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ComicEnhancerPro 系列教程十九：用JpegQuality看JPG文件的壓縮參數

本文轉載自   查看原文   2017-07-23 16:10   2463    軟件/ 教程

作者：馬健
郵箱：stronghorse_mj@hotmail.com
 主頁：http://www.comicer.com/stronghorse/
 發布：2017.07.23

教程十九：用JpegQuality看JPG文件的壓縮參數

事先聲明：

  1. 嚴格說來這篇教程是講JpegQuality的，其實與CEP本身關系不大，但因為我自己經常從CEP啟動JpegQuality查看JPG壓縮參數， 我覺得其他人可能也有類似的需求，所以就在CEP系列教程里加了這么一篇，並不是有意給JpegQuality打廣告。
  2. JpegQuality顯示的信息比較簡略，如果想看JPG文件的詳細信息，比如說EXIF的具體內容，請使用JPEGsnoop，JpegQuality可以說是它的簡化版。
  3. 本文內容是我的一家之言，部分內容可能令人反感，因此技術考據癖、技術抬杠癖敬請退散，不必往下看了，以免浪費你我的時間和口水。
  4. 本文所有數據只基於我手上所擁有的實際樣本，並且沒有一個樣本是廠家直接提供的。如果有文中提到的廠家對本文內容不滿，可以抬頭向上看，請用上面的郵箱地址與我聯系，並提供相關企業身份證據，我將在第一時間刪除相關信息並在本文中做補充說明。

言歸正傳。在上一篇教程中，我列舉了與JPG文件長度、質量有關的壓縮參數，包括質量系數（其實是量化表）、色彩縮水系數等。在CEP中轉存JPG時，一方面可以自己重新設定JPG的壓縮參數，另一方面也可以設置為直接copy源JPG文件的壓縮參數，以獲得與源JPG文件差不多的文件長度和質量。那么常見的圖像處理軟件，或圖像獲取設備（相機、手機）所生成的JPG文件，他們的JPG壓縮參數又是怎樣的？從中又能看出些什么？

用JpegQuality看JPG的壓縮參數其實操作很簡單，啟動JpegQuality后把要看的JPG文件拖拽過去就行了，或者從CEP里啟動，即可看到CEP正在處理的JPG文件的壓縮參數。以Photoshop CC 2015為例，我用同一張圖片設置為不同色彩空間、用不同質量系數存為JPG后用JpegQuality顯示出來的參數如表1所示。表中數據均用WinCam32從JpegQuality直接復制過來，不存在手工輸入錯誤的問題 ，以下各表不再重復說明。

