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2017-09-29
毅耘科技
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【毅耘科技】
不管是 PC 照旧移动端，图片一向是流量大头，以苹果公司 Retina 产品为代表的高 PPI 屏对图片的质量提出了更高的要求，如何保证在图片的邃密度不降低的前提下缩小图片体积，成为了一个有价值且值得探索的事情。
但现在对于 JPEG、PNG 和 GIF 这些图片格式的优化几乎已经达到了极致， 若想改变现状拓荒新局面，便要有釜底抽薪的胆量和气魄，而 Google 给了我们一个新选择：WebP。
对 WebP 的研究缘起于手机 QQ 原创表情商城，因为表情包体积较大，在 2G/3G 的网络环境下加载较慢。同事小贝正好因为 2013 Google I/O Event 了解到了 WebP，于是我们便一路开始了没羞没躁的技术预研，期待在原创表情图片的质量与体积之间寻找最美的平衡。
今年 WebP 图片格式得到越来越多的关注，许多团队也开始布道，前阵子的前端圈“走进腾讯互娱前端技术专场”也有相关专题。借此热潮，在这里把上一年的探索过程以及今年 WebP 新的发展一同分享出来，同时也期待更多的人将其应用于现实营业中。
WebP（发音 weppy，项目主页），是一种支撑有损压缩和无损压缩的图片文件格式，派生自图像编码格式 VP8。根据 Google 的测试，无损压缩后的?WebP 比 PNG 文件少了 45％ 的文件大小，即使这些 PNG 文件经过其他压缩工具压缩之后，WebP 照旧可以削减 28％ 的文件大小。
2010 年发布的 WebP 已经不算是新颖事物了，在 Google 的明星产品如 Youtube、Gmail、Google Play 中都可以看到 WebP 的身影，而 Chrome 网上商店甚至已完全使用了 WebP。国外公司如 Facebook、ebay 和国内公司如腾讯、淘宝、美团等也早已尝鲜。目前 WebP 也在我厂许多的项目中得到应用，如腾讯新闻客户端、腾讯网、QQ空间等，同时也有一些针对 WebP 的图片格式转换工具，如?智图，iSparta?等。
（Google 已和正在部署的 WebP 的产品）
可喜的是，直到今年，Google 对 WebP 依旧投入了持续的热情，2014 年的 Google I/O Event 中也出现了两个介绍 WebP 应用的视频。WebP 已大量应用于全球流量消费最多的 Google 产品中，你还有理由拒绝它吗？
上面只是简单介绍了这种图片格式的背景和应用，不过 “talk is cheap”，这种格式优势在哪里？除了压缩效果极好，图片质量能否得到保障？这需要更理性客观的数据：
这里列举一个简单的测试：对比 PNG 原图、PNG 无损压缩、PNG 转 WebP（无损）、PNG 转 WebP（有损）的压缩效果。更多测试查看这里（请用 Chrome 浏览器打开）
WebP 的优势体现在它具有更优的图像数据压缩算法，能带来更小的图片体积，而且拥有肉眼识别无差异的图像质量；同时具备了无损和有损的压缩模式、Alpha 透明以及动画的特征，在 JPEG 和 PNG 上的转化效果都特别很是优异、稳定和同一。
科技博客 Gig???aOM 曾报道：YouTube 的视频略缩图采用 WebP 格式后，网页加载速度提拔了 10%；谷歌的 Chrome 网上应用商店采用 WebP 格式图片后，天天可以节省几 TB 的带宽，页面平均加载时间大约削减 1/3；Google+ 移动应用采用 WebP 图片格式后，天天节省了 50TB 数据存储空间。
现在问题来了：WebP 的支撑度和兼容性如何？
根据对目前国内浏览器占比与 WebP 的兼容性分析，大约有 50% 以上的国内用户可以直接体验到 WebP，假如你的网站以图片为主，或者你的产品基于 Chromium 内核，建议体验尝试。假如你打算在 App 中使用 WebP，除了 Android4.0 以上提供的原生支撑外，其他版本以及 iOS 都可以直接使用官方提供的解析库（Android?、iOS?）。
为了验证 WebP 图片格式的营业可行性，我们从流畅度、解码耗时、CPU 使用、内存占用几个维度进行的分析，在开发同窗们的帮助下得到了特别很是珍贵的测试数据：
