Programy k tomuto článku najdete na DVD pod indexem WebP.

Nový formát Googlu pro obrázky

Nový a moderní obrazový formát "WebP" podle společnosti Google brzy odstraní rádobystandard v podobě formátu JPEG. Nebylo by to žádné překvapení, protože formát WebP dosahuje při stejné úrovni komprese až o čtyřicet procent lepší kvality obrazu.
MARKUS MANDAU, PETR KRATOCHVÍL

Vzhledem k tomu, že formát JPEG v příštím roce oslaví dvacet let, je více než vhodné zmínit, proč byl tak dlouho úspěšný. Žádný jiný formát totiž není používán tak často a v tak širokém spektru zařízení – od digitálních fotoaparátů až po obrázky na Facebooku. Tento úspěch však kupodivu nelze vysvětlit z technologického hlediska: celá řada moderních formátů nabízí mnohem lepší kompresi než archaický JPEG. Pravda je, že pokusů o náhradu bylo několik (vzpomeňme si například na PNG), ale teprve nyní se objevil formát s reálnou šancí na prosazení – stojí za ním totiž Google a jeho novinka navíc představuje opravdu významný krok vpřed. Z technologického hlediska je WebP vedlejším produktem z vývoje Googlu – jeho videokodeku WebM. Podrobnější informace o něm najdete v celostránkovém schématu. Fakt je, že stejně jako u klíčových snímků při kódování videa byl při jeho vytváření použit algoritmus VP8.
Pro prosazení formátu v globálním měřítku je nutné splnit tři podmínky. O dosažení první z nich – kvality – není u nového formátu rozhodně nejmenších pochyb. Také druhou podmínku v podobě nálepky "zdarma" splnil Google beze zbytků – používání tohoto formátu je opravdu bez jakýchkoliv licenčních poplatků. Jak se ale zdá, Google bude mít problém s třetí důležitou podmínkou – vhodným a dostupným softwarem. Ačkoliv byl WebP představen již v říjnu loňského roku, prozatím se do jeho podpory vývojáři příliš nehrnou – například v prohlížečích ho nativně podporuje pouze Chrome, do ostatních browserů je nutné nainstalovat plug-iny. Pro Windows nabízí Google systémovou knihovnu, která umožní zobrazení obrázků v tomto formátu. Růžové vyhlídky na budoucnost formátu WebP mírně kalí i fakt, že se Microsoft snaží prosadit "konkurenční" formát JPEG XR (dříve HD photo).

WebP: Videotechnologie v praxi

Srovnání dvou konverzních technologií (viz schéma vpravo) ukazuje, proč je WebP lepší než JPEG. Oba kodeky v zásadě rozdělují obraz na bloky, jejichž jas a barevné hodnoty komprimují bez ztráty informace, které by si všimlo lidské oko. Tím ale podobnost končí, protože formát WebP nepoužívá jako JPEG absolutní hodnoty jasu a barev, ale odvozuje je od sousedních bloků. Tato technologie, dobře známá z videokompresních algoritmů, se nazývá "předpověď" a využívá se při ní skutečnosti, že jasový i barevný rozdíl v případě sousedních bloků je často velmi malý, nebo dokonce nulový. A blok obsahující nuly může být efektivněji komprimován než blok z různých "absolutních" hodnot.
Zatímco JPEG kodér zpracovává makrobloky zleva doprava i shora dolů a vytváří z nich "absolutní" hodnoty, u kodéru WebP je tomu tak pouze v levém horním rohu. Hodnoty ostatních bloků jsou pomocí předpovědi odvozeny od jejich souseda. Navíc je u WebP na základě zjištěných hodnot předpovědi možné upravit parametry pro tvorbu bloků. Například v oblastech s velkým počtem detailů (a tedy velkými rozdíly hodnot) jsou použity malé bloky – 4 x 4 pixelů, pokud je detailů méně, pracuje se s bloky 16 x 16 pixelů.
Tyto technické výhody však budou mít význam, pokud se Googlu podaří přesvědčit i ostatní hráče "na trhu" – například internetová fotoalba, sociální sítě nebo výrobce fotoaparátů. Představa, že se na paměťovou kartu nebo síťový disk vejde o 40 % více snímků, by však měla být zajímavá pro každého. Podrobnější informace o novém formátu a jeho využití v praxi najdete na stránkách http://code.google.com/speed/webp/gallery.html.


JPG
Rozmazání a artefakty – JPEG používá pouze základní metody.

Barevný prostor – konverze
Zaznamenali jsme silné rozdíly v jasu, jejichž příčinou jsou barevné hodnoty vypočtené jednou na makroblok 16 × 16 a dvakrát na blok 8 × 8.
Transformace
Hodnoty jasu a barev jsou konvertovány do několika frekvencí. Vyšší frekvence reprezentují jemné rozdíly, které nejsou vidět.
Kvantování (Quantization)
Frekvence jsou zaokrouhleny tak, že několik vysokých frekvencí může mít nulovou hodnotu. Vzhledem k tomu, že WebP pracuje s odvozenými hodnotami, objeví se zde několik nul…
Bitové kódování
Frekvenční hodnoty jsou zkomprimovány na bitovou úroveň. Díky více "nulám" tak může být objem dat efektivněji zmenšen.


WebP
Díky využití moderních technologií nabízí WebP vyšší kvalitu obrazu.

Barevný prostor – konverze
Velikosti bloků
Makrobloky jsou analyzovány pro předpověď: v případě velkých ploch je možná úspora, pokud existuje více detailů, pak jsou rozděleny do 16 bloků.
Předpověď
Místo použití absolutních hodnot jasu a barev vychází formát WebP z těchto krásně kódovaných bloků a využívá rozdíly, které jsou často nízké, nebo dokonce nulové.
Kvantování (Quantization)
Rekonstrukční filtr
Díky silné kvantifikaci často zůstanou jen hodnoty intenzity osvětlení nebo barevná hodnota bloku. Pak kodér zaznamená, že by měl dekodér vytvořit barevný gradient.
Bitové kódování


Foto: Photoshop: Díky plug-inu může Photoshop převést obraz i do formátu WebP. Kvalitu výstupu lze upravit pomocí posuvníků.