表1 Photoshop CC 2015的JPG壓縮參數

色彩空間 質量 色彩空間 通道數 采樣 數據精度 漸進式 優化編碼 量化表數 16位量化表 反推質量系數 方差
RGB色彩空間 0 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 是 2 否 46/81 20996.66/4238.72
1 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 是 2 否 52/82 14797.56/3344.80
2 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 是 2 否 62/85 6735.90/1496.54
3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 是 2 否 73/87 2366.12/885.74
4 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 是 2 否 77/88 1338.37/510.31
5 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 是 2 否 82/90 671.52/255.96
6 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 是 2 否 86/91 255.23/98.34
7 YCbCr 3 1x1 1x1 1x1 8 否 是 2 否 83/88 462.13/592.80
8 YCbCr 3 1x1 1x1 1x1 8 否 是 2 否 88 111.68/201.04
9 YCbCr 3 1x1 1x1 1x1 8 否 是 2 否 91 31.57/55.24
10 YCbCr 3 1x1 1x1 1x1 8 否 是 2 否 94 8.52/8.09
11 YCbCr 3 1x1 1x1 1x1 8 否 是 2 否 97 3.47/0.74
12 YCbCr 3 1x1 1x1 1x1 8 否 是 2 否 98 4.81/0.50
CMYK色彩空間 0 YCCK 4 1x1 2x2 2x2 1x1 8 否 是 2 否 46/81 20996.66/4238.72
1 YCCK 4 1x1 2x2 2x2 1x1 8 否 是 2 否 52/82 14797.56/3344.80
2 YCCK 4 1x1 2x2 2x2 1x1 8 否 是 2 否 62/85 6735.90/1496.54
3 YCCK 4 1x1 2x2 2x2 1x1 8 否 是 2 否 73/87 2366.12/885.74
4 YCCK 4 1x1 2x2 2x2 1x1 8 否 是 2 否 77/88 1338.37/510.31
5 YCCK 4 1x1 2x2 2x2 1x1 8 否 是 2 否 82/90 671.52/255.96
6 YCCK 4 1x1 2x2 2x2 1x1 8 否 是 2 否 86/91 255.23/98.34
7 YCCK 4 1x1 1x1 1x1 1x1 8 否 是 2 否 83/88 462.13/592.80
8 YCCK 4 1x1 1x1 1x1 1x1 8 否 是 2 否 88 111.68/201.04
9 YCCK 4 1x1 1x1 1x1 1x1 8 否 是 2 否 91 31.57/55.24
10 YCCK 4 1x1 1x1 1x1 1x1 8 否 是 2 否 94 8.52/8.09
11 YCCK 4 1x1 1x1 1x1 1x1 8 否 是 2 否 97 3.47/0.74
12 YCCK 4 1x1 1x1 1x1 1x1 8 否 是 2 否 98 4.81/0.50
灰度 0 灰度 1 1x1 8 否 是 1 否 46 20996.66
1 灰度 1 1x1 8 否 是 1 否 52 14797.56
2 灰度 1 1x1 8 否 是 1 否 62 6735.9
3 灰度 1 1x1 8 否 是 1 否 73 2366.12
4 灰度 1 1x1 8 否 是 1 否 77 1338.37
5 灰度 1 1x1 8 否 是 1 否 82 671.52
6 灰度 1 1x1 8 否 是 1 否 86 255.23
7 灰度 1 1x1 8 否 是 1 否 83 462.13
8 灰度 1 1x1 8 否 是 1 否 88 111.68
9 灰度 1 1x1 8 否 是 1 否 91 31.57
10 灰度 1 1x1 8 否 是 1 否 94 8.52
11 灰度 1 1x1 8 否 是 1 否 97 3.47
12 灰度 1 1x1 8 否 是 1 否 98 4.81

我從表1看出來的東西：

  1. 我終於明白以前我一直覺得很古怪的YCCK色彩空間是怎么來的了，原來是Adobe給自家在JPEG標准里留的一塊自留地。印刷行業是Adobe的傳統大客戶源，而印刷行業的傳統慣用色彩空間是CMYK。與RGB類似，CMYK的4個通道也是平等的，並且把色度與亮度混在一起， 所以如果想專門針對色度進行縮水以增加壓縮比，就只能把CMYK轉換成YCCK，然后針對CC色度分量進行縮水。
  2. 色彩就是PS的生命與價值所在，所以PS在存儲彩色JPG文件時，只要質量系數不低於7，就不會對色度信息縮水，即“采樣”欄顯示的都是1x1。而當用戶指定了7以下的質量系數時，顯然說明用戶已經在不顧一切地追求壓縮比了，相比之下質量神馬的都是浮雲，所以色度信息就縱、橫各縮水一半，只保留1/4的色度信息，即“采樣”欄顯示的都是2x2。看到這里，您是不是知道平時用PS的時候應該如何選擇質量系數了？
  3. JpegQuality中顯示的質量系數是按照IJG的算法反推的，方差反映的是反推出的量化表與JPG中實際所使用的量化表之間的差距。從表1中“方差”列看，質量系數10～12時方差不大，可以認為與IJG的量化表基本相當；質量系數小於等於9時方差明顯增大，可以認為PS采用的量化表與IJG所采用的差距較大 。
  4. 實際對比JpegQuality中左右兩側顯示的量化表，質量系數10～12時差異確實不大；7～9時PS逐漸增加量化表左上角的值，右下角保持不變，因此與IJG量化表的差異逐漸拉開；到6時量化表左上角的值比7降了一點，然后隨着質量系數的降低左上角值逐漸增加，到5時左上角已經追上右下角，從4開始反超，到0時左上角與右下角差不多是3倍的差距。
  5. PS的量化表在中、低質量時右下角始終保持不變，只增加左上角的值，估計是與PS日常處理的圖像多半是照片有關：一堆“數毛黨”在盯着細節部分，所以PS不太好對高頻分量下手。
  6. 表1中的“漸進式”選項都是“否”，其實只是因為我在PS中存儲JPG時“格式選項”選的都是“基線（標准）”，如果選擇“連續”就是漸進式了。但即使選擇“基線（標准）”，表1中“優化編碼”仍然顯示“是”，說明PS所使用的缺省Huffman編碼表與IJG的不同，估計是經過Adobe自己的優化，以追求更小的文件長度。

