1992 年的那個夏天，一位跟您一樣的紳士在黑暗的房間裏死死盯着電腦。一旁的調制解調器瘋狂閃爍，竭盡全力讓這張 720 × 575 像素的圖片，一行一行慢加載。而這在近乎無盡的等待中，紳士幾乎要瘋狂了。
直到 JPEG 的出現解了燃眉之急！
1992 年，"聯合圖像專家組" 創建了第一個國際圖像壓縮标準，它能在不明顯降低圖像質量的基礎上，把圖像壓縮至原始大小的 10%。
随着數碼相機、掃描儀、互聯網的發展，JPEG 迅速成爲應用最廣泛的圖像格式。直到 32 年後的今天，你大爺還是你大爺，沒有任何其他圖像格式能跟 JPEG 抗衡。
JPEG 憑什麽稱霸圖像界 30 多年？它究竟有多巧妙？
視頻版
↓↓ 看完這個視頻就知道了 ↓↓
↑↑ 信我，真的超級好看 ↑↑
圖文版
在互聯網的古早時代，JPEG 是憑借強勁的壓縮實力展露頭角的。所以故事的開始，我們要從 JPEG 的壓縮原理談起。
而它的原理，可以說是妙蛙種子吃着妙脆角進了米奇妙妙屋，那叫一個妙。
在 1992 年以前，主要的圖像格式都是無損格式。要把它們壓小，首先要知道圖像中的哪些信息可以偷偷舍棄掉。這就涉及到了兩個心理視覺原理。
先講第一個：你可以看看這三張圖片，哪兩張看起來區别更大？顯然是這兩張。這是因爲人眼對亮度的變化，要比對色彩的變化敏感得多。
原因也很簡單：人眼中有視錐、視杆細胞兩種細胞，分别負責感受顔色和亮度。
負責感受顔色的視錐細胞大概有600～700 萬個，而負責感受亮度的視杆細胞則有1 億 2500 萬個，所以人眼對亮度的變化非常敏感，但對色彩的變化就遲鈍一些。
既然這樣，那就壓縮一些顔色信息呗 ~ 這就是 JPEG 壓縮的第一步。
怎麽壓縮顔色呢？很簡單，圖片由一個個像素組成，每個像素包含紅綠藍三種元素，利用這個公式，我們可以把 RGB 模型轉換成YCbCr 模型，其中 Y 表示亮度，Cb 和 Cr 分别表示藍色和紅色的色度。
轉換完後，就可以把藍色、紅色色度這兩張圖，每四小塊合并成一大塊，這樣就把顔色信息壓成了原來的1/4——反正人眼對顔色不敏感，所以也不會有太大影響。這就是 JPEG 對第一個視覺原理的應用。
而第二個視覺原理是：人眼擅長感受低頻信号，卻不擅長感受高頻信号。
這是什麽意思呢？低頻信号，是這種指像素之間變化比較平緩的線條。比如整片的天空和岩石表面。而高頻信号，是指這種像素之間變化比較劇烈的線條，比如複雜紋理。
比如你可能根本沒發現，這張圖片的左下角還藏着一隻花豹。這就是因爲你的眼睛對高頻信号不敏感。
所以隻要把圖片中的高頻信号删掉一些，就可以把圖片再壓小一點。
但問題是，怎麽區分高頻和低頻信号呢？這裏，就涉及到 JPEG 算法的精髓了。
讓我們請出小李子當一下模特：如果我們隻看其中一行像素的亮度值，那它的頻率變化曲線是這樣的，非常複雜。
但所有複雜的事物，都可以還原爲簡單事物的集合。比如不管多複雜的圖案，都可以用最基礎的積木搭建出來。任何一條曲線，都可以還原爲若幹餘弦波的疊加。這行像素的頻率變化曲線也一樣。利用這 8 條基礎頻率曲線，就可以把它給拼湊出來。
一行像素是一維的，但圖片是二維的。那再把 8 條頻率曲線豎着排一列，重疊的位置兩兩疊加，我們就得到了一張由64 個基函數構成的 " 基圖 "。
關鍵就在這裏，這 " 基圖 " 中的這 64 個基函數，每個都相當于一塊積木。任何一張圖片的顔色和亮度圖層，都可以用這些積木搭建出來。
比如我們可以把亮度圖層中每8*8 個像素劃分成一個區塊，然後用基函數去 " 量 " 這個區塊，得到一個矩陣。矩陣中的每一個數字，就代表這張圖需要用到多少塊不同的積木。
這裏的 275.5，就代表它需要用 275.5 個第一種積木，59.5 個第二種積木 ......
更妙的是，觀察整個矩陣，你會發現左上角的數字遠大于右下角，因爲左上角的 " 積木 " 代表的是低頻信号。而絕大多數圖片中的主要信息，都是低頻信号。而高頻信号，比如你臉上的鼻孔、痘痘、皺紋，跟那張大臉比起來，隻是一小部分而已。
爲了進一步區分低頻和高頻信号，專家組還提供了一組量化矩陣。隻要用處理好的亮度和色度圖層分别除以量化矩陣，就能得到一大堆 0，隻剩下9 個非 0 的數字。
這意味着，其實隻要用 9 種基礎 " 積木 "，就能把小李子搭的人模人樣了。這能讓我們大大減少圖片的信息量。
而且量化矩陣裏面的數字還可以根據需求變化。如果你想把圖片壓小，那最終得到的 0 越多，要用到的積木越少，但出現這種鋸齒狀的 "僞影" 的概率也就越大。
至于這些 0，就是人眼比較麻木的高頻信息，把它們編碼打包，減少冗餘，JPEG 的壓縮就大功告成了。
可以看出，JPEG 的巧妙，在于它充分利用了人類視覺的特點，巧妙地用算法舍棄了你注意不到的信息，實現了出色的壓縮效果。
但 JPEG 之所以始終是圖像界的大爺，靠的不光是技術，還有當時拉胯的算力。比如在 JPEG 誕生的時候，就有比它更會壓縮的算法，叫 "卡洛南 - 洛伊變換"。但它所需要的計算量太大，遠超出那個年代的計算機可實現的水平。所以排名第二的 DCT 算法才成爲了最終的赢家。
而且畢竟是最早一代的圖像壓縮标準， 随着後續的改進，JPEG 的孫子輩們在實力上也已經超越了它。比如在 2000 年，聯合圖像專家組又發布了另一種新的壓縮圖像标準：JPEG2000。它能在保持相同圖像質量的情況下，把壓縮率提高 200%，甚至還支持無損壓縮。
但那又怎麽樣呢？JPEG 的人脈太廣，牢牢把持住了互聯網。直到目前，與 JPEG2000 兼容的軟件、浏覽器還是比較少，跟我一樣老，誕生于 1992 年的 JPEG 仍然是目前最普遍認可的圖像文件格式，你大爺還是你大爺。
所以，JPEG 之所以始終是你大爺，固然有自身技術出色的原因，但也是因爲它把握住了曆史的進程。
最後，除了 JPEG 以外，還有另一種格式也很常見：JPG。那 JPEG 和 JPG 有什麽區别？
它們最大的區别，就是 JPEG 有四個字母，而 JPG 有三個字母，别的就沒有了。
沒開玩笑。
在 Windows 95 之前，Windows 操作系統最多隻支持三個字符的文件擴展名，所以 JPEG 被縮寫成了 JPG，中間的 E 被省略了。而這種限制在 MAC 等類 UNIX 系統中并不存在，在 Windows 95 之後的操作系統在也不存在，所以 JPG 又可以用回大名 JPEG 了。
就是這樣 ~
