2015年8月18日
今回は、Ghostscript でラスタライズした画像を jpeg 形式で保存してみます。
png 保存に比べると jpeg 保存では一般に高圧縮が期待でき、さらに CMYK 形式で保存することも可能です。
ただ RGB 形式で保存する場合については、ちょっと残念な結果になってしまいました。
jpeg で保存するには、保存するカラーモード（または色空間、カラースペース）によって -sDEVICE に以下のいずれかを使い分けます。
-sDEVICE=jpeg … ＲＧＢ形式で保存-sDEVICE=jpegcmyk … ＣＭＹＫ形式で保存-sDEVICE=jpeggray … グレースケール形式で保存
そして保存時の画質の設定については、量子化テーブルに関する以下の２種類があります。
-dJPEGQ 公式には 0 から 100 の値の整数値をとりますが、0 を指定した場合はデフォルト値が使用されます。デフォルト値は 75 になります。
数字が低いと低画質（高圧縮率）、高いと高画質（低圧縮率）です。
ただし、0 を指定した場合はデフォルト値が使用されますので、実質的な最小値は 1 になります。 -dQFactor 公式には 0.00 から 1.00 の実数値をとりますが、実は 100.0 までとれます（粗すぎて実用性皆無ですが・・・）。
上記とは逆に、数字が低いと高画質（低圧縮率）、高いと低画質（高圧縮率）です。
0 を指定した場合は -dQFactor=0.5 が使用されます。
ですから最高画質にしようと思って最小値の -QFactor=0 を指定すると、-dQFactor=0.5 相当の画質になってしまうので注意しましょう。
しかし Ghostscript の
ソース によると、JPEGQ と QFactor との間には以下の関係があるので、画質設定は実質１種類ということになります。
仮に -dJPEGQ と -dQFactor が同時に指定された場合は、-dJPEGQ の設定値が使用されます。
また、この関係式に従って対応表を作ると、次のようになります。
-dJPEGQ 1 10 20 30 40 50 60 70 75 80 90 100 -dQFactor 50 5 2.5 1.67 1.25 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.2 0
では実際に、画質の設定を様々に変えてみて結果を比較してみましょう。
画質の指定には -dJPEGQ を使用し、以下のように実行しました。
for i in 0 1 25 50 75 100; do \
gs -dSAFER -sDEVICE=jpeg -r72 -dJEPGQ=$i -o out.rgb.$i.jpg in.pdf; \
gs -dSAFER -sDEVICE=jpegcmyk -r72 -dJEPGQ=$i -o out.cmyk.$i.jpg in.pdf; \
gs -dSAFER -sDEVICE=jpeggray -r72 -dJEPGQ=$i -o out.gray.$i.jpg in.pdf; \
done
まともに書くと、画質６種類×形式３種＝１８行と長くなるので、for を使って若干まとめてます。
以下、その実行結果です。
-dJPEGQ -sDEVICE jpeg jpegcmyk jpeggray 0 1 25 50 75 100
いわゆる jpeg っぽいノイズが見て取れます。
-dJPEGQ が高いほど画質が良くなるという、ごく当たり前の結果が確認できまた。
一応 -dJPEGQ=0 の設定も試してみましたが、確かに -dJPEGQ=75 と同じ画質に見えます。
最下段(-dJPEGQ=100)の jpeg と jpegcmyk の結果をよく見比べてみると、同じ画質設定値でありながら jpeg の方が若干汚く見えるかもしれません。
細かい話になりますが、jpeg 圧縮の画質は「量子化テーブルの値」と「サンプリングファクタの値」によって大体決まるようです。
前者は大雑把にいえば 64 個の数字の羅列で、それぞれが 1 近いほどに高画質になります。これらの数字は前述の -dJPEGQ または -dQFactor によって決まります。
後者の値は、Ghostscript においてはカラーモードによって固定になっていて、以下のようになっています。
カラーモード -sDEVICE 色成分１ 色成分２ 色成分３ 色成分４ 備考 RGB jpeg Y:2×2 Cb:1×1 Cr:1×1 – Y=輝度／Cb=青系色／Cr=赤系色 CMYK jpegcmyk C:1×1 M:1×1 Y:1×1 K:1×1 C=シアン／M=マゼンタ／Y=イエロー／K=墨 グレー jpeggray Y:1×1 – – – Y=輝度
通常の jpeg 圧縮では、RGB 形式は最初に YCbCr 形式に変換されます。
Ghostscript においてもそれは同様で、ただし Y 成分のサンプリングファクタのみ 2×2 と別の値が使用されています。
CMYK 形式の場合はいずれの色成分のサンプリングファクタも 1×1 です。この違いが見た目の違いに出てきたようです。
