如何在出生时修补所有JPEG图像

每个人都知道JPEG图像容易产生压缩伪像。意味着每次打开图像（无论是否更改）并重新保存时，都使用相同的破坏性过程重新压缩照片的色调结构。文件重新压缩总是会导致其他细节丢失。每次以任何方式调整JPEG图像时，原始的256级颜色都会重新分配，并且细节会丢失。

JPEG文件提供各种级别的文件压缩，并且反复进行编辑和保存会进一步降低质量。

但是，这是JPEG限制的最低要求。

首先，JPEG是一种原始格式，最初是为长期使用而设计的。一组摄影专家（联合摄影专家组）于1986年成立，其目的是减少非常大的图像文件大小：

1. 在旧的CRT（阴极射线管）计算机显示器上显示–基本上是没有频道调谐器的旧电视机
2. 通过刚起步的（慢速）互联网高效旅行，该互联网旨在满足最佳广播电视标准
3. 为了压缩它们的大小和可移植性。第一个JPEG规范于1992年发布，并于1994年再次批准。

在25年后的今天，相同的格式仍在使用！

程序价格

JPEG文件压缩会更改数字图像的许多元素。确实，在此过程中节省了大量磁盘空间，但映像的其他重要部分被丢弃了。

首先，将完整的RGB信号转换为用于模拟电视的缩写色空间，称为YCbCr。 CRT显示器由红色，绿色和蓝色电压信号驱动，但是存储RGB信号涉及冗余数据。在保留大多数亮度（亮度）信息（Y通道）的同时，两个颜色通道（红色和蓝色）的范围也大大缩小。

JPEG文件中剪辑的高光仍然存在于RAW文件中。

原始的RGB相机图像（TIFF，PSD）包含大量色彩；人眼无法分辨的许多事物。由于JPEG的最终目标是零体脂肪，因此一旦定义了图像的基本解释并识别出256种颜色，几乎所有“额外”颜色都将被删除，仅留下颜色范围的骨架。

颜色以位深为特征；在全色和无色之间测量的微小步数。在理想的照明条件下，人类只能感知200种颜色。

问题

消除哪种颜色的决定是由曲奇刀JPEG模板预先指定的，而不是由每个图像的色调结构的人工评估决定的。 JPEG会无限制地限制所有图像的颜色。一个模板适合所有需求。多余的信息将被丢弃。

基本上，JPEG压缩就像通过消除身体部位而不是减少脂肪来减轻体重；更多的是截肢而不是节食。正如我将在后面解释的那样，JPEG文件的产生是理想的最终格式，但不是最理想的图像编辑格式。

JPEG利用了基本的人类视觉限制。我们看到的色调比识别个别颜色更重要。这就是为什么我们只能在低光照条件下看到形状的原因。 JPEG保留了基本的亮度，但是许多颜色都进行了下采样。

此过程中的下一个多级高数转换很快会令人难以置信，因此，我们可以说，基于视觉感知的限制，进行了一些非常复杂的8×8像素矩阵计算。真正的光学幻觉伏都教徒正在努力进一步减轻每个图像的“重量”。此减肥计划的漏洞在于，JPEG颜色在高光部分最弱，并且在重新保存图像时会显示讨厌的伪像。重新保存JPEG图像时，所有这些压缩计算都会再次进行。

JPEG压缩的基础涉及一个复杂的公式，涉及8个像素的块。将每个块的值量化并提取为相似的颜色，以消除人眼难以区分的颜色变化。

JPEG文件通常比原始PSD或TIFF文件减小90％的大小，只要文件的大小和内容保持不变，图像质量的损失就很小。包含大量类似色调的区域（天空，建筑物表面等）的图像将从此文件压缩格式中受益最多。

量化

JPEG标准不是图像分辨率问题，而是颜色深度问题。像素数不会减少，但是颜色数会减少。 “像素化”外观不是由减少的像素数量引起的，而是由那些像素的颜色质量的降低引起的。当重新保存编辑后的文件时，可见损失来自对初始8×8像素矩阵的更改。