在看過軟件廠商的JPG參數后，再來看看相機廠家的參數吧，畢竟現在用CEP處理的源文件很多都是用相機拍攝的。我手上現在有佳能A570、G16和尼康D750三款相機，檔次分別是入門DC、旗艦DC、中檔全畫幅單反。用這三款相機內設的不同質量系數進行拍照，直接機內輸出JPG，用JpegQuality顯示的JPG壓縮參數如表2所示。

補充說明：

  1. 目前影響手機、相機成像質量的因素主要包括物理光學組件（鏡頭、光圈等）、光電轉換器（CCD/CMOS）、ISP（Image Signal Processor，圖像信號處理器）三部分。
  2. JPG壓縮系數只是ISP中的一組小小參數，對最終JPG文件質量的影響究竟具體有多大，至少我還說不出一個具體的數字，所以下面只是我的一些定性分析，而且充滿個人的主觀色彩，不喜勿看。

表2 相機直出的JPG壓縮參數

廠家 型號 質量 像素(千萬) 色彩空間 通道數 采樣 數據精度 漸進式 優化編碼 量化表數 16位量化表 反推質量系數 方差
佳能 A570 超精細 0.7 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 97 1.65/5.29
精細 　 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 93/88 5.28/21.42
標准 　 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 72 2.71/648.98
G16 超精細 1.2 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 97 1.65/5.29
精細 　 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 93/88 5.28/21.42
尼康 D750 FINE 2.4 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 98 5.50/0.89
NOMAL 　 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 97 1.22/0.18
BASIC 　 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 91 3.28/2.52

我對表2的解讀：

  1. 這三款相機不約而同的選擇了2x1的色度采樣系數，即在色度方面沿寬度方向縮水了一半的信息，高度方向沒有縮水。經常聽到有人抱怨用RAW格式看照片看得好好的，但輸出成JPG就總覺得顏色差了點，估計色度方面的縮水是一個重要原因——即使只是沿單方向縮水，但畢竟也是縮了。
  2. 佳能A570的主控芯片是Digital 4，G16的是Digital 6，從版本數字上看二者差了兩代，但二者的壓縮參數完全一樣，看來佳能對自己的參數還是很有自信的，沒打算做什么修改升級。
  3. 對比尼康、佳能在最高質量時的量化表，尼康的數值明顯比佳能更小，可以保留更多的細節。

手機方面我自己到現在為止也只用過一款智能手機，就是拍照效果把我惡心得一提起來就想吐的紅米2（采用O-fi歐菲光的解決方案，估計國產的千元機都是這個水平）。所以為了盡量廣泛的搜集數據，我就在readfree論壇上搞了一次“手機拍報紙”活動，用論壇幣換原片，搜集到的部分手機、PAD的JPG壓縮參數見表3。

