圖像壓縮品質標準評估：JPEG、PNG、WebP、GIF 等
為了有效優化與選擇格式，理解圖像壓縮品質標準至關重要。本指南涵蓋主流圖像格式（JPEG、PNG、WebP、GIF、AVIF、JPEG XL 等）的核心特性、優缺點及評估標準。
主流圖像格式概覽
JPEG（Joint Photographic Experts Group）
- 壓縮方式： 有損壓縮（可選無損）
- 色深： 每通道 8 位（24 位 RGB）
- 透明度支援： 不支援
- 動畫支援： 不支援
- 應用場景： 照片、網頁圖片、數位攝影
優點：
- 在可接受的品質損失下實現高壓縮比
- 瀏覽器與軟體廣泛支援
- 檔案體積小，適合快速載入
缺點：
- 高壓縮時細節流失、產生區塊或模糊等壓縮雜訊
- 不支援透明與動畫
- 色深有限
PNG（Portable Network Graphics）
- 壓縮方式： 無損壓縮
- 色深： 每通道 8/16 位（最高 48 位 RGB）
- 透明度支援： 支援（Alpha 通道）
- 動畫支援： 不支援（APNG 支援動畫）
- 應用場景： 圖示、Logo、透明圖片、螢幕截圖
優點：
- 無損壓縮——無品質損失
- 支援透明與高色深
- 文字與圖形顯示清晰銳利
缺點：
- 照片場景下檔案體積大於 JPEG
- 大圖載入較慢
- 動畫支援有限（APNG 並不普及）
WebP
- 壓縮方式： 有損與無損
- 色深： 每通道 8 位
- 透明度支援： 支援
- 動畫支援： 支援
- 應用場景： 網頁圖片、現代 Web 應用
優點：
- 在同等品質下壓縮比優於 JPEG、PNG
- 單一格式支援透明與動畫
- 現代瀏覽器廣泛支援
缺點：
- 舊版瀏覽器與工具支援有限
- 編解碼運算量較大
GIF（Graphics Interchange Format）
- 壓縮方式： 無損（調色盤，256 色）
- 色深： 8 位（調色盤）
- 透明度支援： 支援（單色）
- 動畫支援： 支援
- 應用場景： 簡單動畫、基礎圖形、表情包
優點：
- 支援簡單動畫
- 相容性極高
- 簡單圖形檔案體積小
缺點：
- 色彩有限（256 色）
- 不適合照片與複雜圖片
- 不適合現代動畫（已被 APNG、WebP 取代）
AVIF（AV1 Image File Format）
- 壓縮方式： 有損與無損
- 色深： 每通道 8/10/12 位
- 透明度支援： 支援
- 動畫支援： 支援
- 應用場景： 現代 Web、攝影、動畫
優點：
- 高品質下壓縮比極佳
- 支援 HDR、透明與動畫
- 開放標準，無專利費
缺點：
- 部分瀏覽器與工具支援有限
- 編解碼運算量較大
JPEG XL
- 壓縮方式： 有損與無損
- 色深： 每通道 8/10/12/16 位
- 透明度支援： 支援
- 動畫支援： 支援
- 應用場景： 現代攝影、歸檔、Web
優點：
- 優秀的壓縮比與畫質
- 廣色域、HDR、動畫支援
- 向下相容 JPEG
缺點：
- 瀏覽器支援有限（截至 2024 年）
- 新標準，普及率低
格式評估標準
1. 壓縮比與檔案體積
- 定義： 原圖與壓縮後檔案體積的比值
- 重要性： 影響載入速度、資料傳輸與儲存
- 測試： 在相同視覺品質下對比檔案體積
2. 視覺品質與雜訊
- 定義： 細節、銳利度保留及無干擾雜訊的程度
- 重要性： 對照片、圖形與用戶體驗至關重要
- 測試： 主觀/客觀指標（如 SSIM、PSNR）
3. 透明與動畫支援
- 定義： 保留 Alpha 通道與動畫的能力
- 重要性： 對網頁圖形、UI 元素與動畫很重要
- 測試： 轉換後透明與動畫是否保留
4. 相容性與支援
- 定義： 瀏覽器、軟體與工具的支援情況
- 重要性： 影響可用性與工作流程整合
- 測試： 檢查目標系統與工具的支援情況
5. 色深與動態範圍
- 定義： 保留色彩細膩度與 HDR 能力
- 重要性： 專業攝影、印刷、HDR 內容等場景重要
- 測試： 多設備對比色彩還原與範圍
格式選擇建議
- 照片： JPEG、JPEG XL、AVIF（高品質、小體積）
- 透明圖形： PNG、WebP、AVIF
- 動畫： WebP、AVIF、APNG（GIF 僅適合簡單用途）
- 歸檔： PNG（無損）、JPEG XL、AVIF
- Web 應用： WebP、AVIF、JPEG XL（視瀏覽器支援而定）
品質對比範例（程式碼）
from PIL import Image
import os
# 開啟圖片
img = Image.open('input.png')
# 儲存為不同格式
img.save('output.jpg', quality=85)
img.save('output.webp', quality=85)
img.save('output.avif', quality=85)
# 對比檔案體積
print('JPEG:', os.path.getsize('output.jpg'))
print('WebP:', os.path.getsize('output.webp'))
print('AVIF:', os.path.getsize('output.avif'))
總結
合適的圖像格式選擇取決於品質、體積、相容性與功能需求。WebP、AVIF、JPEG XL 等新格式提供更佳壓縮與功能，但支援範圍各異。務必結合自身資料與工作流程實際測試以獲得最佳效果。