圖片壓縮有多重要，可能很多人可能並沒有一個直觀上的認識，舉個例子，一張800X800大小的普通圖片，如果未經壓縮，大概在1.7MB左右，這個體積如果存放文本文件的話足夠保存一部92萬字的鴻篇巨著《紅樓夢》，現如今互聯網上絕大部分圖片都使用了JPEG壓縮技術，也就是大家使用的jpg文件，通常JPEG文件相對於原始圖像,能夠得到1/8的壓縮比，如此高的壓縮率是如何做到的呢？
JPEG能夠獲得如此高的壓縮比是因為使用了有損壓縮技術，所謂有損壓縮，就是把原始數據中不重要的部分去掉，以便可以用更小的體積保存，這個原理其實很常見，比如485194.200000000001這個數，如果我們用485194.2來保存，就是一種“有損”的保存方法，因為小數點后面的那個“0.000000000001”屬於不重要的部分，所以可以被忽略掉。JPEG整個壓縮過程基本上也是遵循這個步驟：
1. 把數據分為“重要部分”和“不重要部分”
2. 濾掉不重要的部分
3. 保存
步驟一：圖像分割
JPEG算法的第一步，圖像被分割成大小為8X8的小塊，這些小塊在整個壓縮過程中都是單獨被處理的。后面我們會以一張非常經典的圖為例，這張圖片名字叫做Lenna，據說是世界上第一張JPG圖片，這張圖片自從誕生之日開始，就和圖像處理結下淵源，陪伴了無數理工宅男度過了的一個個不眠之夜，可謂功勛卓著，感興趣的朋友可以在這里了解到這張圖片的故事。
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步驟二：顏色空間轉換RGB->YCbCr
所謂“顏色空間”，是指表達顏色的數學模型，比如我們常見的“RGB”模型，就是把顏色分解成紅綠藍三種分量，這樣一張圖片就可以分解成三張灰度圖，數學表達上，每一個8X8的圖案，可以表達成三個8X8的矩陣，其中的數值的范圍一般在[0,255]之間。
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R |
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| G |
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| B |
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不同的顏色模型各有不同的應用場景，例如RGB模型適合於像顯示器這樣的自發光圖案，而在印刷行業，使用油墨打印，圖案的顏色是通過在反射光線時產生的，通常使用CMYK模型，而在JPEG壓縮算法中，需要把圖案轉換成為YCbCr模型，這里的Y表示亮度(Luminance)，Cb和Cr分別表示綠色和紅色的“色差值”。
“色差”這個概念起源於電視行業，最早的電視都是黑白的，那時候傳輸電視信號只需要傳輸亮度信號，也就是Y信號即可，彩色電視出現之后，人們在Y信號之外增加了兩條色差信號以傳輸顏色信息，這么做的目的是為了兼容黑白電視機，因為黑白電視只需要處理信號中的Y信號即可。
根據三基色原理，人們發現紅綠藍三種顏色所貢獻的亮度是不同的，綠色的“亮度”最大，藍色最暗，設紅色所貢獻的亮度的份額為KR，藍色貢獻的份額為KB，那么亮度為
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(1.1) |
根據經驗，KR=0.299，KB=0.114，那么
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(1.2) |
藍色和紅色的色差的定義如下
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(1.3) |
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(1.4) |
最終可以得到RGB轉換為YCbCr的數學公式為
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(1.5) |
YCbCr模型廣泛應用在圖片和視頻的壓縮傳輸中，比如你可以留意一下電視或者DVD后面的接口，就可以發現色差接口。
這是有道理的，還記得我們在文章開始時提到的有損壓縮的基本原理嗎？有損壓縮首先要做的事情就是“把重要的信息和不重要的信息分開”，YCbCr恰好能做到這一點。對於人眼來說，圖像中明暗的變化更容易被感知到，這是由於人眼的構造引起的。視網膜上有兩種感光細胞，能夠感知亮度變化的視桿細胞，以及能夠感知顏色的視錐細胞，由於視桿細胞在數量上遠大於視錐細胞，所以我們更容易感知到明暗細節。比如說下面這張圖
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Y |
Cb |
Cr |
可以明顯看到，亮度圖的細節更加豐富。JPEG把圖像轉換為YCbCr之后，就可以針對數據得重要程度的不同做不同的處理。這就是為什么JPEG使用這種顏色空間的原因。