JPEG 與 PNG:選擇適當的圖像格式的時機和原因

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6 Jun 2024
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在數位影像領域中,JPEG/JPG和PNG是兩種普遍被應用的圖像格式。 乍看之下,同一張圖像以這兩種格式顯示或許看似相同,再仔細觀察並深入研究數據,會發覺它們間存在相當大的差異。探討重點並不在於比較哪個格式更加優異,因為每種格式都是針對特定用途而設計,取決於我們對圖像質量、文件大小等需求。接下來介紹的內容,將幫助我們了解關於這兩種格式優劣的相關知識,及充分發揮它們的優勢與應用。

JPEG格式是什麼?

JPEG 是「聯合照片專家小組」(Joint Photographic Experts Group)的簡稱,這個小組是該格式的開發者,由於其在文件大小和圖像質量之間的謹慎平衡,它已成為數碼攝影和在線圖像分享中的標準壓縮格式。
實際的壓縮比例取決於所使用程式與設定值,而典型 JPEG 圖像通常採 10:1 的壓縮比。以一張 10MB 圖像為例,匯出成JPEG檔案後,將得到大約 1MB 的圖像。JPEG 在品質上幾乎與原檔毫無差異,儘管取決於原始圖像的內容和文件類型。為實現這一點,JPEG 仰賴的是離散餘弦轉換(DCT)詳細內容請參閱Ken Huangn所寫的 離散餘弦轉換(Discrete Cosine Transform,DCT)簡介。儘管背後的數學公式極為復雜,但透過壓縮演算法檢查整個圖像,確定圖像中哪些像素與周圍的像素相似,並將像素合併成集合結構(具有相同值的像素組)。
雖説方法效率極高,缺點是無法還原丟失數據。意思是JPEG 圖像(除了下文提到的一些例外情況)略有損壞產生,意味著圖像保存後,丟失的像素無法恢復,就像影印機複印一樣,當每回打開並保存 JPEG 時,它的質量都會稍微變差,直到最終失去所有細節。基於這原因,不建議將 JPEG 用作保存圖像的格式,因為當需要再次打開它並進行編輯,質量都會受損,但無須過度擔心,舉例 Adobe Lightroom 這類非破壞性圖像編輯軟體能協助解決這類型問題,大前提是不刪除原始文件,因為它們只編輯保存為元數據,而非覆蓋原始圖像。
同時,JPEG 也應避免使用於包含大量文字或具有鮮明線條的插圖上,原因是定義明確的線條往往會因反鋸齒效應而變得模糊(關於反鋸齒詳細說明,點連結參考維基百科)。舉例來說,可以觀察到下列兩張,JPG(上)、PNG(下),同樣像素大小及放大倍率條件下,明顯可見,JPG模糊程度多些。


PNG格式是什麼?

PNG 是「可攜式網路圖形」(Portable Network Graphics)的縮寫,是一種無損文件格式,旨在作為對圖形交換格式(GIF)的更開放的替代品。
不同於JPEG,它依賴於DCT壓縮,PNG 使用LZW壓縮,這與GIF和TIFF格式相同。簡而言之,PNG 運用LZW編碼法壓縮會將圖像數據中包含的位序列,與圖像文件中存儲的一個字典(又稱作代碼書)中的相應簡碼進行匹配。成果取得一個更小的文件,同時保持高質量。
PNG 相對於JPEG的最大優勢在於其無損壓縮,這意味著每次打開和保存時不會損失質量。PNG 也很好地處理詳細的高對比圖像。因此,PNG 往往是截圖的默認文件格式,因為它可以提供幾乎完美的像素對像素的屏幕表示,而不會將像素群體壓縮在一起。
PNG 的一個優點是它支持透明度。在彩色和灰度圖像中,PNG 文件中的像素可以是透明的。這使創建與圖像或網站內容整齊重疊的圖像。許多編輯程序使用方格背景來指示圖形的透明性。PNG 非常適合用於網站上所呈現的圖像。另一方面,如果在Photoshop中創建透明背景並將圖像保存為JPG,透明背景則會變成白色,因為格式不支持透明性。
談到攝影,PNG 或許看似用於無損圖像存儲的可靠選擇。事實上,有許多更好的替代格式,如Adobe的數位負片.DNGTIFF格式。此外,PNG 本身並不原生支數位相片專屬格式EXIF的數據收集,例如,來自拍攝相機的快門速度、光圈和ISO等信息。
PNG 格式為網路而生,已經證明本身價值。JPEG 是大家普遍知道的影像格式,但PNG 占據了JPEG 很難有效達到的用途。當你需要在網站上清晰地呈現圖像或覆蓋效果在其他元素上時,PNG 基本上是推薦選項。它也被檔案管理員、保護專家和其他信息科學家廣泛使用,用於數字化文件、零星記錄和實物文物,因為它具有高圖像質量和無損壓縮。

總結

JPEG 和 PNG 之間的區別是什麼,哪一個更好? 最終,這兩種圖像格式都沒有一個比另一個更好。這只是取決於哪一種更適合滿足你的需求。
如果你想在Instagram、Twitter等社交媒體上分享相機中的照片,建議使用JPEG。文件本身較小,針對攝影進行優化,幾乎所有可想像的平台和服務上都支援這檔案類型。
如果你要捕捉屏幕截圖,預期編修或存留,PNG 將更適合你的需求。文件大小可能大於相等的JPEG,但你不必擔心每次保存時質量會下降,而且你知道每個像素與你上次打開時一樣銳利。大多數網頁圖形也更適合保存為PNG,因為它們可以利用透明區域。

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