JPEGの解像度や品質とファイルサイズの関係 (ImageMagick)

サンプル画像

今回は、以下の画像 publicdomainq-0077777irxtii.jpg を実験に用いた。

[フリー写真] 商店街を歩くカップルの後ろ姿 | パブリックドメインQ：著作権フリー画像素材集

実験

以下の形式のコマンドで、解像度と品質を指定して変換を行った。

magick convert publicdomainq-0077777irxtii.jpg -colorspace rgb -resize 90% -colorspace srgb -quality 95 s090_q095.jpg

参考：sRGB空間で画像処理するべからず - 豪鬼メモ

ImageMagick のバージョン (magick --version) は以下である。

Version: ImageMagick 7.1.1-12 Q16-HDRI x64 a09d8dd:20230625 https://imagemagick.org
Copyright: (C) 1999 ImageMagick Studio LLC
License: https://imagemagick.org/script/license.php
Features: Cipher DPC HDRI Modules OpenCL OpenMP(2.0)
Delegates (built-in): bzlib cairo flif freetype gslib heic jng jp2 jpeg jxl lcms lqr lzma openexr pangocairo png ps raqm raw rsvg tiff webp xml zip zlib
Compiler: Visual Studio 2022 (193632532)

「効率」は小さいほど良いことを表す。

解像度とファイルサイズの関係

品質 30

解像度 [%]	幅 [px]	高さ [px]	サイズ [KiB]	効率 [B/px²]
1	60	42	0.8	0.311
5	300	211	8.4	0.136
10	600	423	24.6	0.099
20	1200	845	66.1	0.067
30	1800	1268	115.2	0.052
40	2400	1690	170.3	0.043
50	3000	2113	230.9	0.037
60	3600	2535	295.2	0.033
70	4200	2958	362.9	0.030
80	4800	3380	433.8	0.027
90	5400	3803	509.9	0.025
100	6000	4225	590.5	0.024

品質 70

解像度 [%]	幅 [px]	高さ [px]	サイズ [KiB]	効率 [B/px²]
1	60	42	1.2	0.483
5	300	211	15.5	0.251
10	600	423	45.1	0.182
20	1200	845	121.7	0.123
30	1800	1268	213.5	0.096
40	2400	1690	317.4	0.080
50	3000	2113	432.8	0.070
60	3600	2535	556.1	0.062
70	4200	2958	689.5	0.057
80	4800	3380	832.4	0.053
90	5400	3803	980.8	0.049
100	6000	4225	1144.1	0.046

品質 95

解像度 [%]	幅 [px]	高さ [px]	サイズ [KiB]	効率 [B/px²]
1	60	42	2.4	0.963
5	300	211	37.6	0.609
10	600	423	110.1	0.444
20	1200	845	304.3	0.307
30	1800	1268	552.4	0.248
40	2400	1690	859.9	0.217
50	3000	2113	1231.0	0.199
60	3600	2535	1650.2	0.185
70	4200	2958	2135.1	0.176
80	4800	3380	2687.0	0.170
90	5400	3803	3281.2	0.164
100	6000	4225	3865.1	0.156

まとめ

どの品質でも、解像度を上げるほどファイルサイズが大きくなり、効率は良くなった。
とはいえ、ある程度以上大きい解像度では、効率の差は小さくなってくる。

品質とファイルサイズの関係

以下のように PNG 形式に変換した画像との違い (PSNR) を算出した。

magick convert publicdomainq-0077777irxtii.jpg -colorspace rgb -resize 20% -colorspace srgb s020.png
magick compare -metric PSNR s020.png s020_q095.jpg NULL:

参考：ImageMagick で画像比較 (Compare) #diff - Qiita

解像度 10% (600×423)

品質	サイズ [KiB]	PSNR [dB]	効率 [KiB/dB]
1	3.4	20.3529	0.168
5	6.4	22.5050	0.283
10	11.2	24.9066	0.450
20	18.7	27.0084	0.693
30	24.6	28.1174	0.875
40	29.3	28.8338	1.016
50	33.7	29.4199	1.146
60	38.2	29.9765	1.275
70	45.1	30.7182	1.468
80	55.9	31.7341	1.760
90	79.6	33.5008	2.377
95	110.1	34.8253	3.160
98	153.0	35.5835	4.300
100	209.4	35.7995	5.850
PNG	409.3	-	-

品質と画像

品質	画像
1
5
10
20
30
50
70
95

解像度 20% (1200×845)

品質	サイズ [KiB]	PSNR [dB]	効率 [KiB/dB]
1	10.4	22.0987	0.473
5	17.8	24.6325	0.722
10	30.7	27.5412	1.115
20	50.0	30.0891	1.661
30	66.1	31.3690	2.106
40	78.8	32.1818	2.448
50	90.6	32.8222	2.760
60	103.1	33.3823	3.089
70	121.7	34.1613	3.561
80	150.8	35.2363	4.279
90	216.9	37.1817	5.833
95	304.3	38.7578	7.852
98	425.8	39.7943	10.701
100	634.8	40.1937	15.794
PNG	1304.4	-	-

品質と画像

品質	画像
1
5
10
20
30
50
70
95

解像度 40% (2400×1690)

品質	サイズ [KiB]	PSNR [dB]	効率 [KiB/dB]
1	34.2	23.7217	1.444
5	49.4	26.4225	1.869
10	80.9	29.9081	2.704
20	130.7	33.1349	3.944
30	170.3	34.7660	4.900
40	202.4	35.8318	5.648
50	233.1	36.6347	6.363
60	266.0	37.3859	7.116
70	317.4	38.3603	8.275
80	395.7	39.6360	9.983
90	585.3	41.7206	14.030
95	859.9	43.6075	19.718
98	1246.9	45.1917	27.590
100	1986.2	46.1956	42.996
PNG	4258.4	-	-

品質と画像

品質	画像
1
5
10
20
30
50
70
95

まとめ

今回実験を行ったどの解像度でも、だいたい以下のことがいえそうである。

• 品質が 80 を超えると、ファイルサイズが大きく増えていく
• 品質が 20 を下回ると、PSNR が大きく下がっていく
• 品質 40 程度までは、画像の劣化はあまりみられない
• 品質 10 になると、手前の人の服の色が変わってくる
• 品質 1 はほぼモザイクである
• 品質 100 でも、PNG に比べて半分程度のファイルサイズになる

JPEG では解像度にかかわらず 8×8 のブロックごとに圧縮処理を行うため、もとの解像度が高いと、品質を 1 にしてももとの画像の情報が残りやすいようである。

品質を下げると画像が劣化しやすくなると考えられる一方、品質を極端に上げたり下げたりしなければファイルサイズへの影響は比較的小さいようである。

まとめ

画像を Web での公開用に JPEG に変換する際は、品質は 60～80 程度に設定し、ファイルサイズの調整のためには適切な解像度を設定するのがよいと考えられる。
ただし、今回の実験結果はあくまで今回の画像でのものであり、画像の性質によって結果が変わる可能性が考えられる。
今回の結果は目安とし、実際の画像での仕上がりを確認しながら変換を行うのがよいだろう。