圖像壓縮和格式轉換如何工作？
當您處理數字圖像時，不可避免地會遇到關於文件大小、質量和使用哪種格式的問題。為什麼照片會佔用這麼多空間？為什麼圖像有時在壓縮後會變大？何時應該將文件轉換為另一種格式，以及您應該從該過程中期待什麼？讓我們來一一解析。
影響圖像文件大小的因素
數字圖像由許多彩色像素組成。像素越多，細節越豐富，文件也越大。然而，文件大小不僅取決於像素數量，還取決於圖像數據的存儲方式。這取決於文件格式和使用的壓縮類型，因為不同的格式和壓縮方法以不同的方式存儲圖像信息。
圖像文件格式及其差異
有幾種廣泛使用的圖像格式，每種格式都有不同的設計目標。格式存儲圖像數據的方式不僅影響文件大小，還影響質量、透明度支持以及與各種應用程序和設備的兼容性
JPEG是最常見的照片格式。它使用有損壓縮，這意味著會永久刪除一些圖像數據以減少文件大小。JPEG文件通常較小且加載速度快，非常適合在線或通過電子郵件分享照片。然而，JPEG不支持透明度，並且多次保存同一圖像會顯著降低質量。
PNG通常用於圖形、截圖和需要透明度的圖像。PNG使用無損壓縮，因此即使在多次保存後也能保留所有圖像細節，使其成為徽標、圖標以及帶有文本或銳利線條的圖像的首選。PNG文件通常比JPEG大，尤其是對於細節豐富的照片圖像，但它們能保持完美的質量。
WEBP是為網絡開發的新格式。它可以使用有損或無損壓縮，並支持透明度。WEBP通常在相似質量水平下生成比PNG或JPEG更小的文件。大多數現代瀏覽器和許多應用程序都支持WEBP，但一些舊軟件可能不支持。
GIF主要用於簡單的動畫。它僅限於256種顏色，並且僅支持基本透明度（像素要么完全透明，要么完全不透明）。由於這些限制，GIF不適合大多數照片或細節豐富的圖像，但在短循環動畫中仍然很受歡迎。
TIFF用於專業環境，如出版和掃描。TIFF文件可以是無損或未壓縮的，通常非常大。這種格式不適合網絡使用或日常分享，但在存檔和高質量圖像存儲方面很有價值。
HEIC/HEIF是許多智能手機（尤其是蘋果設備）使用的現代格式。它們提供高效的壓縮，並可以在單個文件中存儲多個圖像（例如實況照片）。缺點是這些格式在非蘋果設備和舊軟件上的兼容性可能有限。
壓縮的工作原理
壓縮是使圖像變小的過程，但並非所有壓縮方法都相同。使用的技術（無損或有損）直接影響最終文件大小和圖像質量。
無損壓縮在不刪除任何圖像信息的情況下減小文件大小。當您打開無損壓縮文件時，您會看到與壓縮前完全相同的圖像——沒有任何細節丟失。PNG以及TIFF和WEBP的某些設置使用這種方法。當您需要保留每個像素時（例如圖形、徽標、截圖或計劃多次編輯的圖像），需要使用無損壓縮。
有損壓縮通過永久刪除一些圖像數據，實現更大的文件大小縮減。其理念是丟棄人眼不太容易注意到的細節，尤其是在照片中。JPEG和WEBP的有損模式使用這種方法。有損壓縮非常適合照片，其中小的損失通常不可見，但不適合帶有文本、銳利線條或圖形的圖像，因為它可能會引入可見的偽影，如模糊或塊狀。此外，如果您多次以有損格式保存圖像，每次保存質量都會下降。
格式轉換時會發生什麼
將圖像從一種格式轉換為另一種格式不僅僅是更改文件擴展名。每種格式以不同的方式存儲圖像數據，轉換過程會對文件大小、圖像質量和支持的功能產生顯著影響。
