什么是JPEG？用JPEG有什么好处？

到目前为止，JPEG是世界上最流行的数字照片和图像的图像格式。绝大多数的照片都是以这种格式存储和共享的，通常是以.jpg或.jpeg为文件扩展名，因为这是早期互联网的需要，以保持较小的文件大小，从而实现更快的传输速度。

JPEG使用所谓的有损压缩，这意味着从更高保真度的图像格式（如RAW、DNG或TIFF）转换时，会丢失一些数据。这种压缩的设计很巧妙，考虑到了人眼对图像的感知，并试图将可见的差异降到最低，即使数据丢失，这就是它成为如此强大和普遍的格式的原因。

JPEG使用离散余弦变换技术来压缩照片。这种相同的压缩方法被用于许多不同类型的媒体，包括数字图像、视频和音频。由于光和声音在自然界中是以波形形式存在的，所以使用频率编码是处理这类数据的最佳方式，这是有道理的。

JPEG压缩偏向于对人眼最重要的频率。由于眼睛对高频变化不太敏感，这些区域保留了不太准确的表示，一个8乘8像素的块被用来将图像分割成具有相似颜色和亮度的区域。

信息有时可以在没有损失的情况下被压缩，例如使用流行的ZIP格式在互联网上发送存档的文件束。这可以大大减少文件和其他有大量冗余数据的稀疏文件的大小。另一方面，照片通常密布着独特的信息，很难分解成重复的组件进行无损压缩。

这就是为什么需要有损压缩来实现急剧缩小的文件。虽然在解压一个应用程序或文件时不能容忍任何变化，但图像中的视觉变化可能会使人感觉不到差别。这就是JPEG背后的想法 - 在用于分享照片以供观看时，在对图像质量影响最小的情况下减少文件大小。

为什么JPEG如此受欢迎？

按照现代标准，早期的互联网是非常缓慢的。图像是以千字节而不是兆字节来衡量的。早期用于互联网的拨号调制解调器的数据速率为每秒 56 千比特。这意味着一张10兆字节的JPEG照片至少需要23分钟才能完全下载。显然，图像尺寸受到很大限制，以尽量减少文件大小，并防止花费几分钟的时间来等待页面显示内容。许多网页几乎完全依赖文本。

互联网的速度已经大大增加，但图像的分辨率和显示一个现代网站所需的代码量也在增加。再加上JPEG已经深深地嵌入到互联网标准中，这就很容易理解为什么几十年后它仍然是最主要的格式。有一些替代品，在不久的将来，JPEG可能会开始被一种更有效的格式所取代。

JPEG能节省多少空间？

使用 JPEG 压缩图像而不是 RAW 文件或 TIFF 所节省的空间是巨大的，特别是考虑到图像被上传到互联网的速度。一张照片的文件大小和带宽的任何减少都可以乘以数亿，因为这就是每天在社交媒体上分享的图片数量。即使在个人使用中，JPEG也可以减少90%的存储量。

对于一张10兆字节的照片，可以节省9兆字节的存储空间，上传速度会更快，效率更高，最重要的是，每次下载都会从这种功率和带宽的减少中受益。一张受欢迎的图片被浏览一百万次，将共同节省9兆字节的带宽。不难看出，这很快就会加起来，对互联网产生巨大的影响。

使用JPEG的坏处

在决定它是否是一种合适的格式时，JPEG图像的目的是至关重要的。由于JPEG是为保存照片而优化的，它倾向于对高频数据进行更强的压缩。在自然界中，一个边缘往往会模糊到另一个边缘，在人造结构的照片中也是如此。光线的反射、反弹和漫射的程度使其发生渐变，使边缘变得柔和。

相比之下，计算机生成的图像可以是不自然的清晰的，有大量的精细细节。一页文字就是一个完美的例子。在屏幕截图上使用JPEG压缩将是一个坏主意，因为它不能很好地压缩数据而不增加大量的人工痕迹。

JPEG压缩的主要缺点之一是在产生的图像中出现伪影。

虽然观看以JPEG格式存储的照片可能是一种理想的体验，但编辑相同的图像文件可能会导致明显的伪影，而这些伪影并不存在于原始照片中。更糟糕的是，如果一个JPEG图像被编辑并再次以JPEG格式保存，压缩伪影将继续增加，像素化的图像和块状的噪音变得非常明显。

每次JPEG图像被重新压缩时，这种图像质量的损失被称为数字生成损失。这就是当一个JPEG被旋转和有损地保存0、100、200、500、900和2000次时的样子。

