Image file formats and compression/jp
中間ファイルの形式
中間ファイルとは、編集途中にある画像データを、例えばRawTherapeeからGIMPなど他のプログラムに移動させる時のファイルのことを指します。
この場合の理想的な形式は、画像データやメタデータの損失がなく、且つ読み込み・書き込みが簡単なものです。このことから、中間ファイルの形式としては、常に非圧縮16bitTIFFを使うべきでしょう。
最終ファイルの形式
中間ではないファイル、つまり、最終編集画像やフィルムをスキャンした画像、HDR画像などを保存する場合は幾つか考慮する点があると思います：
- JPEGは最も幅広くサポートされている形式ですが、データ損失があります。殆どのJPEG形式は8bit／チャンネル、24bit／ピクセルのデータです。
- TIFF形式とJPEG形式はメタデータをサポートしていますが、PNG形式はしていません。
- TIFF形式は様々な圧縮方法が使えます（PNG形式で使う一つのDEFLATE、所謂Zipを含め）。ZipはTIFFをサポートしているRealWorldPhotosの画像を圧縮するのに最も効率の良い方法です。
- PNGは動作が遅く、効率は良くありません。
- 保存する画像は外部エディターを使ってもっと効率の良い、16bit JPEG 2000やOpen EXRなどに変換することも出来ます。
損失のない圧縮法の比較をする
比較のための入力ファイルには16bit 10000ｘ5000ピクセルのReal Worldパノラマ画像を使いました。
形式の変換に使ったのは、ImageMagic6.8.8.10、演算に使われたCPUは、x86_64(R)Core™i7 CPU Q820 1.73Ghzです。作業手順はBashで入力しました。
TIFF 16-bit
for c in RLE None LZW Zip; do time convert foo.tif[0] -monitor -depth 16 -compress "$c" "${c}_16.tif"; ls -lh "${c}_16.tif"; done
| 形式 | 圧縮法 | サイズ [MB] | 時間 [秒] |
|---|---|---|---|
| TIFF 16-bit | 圧縮なし | 382 | 5 |
| TIFF 16-bit | RLE | 385 | 5 |
| TIFF 16-bit | LZW | 293 | 8 |
| TIFF 16-bit | Zip | 243 | 61 |
備考：妙なことに、RLEで圧縮を行ったファイルのサイズは、圧縮をしなかったファイルより大きくなりました。
TIFF 12-bit
for c in None LZW Zip; do time convert foo.tif[0] -monitor -depth 12 -compress "$c" "${c}_12.tif"; ls -lh "${c}_12.tif"; done
| 形式 | 圧縮法 | サイズ [MB] | 時間（秒） |
|---|---|---|---|
| TIFF 12-bit | 圧縮なし | 287 | 4 |
| TIFF 12-bit | LZW | 248 | 9 |
| TIFF 12-bit | Zip | 210 | 44 |
備考：GIMP-2.9と RawTherapee-4.2 は 12-bit TIFFファイルをサポートしていません。
TIFF 8-bit
for c in None LZW Zip; do time convert foo.tif[0] -monitor -depth 8 -compress "$c" "${c}_8.tif"; ls -lh "${c}_8.tif"; done
| 形式 | 圧縮法 | サイズ [MB] | 時間（秒） |
|---|---|---|---|
| TIFF 8-bit | 圧縮なし | 191 | 3 |
| TIFF 8-bit | LZW | 51 | 4 |
| TIFF 8-bit | Zip | 49 | 41 |
TIFF 16-bit浮動小数点
for c in None LZW Zip; do time convert foo.tif[0] -monitor -define quantum:format=floating-point -compress "$c" "${c}_fp.tif"; ls -lh "${c}_fp.tif"; done
| 形式 | 圧縮法 | サイズ [MB] | 時間（秒） |
|---|---|---|---|
| TIFF 16-bit 浮動小数点 | 圧縮なし | 382 | 6 |
| TIFF 16-bit 浮動小数点 | LZW | 153 | 8 |
| TIFF 16-bit 浮動小数点 | Zip | 133 | 72 |
TIFF 64-bit倍精度浮動小数点
for c in None LZW Zip; do time convert foo.tif[0] -monitor -depth 64 -define quantum:format=floating-point -compress "$c" "${c}_64fp.tif"; ls -lh "${c}_64fp.tif"; done
| 形式 | 圧縮法 | サイズ [MB] | 時間（秒） |
|---|---|---|---|
| TIFF 64-bit 倍精度浮動小数点 | 圧縮なし | 1525 | 21 |
| TIFF 64-bit 倍精度浮動小数点 | LZW | 1016 | 36 |
| TIFF 64-bit 倍精度浮動小数点 | Zip | 551 | 104 |
OpenEXR 16-bit浮動小数点
OpenEXRは悪くないオプションです。最近の圧縮法で、効率も良く幅広くサポートされています。
for c in None Zip PIZ; do time convert foo.tif[0] -monitor -depth 16 -compress "$c" "${c}_16.exr"; ls -lh "${c}_16.exr"; done
| 形式 | 圧縮法 | サイズ [MB] | 時間（秒） |
|---|---|---|---|
| EXR 16-bit | 圧縮なし | 382 | 13 |
| EXR 16-bit | Zip | 106 | 21 |
| EXR 16-bit | PIZ | 111 | 7 |
EXRを16bitTIFFに変換する際は、色空間をsRGBに設定します（設定するだけで、それに変換する訳ではありません）：
convert Zip_16.exr -depth 16 -set colorspace sRGB suchwow.tif
PNG 16-bit
最後にPNG形式の結果です。ImageMagickではZLIBの圧縮率1～9を自分で入力します、或いは最初の値を0に設定した場合は、ハフマン圧縮を使います。2番目の値で、エンコーディングフィルターの時間を入力します、5=AdaptiveがRealWorldPhotosに最適です。
for l in 0 6 9; do time foo.tif[0] -monitor -depth 16 -quality "${l}5" "${l}5_16.png"; ls -lh "${l}5_16.png"; done
| 形式 | 圧縮法 | サイズ [MB] | 時間（秒） |
|---|---|---|---|
| PNG 16-bit | level 0 | 310 | 9 |
| PNG 16-bit | level 6 | 233 | 87 |
| PNG 16-bit | level 9 | 233 | 351 |
備考：レベル6とレベル9のファイルサイズは変わらないのに、演算時間は4倍になりました。
PNG 8-bit
for l in 0 6 9; do time foo.tif[0] -monitor -depth 8 -quality "${l}5" "${l}5_8.png"; ls -lh "${l}5_8.png"; done
| 形式 | 圧縮法 | サイズ [MB] | 時間（秒） |
|---|---|---|---|
| PNG 8-bit | level 0 | 137 | 10 |
| PNG 8-bit | level 6 | 49 | 40 |
| PNG 8-bit | level 9 | 46 | 341 |