轉換圖像時，軟體會根據新格式的規則從原始文件中讀取數據並寫入。如果在功能相似的格式之間轉換（如PNG轉換為無損WEBP），通常幾乎沒有視覺差異。但在使用不同壓縮方法或支持不同功能的格式之間轉換時，結果可能會有很大不同。
例如，將PNG（無損且支持透明度）轉換為JPEG（有損且不支持透明度）會移除所有透明區域並可能引入壓縮偽影。生成的文件會更小，但您將失去透明背景功能，銳利的邊緣或文本可能會變得略微模糊。
另一方面，將JPEG轉換為PNG不會恢復JPEG壓縮過程中丟失的任何質量。PNG只會以更大的文件存儲所有剩餘細節，包括JPEG引入的模糊或偽影。因此，除非您特別需要添加透明度並準備手動編輯圖像，否則將JPEG轉換為PNG絕不是個好主意。否則，您最終只會得到一個看起來相同甚至更差但更大的文件。
需要注意的是，某些轉換是單向的。一旦細節在有損格式中丟失，就無法通過轉換為無損格式來恢復。同樣，在不同顏色或透明度支持的格式之間轉換可能導致信息被丟棄或更改。
為什麼圖像在壓縮或轉換後會變大
壓縮圖片應該總是讓檔案變小，這看似合理。但有時經過壓縮或格式轉換後，產生的檔案反而比原始檔案更大。這可能令人困惑，但其實有明確的原因。
一種常見情況是從有損格式（如JPEG或有損WEBP）轉換為無損格式（如PNG或無損WEBP）。有損格式會刪除大量數據以保持小文件大小。當您將此類圖像保存為無損格式時，新文件會精確存儲每個像素，包括之前壓縮留下的所有缺陷和偽影。由於無損格式不會丟棄任何內容，即使視覺質量沒有提高，文件也可能變得更大。
另一個原因是某些圖像已經被高度壓縮。如果您嘗試再次壓縮它們，特別是使用無損設置，軟體無法移除更多數據。在某些情況下，新文件會有額外的元數據或效率較低的結構，這實際上可能會增加文件大小而不是減小它。同樣，縮小尺寸或編輯可能會引入更複雜的模式或噪點，使壓縮算法難以有效減小。
這不是軟體的缺陷或故障，而是不同格式和壓縮方法工作原理的正常結果。如果您的目標是減小文件大小，請始終考慮原始格式和目標格式以及您選擇的壓縮設置。
如何選擇合適的格式
既然您已經了解了圖像格式和壓縮方法之間的主要區別，就更容易在特定情況下決定使用什麼。
如果您準備在社交媒體上分享或通過電子郵件發送照片，JPEG幾乎總是最佳選擇。它能保持較小的文件大小並且被普遍支持。只需避免重複編輯和保存同一個JPEG文件，因為這會逐漸降低質量。
對於網站圖形、介面圖示或需要透明背景的圖片，PNG通常是最佳選擇。它能保持銳利的邊緣和透明度，這對標誌、按鈕和截圖來說非常重要。
如果您的目標是為網絡獲取盡可能小的文件大小，並且知道您的受眾使用現代瀏覽器，WEBP值得考慮。它可以在相同的視覺質量下提供比JPEG或PNG更小的文件，並支持有損和無損壓縮以及透明度。在將其作為主要格式之前，請確保您的平台支持WEBP。
當您需要保留所有細節以供將來編輯或高質量打印時，請使用PNG或TIFF等無損格式。即使文件較大，這些格式也適用於存檔原始文件。
動畫圖像是一個特殊情況。GIF仍然廣泛用於簡單動畫，但如果支持的話，為了更好的質量和更小的文件，動畫WEBP甚至視頻格式（如MP4）通常是更好的選擇。
轉換圖像時請記住：從有損格式（如JPEG）轉換為無損格式（如PNG）不會恢復丟失的質量，通常會增加文件大小。
如果不確定，請保存副本並嘗試不同的格式和設置。比較視覺效果並檢查文件大小——這是找到適合您特定情況的最佳方法。