ちなみに RGB 形式のサンプリングファクタ Y:2×2 を 1×1 にするには・・・ソースをいじくってリビルドするしかテは無いようです。
該当場所は、
case JCS_YCbCr:
cinfo->write_JFIF_header = TRUE; /* Write a JFIF marker */
cinfo->num_components = 3;
/* JFIF specifies component IDs 1,2,3 */
/* We default to 2x2 subsamples of chrominance */
SET_COMP(0, 1, 2,2, 0, 0,0);
SET_COMP(1, 2, 1,1, 1, 1,1);
SET_COMP(2, 3, 1,1, 1, 1,1);
break;
case JCS_CMYK:
cinfo->write_Adobe_marker = TRUE; /* write Adobe marker to flag CMYK */
cinfo->num_components = 4;
SET_COMP(0, 0x43 /* 'C' */, 1,1, 0, 0,0);
SET_COMP(1, 0x4D /* 'M' */, 1,1, 0, 0,0);
SET_COMP(2, 0x59 /* 'Y' */, 1,1, 0, 0,0);
SET_COMP(3, 0x4B /* 'K' */, 1,1, 0, 0,0);
break;
の 459 行目で、以下のように変更するだけです。
SET_COMP(0, 1, 1,1, 0, 0,0);
その結果、
改変前 (RGB) 改変後 (RGB) 参考 (CMYK)
CMYK形式と同程度の画質が得られるのですが・・・反則ですね・・・。
その５ 使用バージョン： Photoshop CS5(12.0 x64) / Ghostscript 9.16
(*1)
QFactor から JPEGQ への変換ルーチンを抜粋しました。
引数の quality が JPEGQ の値になります。
返り値は QFactor を 100倍した整数値になっています。
GLOBAL(int)
jpeg_quality_scaling (int quality)
/* Convert a user-specified quality rating to a percentage scaling factor
* for an underlying quantization table, using our recommended scaling curve.
* The input 'quality' factor should be 0 (terrible) to 100 (very good).
*/
{
/* Safety limit on quality factor. Convert 0 to 1 to avoid zero divide. */
if (quality <= 0) quality = 1;
if (quality > 100) quality = 100;
/* The basic table is used as-is (scaling 100) for a quality of 50.
* Qualities 50..100 are converted to scaling percentage 200 - 2*Q;
* note that at Q=100 the scaling is 0, which will cause jpeg_add_quant_table
* to make all the table entries 1 (hence, minimum quantization loss).
* Qualities 1..50 are converted to scaling percentage 5000/Q.
*/
if (quality < 50)
quality = 5000 / quality;
else
quality = 200 - quality*2;
return quality;
}
(*2)
まったく関係ないですが、この数式の画像は
TeX を使ってみよう というページから作成してみました。ソースはこんな感じです。久々に TeX 書いてみました。
\documentclass{jsarticle}
\usepackage{amsmath}
\begin{document}
\[
\text{QFactor} = \begin{cases}
5000 / \text{JPEGQ} / 100 & (\text{JPEGQ} < 50) \\
(200 - \text{JPEGQ} * 2) / 100 & (\text{JPEGQ} \ge 50)
\end{cases}
\]
\end{document}
仮に -dJPEGQ と -dQFactor が同時に指定された場合は、-dJPEGQ の設定値が使用されます。
また、この関係式に従って対応表を作ると、次のようになります。