在1992年，无法想象以比电视广播更高的质量来产生图像，包括256色限制和sRGB色域。在1992年，这是最先进的产品，并且在整个行业中服务了很多年。

14位传感器可以在每个RGB通道中捕获16,000种颜色。

但是后来硅谷开发了相机图像传感器和处理器，可以处理8位以上的图像。这意味着数字制造商开始制造相机，其图像包含两倍的色彩水平（10位或1000色彩水平）。

接下来，Adobe在Photoshop中容纳了“深层”图像，从而改变了一切。开发了更大的色彩空间来支持这种新扩展的色彩深度。 （请记住，位深度只是将图像范围划分为像素的零色和全色之间更小的步长的一种方法）。

深（彩色）空间

我的朋友布鲁斯·弗雷泽（Bruce Fraser）（色彩管理之父）与Adobe一起制定了我们所称的Adobe RGB。后来开发了更大的色彩空间，称为ColorMatch RGB。甚至后来，开发了更大的色彩空间，并标记为ProPhoto RGB。所有这三个颜色空间都超过了JPEG的256级限制。

但是，即使在较大的色彩空间之一中编辑图像，将其另存为JPEG时，每个通道也会自动缩小为8位（256级）。

位深度是全色和无色之间色调的量度。 JPEG图像影响图像的位深，而不是通常认为的图像分辨率。每次重新保存JPEG文件时，颜色损失都会增加，图像清晰度会下降。

相机JPEG

相机保存的JPEG文件会在拍摄图像时根据相机的设置“变形”。应用于由图像传感器收集的图像数据的算法反映了颜色模型（sRGB，Adobe RGB和ProPhoto RGB），锐化首选项等。

关于压缩的一句话。压缩可能不是描述JPEG限制的准确术语。压缩听起来就像您的玛莎姨妈用腰带将自己压缩成一个较小的“容器”时所做的那样，但这是完全不同的事情。当她被解压缩时，玛莎姨妈都还在那里。

JPEG使用“有损”压缩，这实际上意味着某些部分永久丢弃（或脱落）。玛莎姨妈只希望她的腰带能帮助她永久地“失去”某些东西。

图像压缩更像是缩写。将JPEG文件保存到磁盘后，由相机的图像传感器捕获的数据将被压缩到一个普通的模型中，这取决于拍照时相机中的颜色设置。

照片完成

JPEG处理有效地发挥了照相洗印加工机的过早作用，从而消除了其对场景的诠释。最初以每张彩色图像4000-16,000的水平被还原为仅具有彩色骨架的256级图像，为色调（或色彩）调整留出了宝贵的空间。

JPEG模板会剪切暗色调和亮色调，但会从RAW文件中恢复。

JPEG限制为256级，通常会过早将较亮的色调剪切为白色，将较暗的色调剪切为黑色（上方的顶部灰度）。 RAW图像使用户可以恢复丢失的细节（底部灰度）。

如果没有将相机设置完美地设置为捕获现有场景的亮度（位深）和对比度（色调范围），则JPEG渲染的照片几乎没有恢复的空间。

最后，每个图像将被缩小为256级文件，然后再公开共享或打印出来。那只是摄影的本质。很少有能够复制超过256级颜色的打印设备，即使可以复制，人眼也无法看到这些额外的颜色。

尽管数码相机可以捕获多达数万亿种颜色，但是人眼只能识别不到200种红色，绿色和蓝色。

JPEG是否足够？

因此，如果我们看不到每种颜色的200个以上不同的级别（JPEG提供256种颜色），为什么我们需要将数十亿个捕获为RAW文件？简单的答案……这些过多的水平提供了足够的肘部空间，可以将颜色水平和饱和度推向视觉上最理想的256色，供打印机打印和供人类观察。全部都是关于优化细节的。

海滩场景的动态范围超过了JPEG“模板”，高光细节似乎丢失了（左），但保留在RAW文件中（右）。

结论

那么我们能从中得到什么呢？

首先，JPEG是最基本的照片文件格式，并且仅当所有预捕获的照明因子均与当前相机设置匹配时才是理想的（作为相机文件）。其次，最好将您的相机设置为同时记录高级别JPEG和RAW文件作为保险单。第三，保存为RAW文件的未删节图像数据使最终JPEG的形状（尽可能接近）与您单击快门按钮时所感知的形状相同。

JPEG是您最终想要使用的数字文件格式，但并不总是您想要开始使用的那种格式。每个制造过程都涉及浪费因素，数字成像也不例外。多于少总比少多好。始终从超出您的需求开始。

打算减肥，但要按计划进行。