Jak działają kompresja obrazów i konwersja formatów?

Pracując z obrazami cyfrowymi, z pewnością zadajesz sobie pytania o rozmiar pliku, jakość i najlepszy format. Dlaczego zdjęcie zajmuje tak dużo miejsca? Czemu obraz po kompresji jest czasem większy? Kiedy warto przekonwertować plik na inny format i czego można oczekiwać po takim procesie? Wyjaśnijmy to wszystko krok po kroku.

Od czego zależy rozmiar pliku obrazu

Obrazy cyfrowe składają się z wielu kolorowych pikseli. Im jest ich więcej, tym większa szczegółowość obrazu i rozmiar pliku. Jednak na rozmiar pliku wpływa nie tylko liczba pikseli, ale również sposób zapisu danych. Zależy on od formatu pliku i zastosowanego rodzaju kompresji, ponieważ różne formaty i metody w odmienny sposób przechowują informacje o obrazie.

Formaty plików graficznych i różnice między nimi

Istnieje kilka powszechnie używanych formatów graficznych, a każdy z nich został zaprojektowany z myślą o innych celach. Sposób, w jaki format przechowuje dane obrazu, wpływa nie tylko na rozmiar pliku, ale także na jakość, obsługę przezroczystości oraz zgodność z różnymi aplikacjami i urządzeniami.

JPEG to najpopularniejszy format do zdjęć. Wykorzystuje kompresję stratną, co oznacza, że część danych obrazu jest trwale usuwana w celu zmniejszenia rozmiaru pliku. Pliki JPEG są zazwyczaj małe i szybko się wczytują, co doskonale sprawdza się przy udostępnianiu zdjęć w internecie lub przez e-mail. Format JPEG nie obsługuje jednak przezroczystości, a wielokrotne zapisywanie tego samego obrazu może zauważalnie obniżyć jego jakość.

PNG jest często wybierany do grafik, zrzutów ekranu i obrazów wymagających przezroczystości. Wykorzystuje kompresję bezstratną, dzięki czemu zachowuje wszystkie szczegóły obrazu nawet po wielokrotnym zapisie. To sprawia, że jest idealnym wyborem dla logo, ikon oraz obrazów z tekstem lub ostrymi krawędziami. Pliki PNG są zazwyczaj większe od plików JPEG, zwłaszcza w przypadku obrazów o dużej szczegółowości lub zdjęć, ale zachowują doskonałą jakość.

WEBP to nowszy format opracowany z myślą o internecie. Może wykorzystywać kompresję stratną lub bezstratną i obsługuje przezroczystość. Przy podobnym poziomie jakości WEBP często pozwala uzyskać mniejsze pliki niż formaty PNG czy JPEG. Większość nowoczesnych przeglądarek i wiele aplikacji obsługuje format WEBP, jednak starsze oprogramowanie może nie być z nim zgodne.

GIF jest używany głównie do prostych animacji. Jego paleta jest ograniczona do 256 kolorów i obsługuje tylko podstawową przezroczystość (piksele są w pełni przezroczyste lub całkowicie nieprzezroczyste). Ze względu na te ograniczenia format GIF nie nadaje się do większości zdjęć ani szczegółowych grafik, ale pozostaje popularny w przypadku krótkich, zapętlonych animacji.

TIFF jest używany w zastosowaniach profesjonalnych, takich jak poligrafia i skanowanie. Pliki TIFF mogą być zapisywane bez kompresji lub z kompresją bezstratną, przez co często mają bardzo duży rozmiar. Format ten nie jest praktyczny do użytku w internecie ani do codziennego udostępniania, ale jest ceniony za możliwość archiwizacji i przechowywania obrazów w najwyższej jakości.

HEIC/HEIF to nowoczesne formaty stosowane w wielu smartfonach, zwłaszcza w urządzeniach firmy Apple. Oferują one wydajną kompresję i mogą przechowywać kilka obrazów w jednym pliku (na przykład tzw. Live Photo). Wadą tych formatów jest ograniczona zgodność z urządzeniami innych producentów oraz ze starszym oprogramowaniem.

