java - 我可以在创建 JPEG 时更改 Java 的 ImageWriter 使用的压缩算法吗？

Question

或者，是否有更好的库可用于处理压缩？

让我用我已经理解的作为序言:(1) JPEG 是有损的——它看起来与输入文件不一样。 (2) 我可以将压缩质量设置调整到 0.0 到 1.0 之间，就像我在下面的代码中所做的那样。

我正在使用 BufferedImage 并将其转换为 JPEG，我注意到 Java 的 ImageWriter 的 .write() 方法为 JPEG 图像生成了低于标准的结果(例如，与 Photoshop“Save for Web”相比)。

我的代码现在看起来有点像这样:

// img is a BufferedImage, here
ImageWriter writer = ImageIO.getImageWritersByFormatName("jpeg").next();
ImageWriteParam iwp = writer.getDefaultWriteParam();
iwp.setCompressionMode(ImageWriteParam.MODE_EXPLICIT);
iwp.setCompressionQuality(.75f);

IIOImage image = new IIOImage(img, null, null);
ByteArrayOutputStream byteArrayOut = new ByteArrayOutputStream();
writer.setOutput(ImageIO.createImageOutputStream(byteArrayOut));
writer.write(null, image, iwp);
writer.dispose();

使用压缩质量设置会产生不同质量的输出，但即使设置为“1.0”，它们看起来也不像我在创建 JPEG 时使用其他工具所能获得的那样好。

因为我是新用户，还不能发布图片... here's a webpage that demos the differences .希望我可以在某个时候将它们永久地放在这里，以供将来可能有类似问题的用户使用。

显然，此特定图像不是 JPEG 压缩的最佳候选(PNG 更小且无损)，但它可以更容易地看到压缩伪影。实际图像将主要是摄影性质的。至少，这更多地是在质疑 Java 的 JPEG 压缩算法和质量，而不是其他生成的图像看起来更接近原始图像且字节数更少的图像。

Answer 1

"Java's ImageWriter's .write() method produces sub-par results for JPEG images (as compared to Photoshop "Save for Web", as an example)."

发生这种情况的原因不止一个，将 Java imageio 生成的图像质量与 photoshop 等专业图像软件进行比较是不公平的。

无论如何，让我们看看图像中出现伪像的最可能原因是什么:通常对于将图像保存为 JPEG 的软件，它会允许用户将参数指定为压缩或质量，其中一个是其他。此参数用于缩放量化过程中使用的量化表，这是 JPEG 有损的最重要因素。不同的编码器可能使用不同的量化表，这部分地解释了图像质量差异。

但可能还有其他因素会影响压缩和图像质量，其中色度子采样(或下采样)实际上发生在量化过程之前。色度子采样是图像中的颜色信息以低于原始分辨率的分辨率采样的过程。如需更好的解释，请阅读 this 文章。

Calvin Hass 提供了一个优秀的 JPEG 阻尼工具，称为 JPEGSnoop，可以从 http://www.impulseadventure.com 下载。 .在您提供的 ps75.jpg 图像上使用此工具，我发现了以下与色度子采样相关的输出:

 Component[1]: ID=0x01, Samp Fac=0x11 (Subsamp 1 x 1), Quant Tbl Sel=0x00 (Lum: Y)
 Component[2]: ID=0x02, Samp Fac=0x11 (Subsamp 1 x 1), Quant Tbl Sel=0x01 (Chrom: Cb)
 Component[3]: ID=0x03, Samp Fac=0x11 (Subsamp 1 x 1), Quant Tbl Sel=0x01 (Chrom: Cr)

这意味着没有对颜色分量进行子采样。另一方面，100.jpg 和 75.jpg 的子采样部分是相同的:

 Component[1]: ID=0x01, Samp Fac=0x22 (Subsamp 1 x 1), Quant Tbl Sel=0x00 (Lum: Y)
 Component[2]: ID=0x02, Samp Fac=0x11 (Subsamp 2 x 2), Quant Tbl Sel=0x01 (Chrom: Cb)
 Component[3]: ID=0x03, Samp Fac=0x11 (Subsamp 2 x 2), Quant Tbl Sel=0x01 (Chrom: Cr)

这意味着通过取两个连续像素的平均值，在水平和垂直方向上对颜色分量进行了子采样。

当原始图像像您的情况一样由 strip 和/或正方形组成时，色度子采样对图像质量的影响最为显着，并且您已经注意到此处更容易看到伪影。

因此，IMO，对于这种特殊情况，问题更多地来自色度二次采样，而不是品质因数设置。也许我挖得不够深，但我找不到为 imageio 或其背后的 ImageWriter(很可能是 com.sun.imageio.plugins.jpeg.JPEGImageWriter)设置采样因子的方法，尽管它似乎可以设置ImageWriter 使用的量化和霍夫曼表。

因此，您不太可能更改 Java 的 ImageWriter 使用的压缩算法，除非您为 imageio 编写自己的 ImageWriter 插件或作为独立插件。但考虑到 JEPG 压缩算法的复杂性，两者都非常重要。有一个相对容易理解的 Java JpegEncoder 实现，由 James R. Weeks 编写，默认情况下不进行色度子采样。它曾经是免费的，但您可以通过搜索网络找到原始版本。

另一个有趣的事情是:从 JPEGSnoop 的输出来看，由 photoshop 保存的 75% JPEG 图像的实际质量因子实际上显示为大约 92%。以下引用自 Calvin Hass 网站的文字将回答为什么 photoshop 在您的案例中不使用子采样的问题:

顺便说一句，请注意 Photoshop CS2 根据“保存 JPEG 质量”设置使用不同的色度子采样级别:

Photoshop Save As Quality 0-6 - 2x2 Chroma Subsampling
Photoshop Save As Quality 7-12 - 1x1 No Chroma Subsampling
Photoshop Save For Web Quality 0-50 - 2x2 Chroma Subsampling
Photoshop Save For Web Quality 51-100 - 1x1 No Chroma Subsampling

查看 this Java图像库，也可以写JPEG图像。