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 ABICとJPEG・MPEG2との性能比較を行います.

事前知識 PABIC×JPEG FABIC×JPEG
CABIC×MPEG2  謝辞

事前知識

 画像圧縮の質を比較する方法
 2種類の異なった圧縮方式の間で復号画像の質(画品質)の優劣を比較する方法には2種類あります.
 第一に,数値評価です.ファイルサイズを横軸に,「真の画像と復号画像の差異を評価する尺度」を縦軸に取ったグラフを用います.これによって同じファイルサイズでの画品質を比較したり,同じ画品質でのファイルサイズを比較します.「真の画像と復号画像との差異を評価する尺度」としては,歪み率(PSNR:単位dB)が一般的です.もし,真の画像と復号画像が全く同じ場合,PSNRは無限大となります.また,違いが大きくなる程その値は小さくなります.一応の目安ですが,PSNRが40dBを越えると人間の目ではその差異が知覚できない(勿論,差異が画像全体に分布している場合です.)と言われています.
 第二に,主観評価です.これは真の画像と複数の復号画像を幾人かの人に見てもらい,良いと思った画像に投票してもらうことで優劣をつける方法です.第一の数値的方法では,「真の画像と復号画像との差異がどのように画像上に分布しているのか」を評価することはできません.第一の方法を補う評価方法といえます.

 JPEGに関して
 JPEGには,ユーザーがチューニングできるパラメータやオプションが幾つかあります.誰もが利用するパラメータが,画品質(量子化)ファクタです.この値を大きくするとファイルサイズは大きくなり画品質が良くなります.もう一つは,ハフマンテーブル最適化オプションです.このオプションを実行すると画品質は変わりませんがファイルサイズが多少小さくなります.
 上記はどのソフトウェアに組み込まれたJPEGでも同様なのですが,量子化係数テーブル(マトリクス)を書き換えることによってJPEGをチューニングすることもできます.カラー画像では,明度と色差用の2種類があって両者とも8×8の数値配列で指定されます.この2つのテーブルを書き換えることでJPEGの符号化効率や主観的画品質が変わります.代表的なテーブルとして,全ての値を16にするフラットなテーブルとデフォルトである傾斜したテーブルがあります.フラットなテーブルでは,JPEGは数値的に最も高い性能を発揮しますが,主観的にはノイズが目立ってきます.そこで,低い周波数成分になるべく情報が集中するように工夫されたのがデフォルトのテーブルです.現実のほとんどの製品ではフラットテーブルは利用されていません.(MPEG2におけるP/Bピクチャに関しては例外的にフラットなテーブルが適用されています)
 尚,シェッジの技術セクションでは,スタンダードなJPEGツールとして,The Independent JPEG GroupのC/DJPEG(release6)を用いています.

 MPEG2に関して
 MPEG2は,非常に複雑なパラメータの設定が可能です.詳細は,多数出版されている専門書を御覧下さい.ここでは,MPEG2の実験条件として,

ピクチャに関する条件として,秒間30フレームの動画像に対して1秒に2枚のIピクチャをブロークンリンクで挿入し,Iピクチャ間には3枚のPピクチャを挿入する.
色差間引きは,4:1:1(4:2:0)とする.
動き補償の移動ベクトルは全探索で決定し,探索半径は予測フレームと非予測フレームの間隔×16画素とする.
ローパスフィルタ等の前処理およびアップサンプル等の後処理は行わない.
としています.
 尚,シェッジの技術セクションでは,スタンダードなMPEGツールとして,MPEG−2 Video Encoder/Decoder,Version 1.1,(MPEG Software Simulation Group)を用いています.

PABIC×JPEG

 MS Photo editor(ver.3.01)で使用されているJPEGとPABICの性能を比較してみます.

 飛行機
P51 Mustang
Alan Fink
384×256,24-bit color


 山と森
Mountain stream
Norm Kerr
384×256,24-bit color


 女性
Portrait of girl in red
Bob Clemens
256×384,24-bit color


 オーム
Two macaws
Steve Kelly
384×256,24-bit color


 バーチャルアイドル
フェイフェイ
(c) e-frontier
320×240,24-bit color


 アニメ
スターダスト
(c)代々木アニメーション学院
320×240,24-bit color


FABIC×JPEG

 MS Photo editor(ver.3.01)で使用されているJPEGとFABICの性能を比較してみます.

 飛行機
P51 Mustang
Alan Fink
384×256,24-bit color


 山と森
Mountain stream
Norm Kerr
384×256,24-bit color


 女性
Portrait of girl in red
Bob Clemens
256×384,24-bit color


 オーム
Two macaws
Steve Kelly
384×256,24-bit color


 バーチャルアイドル
フェイフェイ
(c) e-frontier
320×240,24-bit color


 アニメ
スターダスト
(c)代々木アニメーション学院
320×240,24-bit color


CABIC×MPEG2

 ここでは,1フレーム当たりの平均PSNR(dB)と平均ファイルサイズ(BYTE)を示した特性曲線によってCABICとMPEG2との性能比較を行います.

 女性
(c) Axell
320×240, 24-bit color
151 frame


 桜・小川・女性
(c) Cedge
320×240, 24-bit color
301 frame


 モバイル
standard movie data
720×480, 24-bit color
31 frame


 バーチャルアイドル
(c) e-frontier
320×240, 24-bit color
301 frame


 スターダスト
(c) 代々木アニメーション学院
320×240, 24-bit color
301 frame


 スターダスト
(c) 代々木アニメーション学院
320×240, 24-bit color
301 frame


謝辞

 上記比較実験におけるコンテンツは,以下の協力各社

 株式会社 アクセル
 株式会社 e-frontier
 学校法人 代々木アニメーション学院

からご提供頂きました.心より御礼申し上げます.