TIFF 绘图生成和压缩：R 与 GIMP 与 IrfanView 与 Photoshop 文件大小

Question

例如，我生成了一些高分辨率的出版质量图

library(plot3D)
Volcano<-volcano
zf=10 #zoom factor
tiff("Volcano.tif", width=1800*zf, height=900*zf, res=175*zf, compression="lzw")
image2D(z = Volcano, clab = "height, m",colkey = list(dist = -0.20, shift = 0.15,side = 3, length = 0.5, width = 0.5,cex.clab = 1.2, col.clab = "white", line.clab = 2,col.axis = "white", col.ticks = "white", cex.axis = 0.8))
dev.off()

文件大小为 22 MB。

现在我用 GIMP 打开文件，什么都不做我将它导出为“Volcano gimp.tif”（不要更改分辨率，或做任何其他事情）。 GIMP 生成一个 1.9 MB 的文件（“Volcano gimp.tif”）。

imagemagick 报告类似的图像统计信息：

$ identify Volcano.tif
Volcano.tif TIFF 18000x9000 18000x9000+0+0 8-bit DirectClass 22.37MB 0.000u 0:00.000
$ identify "Volcano gimp.tif"
Volcano gimp.tif TIFF 18000x9000 18000x9000+0+0 8-bit DirectClass 1.89MB 0.000u 0:00.000

即使使用identify -verbose，这两个文件看起来也很相似。

这些文件有什么区别？为什么它们的文件大小如此不同？

更新：好的，事情越来越疯狂了。我对 IrfanView 做了同样的事情，我得到了不同的文件大小。初始文件是从R 和compression="lzw" 生成的Volcano.tif。检查Volcano irfan.tif 和Volcano gimp.tif 在大小上有何不同，但所有其他统计数据都相同。内存占用、DPI、颜色、分辨率是相同的。磁盘大小不同。

更新 2：Adobe Photoshop 将文件保存到 2.6 MB

WinRar 报告说原始 R 生成的 TIFF 是高度可压缩的（从 22MB ->3.6MB）

更新 3：此问题可能类似于 Montage / Join 2 TIFF images in a 2 col x 1 row tile without losing quality

更新 4： R 生成的 TIFF 文件可以在这里找到http://ge.tt/7ZvRd4C1/v/0?c

Answer 1

显然，R 使用的 TIFF LZW 压缩器没有使用导致文件非常大的重要选项（TIFF 预测器）。当数据压缩能够识别数据中的对称性/冗余时，它的效果最好。在这种情况下，图像数据由包含红色、绿色和蓝色 8 位值的 24 位（3 字节）像素组成。标准 LZW 压缩查看重复模式的字节流。如果将彩色图像简单地视为字节流，它将看到 3 字节的重复模式，而不是恒定颜色的重复模式。对数据启用 TIFF 预测器会导致差分过滤器存储每个像素与其相邻像素的增量。如果相邻像素是相同的颜色，它将存储 0。一长串 0 的压缩效果比重复至少 3 个字节长的非零模式要好得多。

这是一个如何在 6 像素线上工作的示例。编码时，预测器从右边缘开始，为每条扫描线向左工作：

Original data:
2A 50 40 2A 50 40 2A 50 40 2A 50 40 2A 50 40 2A 50 40 (6 pixels of the same color)

After horizontal differencing (TIFF predictor):
2A 50 40 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

The data is much more compressible after the predictor since long runs of the same value (0x00) are easier for LZW to compress.

结论：这应该作为针对 R 压缩代码所有者的错误提交，因为在没有预测器的情况下在全彩色图像上使用 LZW 会产生较差的结果。同时，需要一种解决方法来更有效地压缩它。