuchlicheren Bildähnlichkeits-Metriken wie PSNR oder das wahrnehmungsorientierte pdiff.

      Die Standardabweichung des Differenzbildes halte ich für wenig aussagekräftig. Die wäre nämlich auch 0, wenn sich die beiden Bilder um einen konstanten Wert unterscheiden. Die Standardabweichung gibt ja nur die Streuung um den Mittelwert an.

      Grüße,
      Matthias
    1. Avatar von Martin Schaefer
      Martin Schaefer -
      Hi Matthias,

      sicherlich ist der "Rauschabstand" besser, wenn man Möglichkeiten hat ihn zu ermitteln. Leider bietet Photoshop zumindest von Haus aus keine PSNR Analyse an, man müsste sie selbst implementieren, was bei mir zumindest am Programmierkönnen scheitert.

      Was die Standardabweichung angeht:
      Im Prinzip hast du natürlich Recht, wobei wir aber bei dem konkreten Vorhaben keine "unterschiedlich bearbeiteten" Bilder vergleichen, sondern Bilder die idealerweise identisch wären, dies aber wegen der Kompressionsverluste nicht sind. Insofern denke ich schon, dass die Standardabweichung oder der Mittelwert des Differenzbildes aussagekräftig genug sind. Die Kurve über den statistischen Mittelwert ist praktisch identisch mit der der Standardabweichung, trotzdem hätte ich vielleicht besser die Mittelwerte genommen.

      Gruß
      Martin
    1. Avatar von DJTrancelight
      DJTrancelight -
      Hi Martin,

      Danke für den interessanten Artikel. Kurze Frage. Leider sind die Schaubilder nicht deckungsgleich. Aber man kann schon sagen, dass die JPEG-Qualität über den Weg "Für Web Speichern..." (Qualitätsangabe in Prozent) besser ist, wie über den Weg "Speichern unter - JPEG" (Qualitätsangabe über die Stufen 1-12).
      Oder?
    1. Avatar von Martin Schaefer
      Martin Schaefer -
      Hi DJTrancelight,

      Ich würde nicht so weit gehen zu behaupten, dass ein Weg bessere Resultate als der andere bringt. Ich vermute eher, dass die Abstufung/Skalierung der Quaitätseinstellung unterschiedlich ist. Dafür spricht auch, dass man nicht bei beiden Speicherarten Prozente anbietet.
      Solange die Bilder nicht riesig groß sind, würde ich allerdings immer "Save for Web" nutzen, da es doch ein wenig mehr Optionen hat, die man möglicherweise brauchen kann, z.B. bzgl. Optimierung, Metadaten oder Farbraum.
      Interessant wäre noch ein Vergleich mit der JPEG-Kompression in Fireworks. Aber ich gebe zu, dass ich dafür vermutlich auf absehbare Zeit zu faul bin.
    1. Avatar von DJTrancelight
      DJTrancelight -
      Hi Martin,

      ach komm, zu faul. Hast hier schon mehr als genug getan und ausserdem werden wohl die Leute zu faul sein Fireworks für die Komprimierung zu bemühen, falls diese nur marginal besser sein soll.
    1. Avatar von Sneer
      Sneer -
      Zum Thema Komprimieren bin ich gerade über einen Konverter namens JPEGmini gestoßen.
      Die Ergebnisse sind bei größeren Formaten wirklich beeindruckend.
    1. Avatar von vronismus
      vronismus -
      Zitat Zitat von Sneer Beitrag anzeigen
      Zum Thema Komprimieren bin ich gerade über einen Konverter namens JPEGmini gestoßen.
      Die Ergebnisse sind bei größeren Formaten wirklich beeindruckend.
      Hab bisher auch immer mit für web speichern in photoshop gearbeitet, aber werde deinen Link gleich mal ausprobieren
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