Jak działa kompresja

Kompresja to proces zmniejszania rozmiaru obrazów, jednak poszczególne metody kompresji różnią się od siebie. Zastosowana technika (bezstratna lub stratna) ma bezpośredni wpływ na końcowy rozmiar pliku i jakość obrazu.

Kompresja bezstratna zmniejsza rozmiar pliku bez usuwania jakichkolwiek informacji z obrazu. Po otwarciu pliku skompresowanego bezstratnie obraz jest identyczny z oryginalnym – żaden szczegół nie zostaje utracony. Ta metoda jest stosowana w formatach takich jak PNG oraz w niektórych ustawieniach formatów TIFF i WEBP. Kompresja bezstratna jest niezbędna, gdy chcemy zachować każdy piksel, na przykład w przypadku grafik, logo, zrzutów ekranu lub obrazów przeznaczonych do wielokrotnej edycji.

Kompresja stratna pozwala na znacznie większą redukcję rozmiaru pliku poprzez trwałe usunięcie części danych obrazu. Jej zasada działania polega na odrzuceniu szczegółów, które są mniej zauważalne dla ludzkiego oka, zwłaszcza na fotografiach. Z tego podejścia korzystają formaty JPEG oraz tryb stratny formatu WEBP. Kompresja stratna doskonale sprawdza się w przypadku zdjęć, gdzie niewielkie straty są zazwyczaj niewidoczne. Nie nadaje się jednak do obrazów z tekstem, ostrymi liniami czy grafikami, ponieważ może wprowadzać widoczne artefakty, takie jak rozmycie czy efekt blokowy. Co więcej, przy wielokrotnym zapisie obrazu w formacie stratnym jego jakość pogarsza się z każdym kolejnym zapisem.

Co się dzieje podczas konwersji formatu

Konwersja obrazu z jednego formatu na drugi to nie tylko kwestia zmiany rozszerzenia pliku. Każdy format przechowuje dane w odmienny sposób, a sam proces może mieć zauważalny wpływ na rozmiar pliku, jakość obrazu i obsługiwane funkcje.

Podczas konwersji obrazu oprogramowanie odczytuje dane z oryginalnego pliku i zapisuje je w nowym formacie zgodnie z jego regułami. W przypadku konwersji między formatami o podobnych możliwościach (np. z PNG na bezstratny WEBP) zazwyczaj różnica jest niewielka lub wręcz niezauważalna. Jednak przy konwersji między formatami, które stosują odmienne metody kompresji lub obsługują inne funkcje, rezultaty mogą być diametralnie różne.

Na przykład konwersja pliku PNG (formatu bezstratnego, który obsługuje przezroczystość) na JPEG (formatu stratnego, który jej nie obsługuje) spowoduje usunięcie przezroczystych obszarów i może wprowadzić artefakty kompresji. Plik wynikowy będzie mniejszy, ale utracona zostanie możliwość zachowania przezroczystego tła, a ostre krawędzie lub tekst mogą ulec lekkiemu rozmyciu.

Z drugiej strony konwersja pliku JPEG na PNG nie przywraca jakości utraconej podczas kompresji JPEG. Plik PNG po prostu przechowa wszystkie pozostałe szczegóły – w tym wszelkie rozmycia i artefakty wprowadzone przez format JPEG – w pliku o większym rozmiarze. Dlatego konwersja JPEG na PNG to zły pomysł, chyba że faktycznie musisz dodać przezroczystość i jesteś gotów ręcznie edytować obraz. W przeciwnym razie otrzymasz jedynie plik o większym rozmiarze, który będzie wyglądał tak samo, a nawet gorzej.

Należy pamiętać, że niektóre konwersje są jednokierunkowe. Szczegółów utraconych w formacie stratnym nie można odzyskać poprzez konwersję do formatu bezstratnego. Podobnie konwersja między formatami o różnej obsłudze kolorów lub przezroczystości może prowadzić do utraty lub zmiany informacji.

Dlaczego obrazy mogą zajmować więcej miejsca po kompresji lub konwersji

Wydaje się logiczne, że kompresja obrazu powinna zawsze zmniejszać jego rozmiar. Zdarza się jednak, że po kompresji lub konwersji plik wynikowy jest większy od oryginalnego. Choć może to być mylące, istnieją konkretne przyczyny takiego zjawiska.