通过有损的旋转和保存一个JPEG图像到2000次，可以看到数字生成的损失。图片由Burny提供。

为了最大限度地减少生成损失的问题，图像最好在最后一步使用JPEG压缩来导出网络就绪的文件之前进行无损编辑。

最后，JPEG图像不支持透明度。虽然这与标准照片无关，但在合成照片时，它是一个有用的补充，能够用高质量的遮罩或阿尔法通道存储照片是非常有用的。

JPEG的替代品：JPEG 2000、HEIC和WebP

JPEG是领先的互联网图像格式，几乎所有的现代设备都支持用这种编码保存和查看图像。它的效率在几年前就被超越了，但任何新的格式都很难获得足够的支持，从而像JPEG那样被广泛采用。这种情况正在慢慢改变，也许用不了多久，JPEG就会被认为是一种需要避免的格式。

本节所讨论的每一种替代格式，与JPEG相比，在同等或更高的质量下提供了更好的压缩，并允许将透明度作为图像的一部分。在每一种情况下，广泛的支持是使用的唯一缺点。

WebP已经崛起，成为JPEG统治地位的一个严重挑战者。虽然这种格式听起来很陌生，但WebP是由谷歌在2010年作为一种开源格式发布的。WebP为JPEG、GIF和PNG图像提供了一种替代和改进，是一种无所不能的图像格式，似乎有朝一日可能取代JPEG成为互联网的首选，甚至可能成为其他用途的选择。一张照片可以使用有损或无损压缩技术以WebP格式存储。

JPEG 2000是一个较新的JPEG标准，顾名思义是在2000年完成的。它使用的是小波压缩方法，用途更广，可以包含多种分辨率和不同的信噪比。这种多变性使这种格式的图像解码更加复杂，它还没有被广泛采用为一种摄影格式。到目前为止，它的主要用途是在一种被称为Motion JPEG的压缩视频格式中。

2017年，随着iOS 11的发布，苹果公司将HEIC作为iPhone的主要照片格式，每个更新了软件的苹果设备都可以保存和查看这种格式的图像。该格式是由MPEG标准委员会开发的，并不是苹果公司独有的，尽管iPhone制造商对其成功负有很大责任。它提供了更高的质量，同时占用的空间更少。虽然HEIC可以在Windows和安卓系统中使用，但它并不常见。对于使用苹果iPhone、iPad和/或Mac电脑的摄影师来说，使用HEIC不需要做什么特别的事情，这使它成为JPEG替代品的一个简单选择。

JPEG的许多文件扩展名。它不仅仅是.jpg

JPEG文件的扩展名通常是.jpg，然而，.jpeg也不是不常见的。其他扩展名包括 .jpe, .jif, .jfif, 和 .jfi。这些都是完全一样的，改变文件扩展名通常是可以的。然而，由于.jpg和.jpeg是最流行的，可能最好使用这个结尾，以避免与那些不识别较少使用的扩展名的应用程序的任何兼容性问题。

JPEG图像也可以包含在其他文件类型中，如PDF和Word文档。当JPEG被加载到一个图像编辑应用程序时，它被解码使用。保存为另一种格式时，通常会删除JPEG编码，图像将被重新压缩或不被压缩，根据它的保存格式。这不会自动删除任何由JPEG压缩产生的人工制品或恢复已经丢失的图像数据。

谁制造了 JPEG

1992年，JPEG被联合摄影专家组确定为数字图像标准。这个联合委员会是更大的国际标准组织的一部分，ISO/IEC 和 ITU-T。摄影质量图形的标准化工作开始于1983年，并在不久之后开始缩小JPEG作为一个很好的候选人。作为JPEG和许多其他媒体格式核心的DCT压缩算法是由电子工程师和计算机科学家纳西尔-艾哈迈德开发的。

JPEG数字图像标准是为了在早期的计算机中使用而创建的，当时的计算机主要是基于文本的，图像的颜色数量非常有限，分辨率也很低。JPEG开始改变这种状况，它的发展在时间上完美地协助了另一项在80年代末爆发的新技术。JPEG图像压缩将照片带到互联网上的好处是不可估量的，尽管它有缺陷，但对一般的摄影来说也是一个很大的帮助。

JPEG格式既美妙又可怕，而且哪一方占先，主要由用户控制。如果明智地使用，JPEG可以防止浪费资源，存储空间和带宽都从压缩图像的使用中大大受益。然而，如果不小心，滥用这种格式，产生的照片将失去其完整性。在像素级或接近像素级所做的仔细润色可以去除JPEG伪影，人工智能可以帮助这一过程，然而，JPEG的最佳用途是存档和互联网共享。

原始照片最好以更高保真度的格式存储，对于重要的图像，应考虑采用未压缩的格式，因为它允许在未来以各种方式使用这些照片的最大自由度。