图像压缩和格式转换如何工作？
当您处理数字图像时，不可避免地会遇到关于文件大小、质量和使用哪种格式的问题。为什么照片会占用这么多空间？为什么图像有时在压缩后会变大？何时应该将文件转换为另一种格式，以及您应该从该过程中期待什么？让我们来一一解析。
影响图像文件大小的因素
数字图像由许多彩色像素组成。像素越多，细节越丰富，文件也越大。然而，文件大小不仅取决于像素数量，还取决于图像数据的存储方式。这取决于文件格式和使用的压缩类型，因为不同的格式和压缩方法以不同的方式存储图像信息。
图像文件格式及其差异
有几种广泛使用的图像格式，每种格式都有不同的设计目标。格式存储图像数据的方式不仅影响文件大小，还影响质量、透明度支持以及与各种应用程序和设备的兼容性。
JPEG是最常见的照片格式。它使用有损压缩，这意味着会永久删除一些图像数据以减少文件大小。JPEG文件通常较小且加载速度快，非常适合在线或通过电子邮件分享照片。然而，JPEG不支持透明度，并且多次保存同一图像会显著降低质量。
PNG通常用于图形、截图和需要透明度的图像。PNG使用无损压缩，因此即使在多次保存后也能保留所有图像细节，使其成为徽标、图标以及带有文本或锐利线条的图像的首选。PNG文件通常比JPEG大，尤其是对于细节丰富的照片图像，但它们能保持完美的质量。
WEBP是为网络开发的新格式。它可以使用有损或无损压缩，并支持透明度。WEBP通常在相似质量水平下生成比PNG或JPEG更小的文件。大多数现代浏览器和许多应用程序都支持WEBP，但一些旧软件可能不支持。
GIF主要用于简单的动画。它仅限于256种颜色，并且仅支持基本透明度（像素要么完全透明，要么完全不透明）。由于这些限制，GIF不适合大多数照片或细节丰富的图像，但在短循环动画中仍然很受欢迎。
TIFF用于专业环境，如出版和扫描。TIFF文件可以是无损或未压缩的，通常非常大。这种格式不适合网络使用或日常分享，但在存档和高质量图像存储方面很有价值。
HEIC/HEIF是许多智能手机（尤其是苹果设备）使用的现代格式。它们提供高效的压缩，并可以在单个文件中存储多个图像（例如实况照片）。缺点是这些格式在非苹果设备和旧软件上的兼容性可能有限。
压缩的工作原理
压缩是使图像变小的过程，但并非所有压缩方法都相同。使用的技术（无损或有损）直接影响最终文件大小和图像质量。
无损压缩在不删除任何图像信息的情况下减小文件大小。当您打开无损压缩文件时，您会看到与压缩前完全相同的图像——没有任何细节丢失。PNG以及TIFF和WEBP的某些设置使用这种方法。当您需要保留每个像素时（例如图形、徽标、截图或计划多次编辑的图像），需要使用无损压缩。
有损压缩通过永久删除一些图像数据，实现更大的文件大小缩减。其理念是丢弃人眼不太容易注意到的细节，尤其是在照片中。JPEG和WEBP的有损模式使用这种方法。有损压缩非常适合照片，其中小的损失通常不可见，但不适合带有文本、锐利线条或图形的图像，因为它可能会引入可见的伪影，如模糊或块状。此外，如果您多次以有损格式保存图像，每次保存质量都会下降。
格式转换时会发生什么
将图像从一种格式转换为另一种格式不仅仅是更改文件扩展名。每种格式以不同的方式存储图像数据，转换过程会对文件大小、图像质量和支持的功能产生显著影响。
转换图像时，软件会根据新格式的规则从原始文件中读取数据并写入。如果在功能相似的格式之间转换（如PNG转换为无损WEBP），通常几乎没有视觉差异。但在使用不同压缩方法或支持不同功能的格式之间转换时，结果可能会有很大不同。
例如，将PNG（无损且支持透明度）转换为JPEG（有损且不支持透明度）会移除所有透明区域并可能引入压缩伪影。生成的文件会更小，但您将失去透明背景功能，锐利的边缘或文本可能会变得略微模糊。
另一方面，将JPEG转换为PNG不会恢复JPEG压缩过程中丢失的任何质量。PNG只会以更大的文件存储所有剩余细节，包括JPEG引入的模糊或伪影。因此，除非您特别需要添加透明度并准备手动编辑图像，否则将JPEG转换为PNG绝不是个好主意。否则，您最终只会得到一个看起来相同甚至更差但更大的文件。
需要注意的是，某些转换是单向的。一旦细节在有损格式中丢失，就无法通过转换为无损格式来恢复。同样，在不同颜色或透明度支持的格式之间转换可能导致信息被丢弃或更改。
为什么图像在压缩或转换后会变大
压缩图片应该总是让文件变小，这看似合理。但有时经过压缩或格式转换后，产生的文件反而比原始文件更大。这可能令人困惑，但其实有明确的原因。
一种常见情况是从有损格式（如JPEG或有损WEBP）转换为无损格式（如PNG或无损WEBP）。有损格式会删除大量数据以保持小文件大小。当您将此类图像保存为无损格式时，新文件会精确存储每个像素，包括之前压缩留下的所有缺陷和伪影。由于无损格式不会丢弃任何内容，即使视觉质量没有提高，文件也可能变得更大。
另一个原因是某些图像已经被高度压缩。如果您尝试再次压缩它们，特别是使用无损设置，软件无法移除更多数据。在某些情况下，新文件会有额外的元数据或效率较低的结构，这实际上可能会增加文件大小而不是减小它。同样，缩小尺寸或编辑可能会引入更复杂的模式或噪点，使压缩算法难以有效减小。
这不是软件的缺陷或故障，而是不同格式和压缩方法工作原理的正常结果。如果您的目标是减小文件大小，请始终考虑原始格式和目标格式以及您选择的压缩设置
如何选择合适的格式
既然您已经了解了图像格式和压缩方法之间的主要区别，就更容易在特定情况下决定使用什么。
如果您准备在社交媒体上分享或通过电子邮件发送照片，JPEG几乎总是最佳选择。它能保持较小的文件大小并且被普遍支持。只需避免重复编辑和保存同一个JPEG文件，因为这会逐渐降低质量。
对于网站图形、界面图标或需要透明背景的图片，PNG通常是最佳选择。它能保持锐利的边缘和透明度，这对标志、按钮和截图来说非常重要。
如果您的目标是为网络获取尽可能小的文件大小，并且知道您的受众使用现代浏览器，WEBP值得考虑。它可以在相同的视觉质量下提供比JPEG或PNG更小的文件，并支持有损和无损压缩以及透明度。在将其作为主要格式之前，请确保您的平台支持WEBP。
当您需要保留所有细节以供将来编辑或高质量打印时，请使用PNG或TIFF等无损格式。即使文件较大，这些格式也适用于存档原始文件。
动画图像是一个特殊情况。GIF仍然广泛用于简单动画，但如果支持的话，为了更好的质量和更小的文件，动画WEBP甚至视频格式（如MP4）通常是更好的选择。
转换图像时请记住：从有损格式（如JPEG）转换为无损格式（如PNG）不会恢复丢失的质量，通常会增加文件大小。
如果不确定，请保存副本并尝试不同的格式和设置。比较视觉效果并检查文件大小——这是找到适合您特定情况的最佳方法。