補充說明：手機廠商現在做廣告都以“美美的人像”為號召，而我之所以會以“手機拍報紙”為目標搞活動，是因為我認為現在各種美顏軟件實在太過泛濫，用人像根本看不出原始成像質量的好壞，而用“拍報紙”為手段檢驗相機的對焦精度、成像銳度等，尤其是手機歷來短板的邊緣成像質量，則是攝影界祖祖輩輩、代代相傳的不二法寶，而且與我主要想用手機拍紙質資料的需求相吻合。但出乎我意料的是由於論壇上各位的拍攝水平不一，拍報紙對拍攝水平的要求又比拍 人像更高，所以搜集到的照片不一定真實地體現了手機的成像質量，說不定同樣的手機、同樣的報紙換個人拍攝效果會更好或更差，不過如果只是想看看JPG壓縮參數還是夠了。再重申一次：JPG壓縮系數只是ISP中的一組小小參數，對最終JPG的質量究竟有多大影響，我也沒法具體量化。以紅米2為例，盡管質量系數高高在上，但最終拍出來的照片慘不忍睹，只能說與之相配的其它部分實在太便宜了。

表3 我收集到的部分手機、PAD的JPG壓縮參數

廠家 型號 像素(千萬) 色彩空間 通道數 采樣 數據精度 漸進式 優化編碼 量化表數 16位量化表 反推質量系數 方差
小米 紅米2 0.8 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 97 1.09/0.24
紅米3 1.3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 97 1.09/0.24
MiPad 0.8 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 87 1.28/0.38
Note 1.3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 97 3.21/0.24
小米2 0.8 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 90 1.14/0.34
小米4C 1.3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 97 1.09/0.24
小米5s+ 1.3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 97 1.09/0.24
華為 P10/P10+ 1.2 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 94 62.59/57.16
P7 1.3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 97 0.87/0.28
Mate2 1.3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 97 0.87/0.28
Mate8 1.6 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 95 41.10/37.48
Mate9 1.2 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 94 62.59/57.16
榮耀暢玩5x 1.3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 95 1.25/0.26
榮耀6+ 1.3 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 94 62.59/57.16
榮耀7i 1.3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 90 1.14/0.34
榮耀7 2 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 94 62.59/57.16
榮耀8 1.6 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 95 1.25/0.26
榮耀 NOTE8 1.3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 95 41.10/37.48
蘋果 IPAD mini 4 0.8 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 95 5.64/0.59
IP5s+ 0.8 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 96 1.49
IP6s 1.2 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 93 12.88/0.19
IP6s+ 1.2 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 93 12.88/0.19
IP7 1.2 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 93 12.88/0.19
LG D315 0.5 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 95 1.25/0.26
F180 1.3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 95 1.25/0.26
Nokia Lumia 1020 3.3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 95 1.25/0.26
魅族 魅藍Note4 1.3 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 96 3.19/1.17
mx pro5 　 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 95 1.25/0.26
三星 S2 0.8 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 95 1.25/0.26
S5 1.2 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 96 0.69/0.33
S7 1.2 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 96 0.69/0.33
GT-N7105 0.8 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 96 0.69/0.33
note 3 1.3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 96 0.69/0.33
OPPO R2017 0.5 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 95 1.25/0.26
Kindle Fire HDX 8.9 0.8 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 95 1.25/0.26
酷派 9976a 1.3 YCbCr 3 1x1 2x1 2x1 8 否 否 2 否 80 20.03/4.14
vivo xshot  X710L 1.3 YCbCr 3 1x1 2x2 2x2 8 否 否 2 否 95 1.25/0.26

我對表3數據的解讀：

  1. 除三星、魅族、酷派外，其它手機基本上都對色度信息進行了雙方向縮水。所以我每次見到那些把手機和單反相提並論的廣告就想笑：請把縮水掉的色彩信息給我還回來先！咱不說 無損的RAW格式，就算只沿單方向縮水也比沿雙方向縮水強不是？
  2. 華為、蘋果的方差比較大，說明所用量化表與IJG的差異較大，即在自身的ISP中進行了定制。以“性價比”為號召的手機一般方差都比價小 （實際與IJG的量化表比較，那差異更像是計算量化表值時的浮點數舍入誤差），可能是使用了公版ISP。
  3. 不同廠家、不同型號的手機具有相同的“指紋”（縮水系數、量化表），說明他們可能使用了相同的ISP，這也是降低成本的一個辦法。

 


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