Częstym przypadkiem jest konwersja z formatu stratnego (np. JPEG lub stratny WEBP) na format bezstratny (np. PNG lub bezstratny WEBP). Formaty stratne usuwają wiele danych w celu zmniejszenia rozmiaru pliku. Gdy taki obraz jest zapisywany w formacie bezstratnym, nowy plik przechowuje każdy piksel dokładnie w takiej postaci, w jakiej występuje, wliczając w to wszystkie niedoskonałości i artefakty pozostałe po poprzedniej kompresji. Ponieważ formaty bezstratne nie usuwają żadnych danych, plik może stać się znacznie większy, mimo że jakość wizualna obrazu się nie poprawia.

Innym powodem jest fakt, że niektóre obrazy są już mocno skompresowane. Podczas próby ich ponownej kompresji, zwłaszcza przy użyciu ustawień kompresji bezstratnej, aplikacja nie będzie w stanie usunąć zbyt wielu danych. W niektórych przypadkach nowy plik może zawierać dodatkowe metadane lub mieć mniej wydajną strukturę, co w efekcie może zwiększyć jego rozmiar, zamiast go zmniejszyć. Podobnie zmniejszanie rozdzielczości lub edycja obrazu mogą wprowadzić bardziej złożone wzory lub szumy, które algorytmowi trudniej jest skutecznie zredukować.

Nie jest to błąd ani nieprawidłowe działanie aplikacji, lecz naturalna konsekwencja działania różnych formatów i metod kompresji. Jeśli celem jest zmniejszenie rozmiaru pliku, należy zawsze wziąć pod uwagę zarówno format oryginalny, jak i docelowy, a także wybrane ustawienia kompresji.

Jak wybrać odpowiedni format

Skoro znasz już główne różnice między formatami obrazów a metodami kompresji, łatwiej zdecydujesz, którego formatu użyć w konkretnej sytuacji.

Jeśli przygotowujesz zdjęcia do udostępnienia w mediach społecznościowych lub wysłania e-mailem, format JPEG jest prawie zawsze najlepszym wyborem. Zapewnia mały rozmiar pliku i jest powszechnie obsługiwany. Unikaj wielokrotnego edytowania i zapisywania tego samego pliku JPEG, ponieważ prowadzi to do stopniowej utraty jakości.

W przypadku grafik internetowych, ikon interfejsu lub obrazów, które wymagają przezroczystego tła, format PNG jest zazwyczaj najlepszym wyborem. Zachowuje on ostre krawędzie i przezroczystość, co jest kluczowe w przypadku logo, przycisków i zrzutów ekranu.

Jeśli Twoim celem jest uzyskanie jak najmniejszego rozmiaru pliku na potrzeby stron internetowych i wiesz, że Twoi odbiorcy korzystają z nowoczesnych przeglądarek, warto rozważyć format WEBP. Pozwala on uzyskać mniejsze pliki przy tej samej jakości wizualnej co JPEG czy PNG, a także obsługuje kompresję stratną i bezstratną oraz przezroczystość. Zanim uczynisz z WEBP swój główny format, upewnij się, że Twoja platforma go obsługuje.

Jeśli chcesz zachować każdy szczegół na potrzeby przyszłej edycji lub wydruków wysokiej jakości, użyj formatów bezstratnych, takich jak PNG lub TIFF. Są one również przydatne do archiwizacji oryginałów, mimo że pliki mają większy rozmiar.

Animowane obrazy to szczególny przypadek. Format GIF jest nadal powszechnie stosowany w prostych animacjach, ale w celu uzyskania lepszej jakości i mniejszych plików często lepszym wyborem jest animowany format WEBP lub nawet format wideo (np. MP4), o ile są one obsługiwane.

Podczas konwersji obrazów pamiętaj, że przekształcenie formatu stratnego (np. JPEG) na bezstratny (np. PNG) nie przywraca utraconej jakości, a zazwyczaj zwiększa rozmiar pliku.

Jeśli nie masz pewności, zapisz kopię i wypróbuj różne formaty oraz ustawienia. Porównaj efekty wizualne i sprawdź rozmiary plików – to najlepszy sposób, aby znaleźć rozwiązanie idealne dla Twoich potrzeb.