测试一：AndroidQQ 下 PNG 和 WebP 各指标对比。 测试环境：AndroidQQ、Galaxy Nexus、Android4.2.2 系统 测试对象：WebP、PNG测试数据（部分）：
测试数据（部分）：
可见除了 WebP 在解码时间与 PNG 有较显明差异（毫秒级别）之外，总体使用体验和 PNG 基本无差异。同时也需要明确，移动设备的发展迅猛，硬件升级快，上一年的体现也许在今年又有了显明的提拔。所以，在 App 中使用 WebP 基本没有技术阻碍。
在验证了营业可行性之后，WebP 又激发了我们对另外一些方向的思考：既然它体现如此优异，能否进一步摸清其“秉性”，得到一些能在未来使用中遵循的指导方案？
于是，为了更深入了解 WebP 特征，我们针对原创表情项目 “不同的表情图片，如何获得 WebP 的最佳压缩效率” 问题继续睁开探讨，主要从图片规格、色彩数（颜色数量）、参数配置几个维度进行：
通过阅读文献了解到 WebP 使用的是 Fancy 采样算法，既然是采样算法必然有采样区块，而 JPEG 的采样区块是 8*8，对于原始图片的长宽不是 8 的倍数，都需要先补成 8 的倍数，使其能一块块的处理，所以对于 8 的整数倍的图片，压缩会更高效。
那么 WebP 的采样区块会是多少？我们在其他因素保持不变的前提下改变图片规格，选取了 200*200 附近多个规格值，得到了一些数据。将数据可视化之后可以看到凡是以 16*16 倍数（160*160、176*176、192*192、256*256）为规格的图片，有损压缩的比例都显明大于以 4*4 或 8*8 的倍数为规格的图片。
结论：原创表情可以考虑使用 “16n*16n” 的规格。目前原创表情选择的是 200*200 的规格大小，现实上选择 256*256 或者 192*192 能获得更高的 WebP 压缩效率，量级在千分之几。
在 JPEG 和 PNG 格式的选择经验上可以知道，对于色彩复杂的图片，一般使用 JPEG 格式，而对于色彩单一的图片，使用 PNG 格式。可见色彩数会影响图片的压缩效果。于是我们通过 Photoshop 中的色阶星散功能调整表情图片的色彩数，在其他因素保持不变的前提下对比不同色彩数对于 WebP 有损无损压缩的影响。
可见，在色彩数相对较少的前提下，无损压缩的效果要优于有损压缩；而色彩数许多时，有损压缩效果要优于无损压缩，这个分界点在 256±100 之间。
结论：建议原创表情尽量控制颜色数在 256 色以内，采用无损压缩性价比最高。
随后又从色温、渐变与杂色、直线曲线、是否需要描边上进行了分析，最后的结论即：
为了得到无损压缩和有损压缩的最佳压缩配置，我们通过对 900 张表情图片进行不同压缩配置的测试（大部分表情图片的色彩数都在 256 色以上），得到下面的数据：
可以发现，无损压缩体现很稳定，压缩质量越高，压缩效果也越好。而有损压缩在压缩质量设置为 75 以上之后，压缩效果反而削弱，甚至压缩后的图片体积会大于压缩前的体积。所以得出以下结论：
最终，得出了一个正反面案例，从技术角度分析不同的表情图标的优劣（强调一下是“技术角度”，这里列举的表情都很赞 ^_^）。
了解完静态 WebP，下面再了解一下动态 WebP（Animated WebP）：2013 年 11 月 21 日，Animated WebP?终于取得进展，并在 Chrome32 Beta 中得到了支撑。目前 Animated WebP 支撑将 GIF 直接转换成?Animated WebP，或者将多张 WebP 图片组合成?Animated WebP。与传统的 GIF 图比较，Animated WebP?的优势在于：
假如你在使用 Chrome32 以上的浏览器，可以点这里体验。
根据自己现实的测试，发现 Animated WebP 的压缩效果较不稳定，在默认压缩配置下达不到 Google 官方提供的示例效果。但 Animated WebP 依然有许多值得期待的空间，值得继续关注。
对于不同场景下 WebP 的使用，我们总结了一些解决方案，如下：
1、若使用场景是浏览器，可以：iSparta 是我们组针对 WebP 和 APNG 两种新型图片格式的转化而开发的一款桌面应用，直接图片批量转换为 WebP，同时提供多种参数配置，迎接体验。
移动UI设计师需要掌握的图片原理与优化技巧
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