Open Source im professionellen Einsatz

Guetzli: Neuer Jpeg-Encoder von Google

17.03.2017

Webseiten, die schneller laden und weniger Daten benötigen, wollen sowohl Betreiber als auch Nutzer. Daher stellt Google seinen Jpeg-Encoder Guetzli bereit. Mit Guetzli sind Jpeg-Dateien den Angaben zufolge im Schnitt zwischen 20 und 30 Prozent kleiner als die, die mit dem herkömmlichen Encoder Libjpeg erstellt werden. In einigen Fällen seien bis zu 35 Prozent kleinere Dateien möglich.

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Anders als etwa Lepton von Dropbox dient Guetzli nicht allein zum Speichern von Daten, sondern erzeugt die komprimierten Bilder direkt. Das Projekt ist damit eine direkte Konkurrenz zum Jpeg-Encoder von Mozilla, und vor allem für Webseitenbetreiber gedacht. Ein Einsatz in anderen Fällen ist schwer vorstellbar, da der Encoder vergleichsweise langsam arbeitet. Dieser Mehraufwand ist aber zu vernachlässigen, wenn Webseiten das Bild nur einmal kodieren, aber möglicherweise millionenfach ausliefern.

Psychovisuelles Modell zur Verkleinerung

Guetzli nutzt zum Verkleinern der Bilder die Quantisierung, wobei der Encoder einen visuellen Qualitätsverlust erzeugt, der auch bei anderen Jpeg-Encodern üblich ist. "Guetzli versucht dabei eine Balance zwischen minimalem Verlust und Dateigröße, indem ein Suchalgorithmus eingesetzt wird, der den Unterschied zwischen der psychovisuellen Modellierung des Jpeg-Formats und dem psychovisuellen Modell von Guetzli überwinden will."

Das Modell zu Guetzli, das auf Butteraugli basiert, nähert Google zufolge die Farbwahrnehmung und das so genannte Visual Masking in einer detaillierteren Weise an als dies einfache Farbtransformationen und diskrete Kosinustransformationen erreichen. Visual Masking bezeichnet das Überdecken oder Verändern einer Bildinformation durch einen nahe gelegenen zweiten Reiz.

Zusätzlich zur Verkleinerung der Dateien soll Guetzli im Vergleich zur Libjpeg bei ähnlichen Dateigrößen eine wesentlich bessere Qualität liefern, so jedenfalls bewerten es Testpersonen. Bei der Verwendung von technischen Metriken wie SSIM oder PNSR schneidet Guetzli dagegen schlechter ab als Libjpeg. Dies wird schlicht dadurch erreicht, dass Butteraugli Bilder mit weniger Block- und Rausch-Artefakten bevorzugt.

Guetzli hilft künftig vielleicht auch Videos

Netflix setzt zum Bewerten seiner vorgehaltenen Videos und zum Kodieren dieser ebenfalls auf eine Metrik, die auf menschlicher Wahrnehmung basiert und in einigen Bereichen von den Ergebnissen von SSIM oder PSNR abweicht. Google erwartet, dass der Ansatz von Guetzli und Butteraugli künftig weitere Arbeiten an Bild- und Videokomprimierung inspiriere.

An Guetzli arbeitet Googles europäisches Forschungsteam mit Sitz in Zürich. Die Gruppe ist auch für die Zlib-Alternative Zopfli und deren Nachfolger Brotli verantwortlich. Der Entwickler Jyrki Alakuijala ist einer der Hauptverantwortlichen dieser Projekte. Erstmals öffentlich bekannt gegeben hat Alakuijala die Offenlegung von Guetzli im vergangenen Oktober, allerdings in einem Forum, das nur einem kleinen Kreis bekannt sein dürfte. Version 1.0 von Guetzli findet sich nun auf Github.

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