轉換 JPEGs 為 AVIFs

JPEG，全稱聯合圖像專家小組，是一種廣泛用於數位影像有損壓縮的方法，特別是針對數位攝影產生的影像。壓縮程度可以調整，允許在儲存大小和影像品質之間進行選擇性的權衡。JPEG 通常可以達到 10:1 的壓縮比，而影像品質幾乎沒有明顯損失。

JPEG 壓縮演算法是 JPEG 標準的核心。這個過程從將數位影像從其典型的 RGB 色彩空間轉換為稱為 YCbCr 的不同色彩空間開始。YCbCr 色彩空間將影像分為亮度 (Y)，代表亮度等級，以及色度 (Cb 和 Cr)，代表色彩資訊。這種分離是有益的，因為人眼對亮度的變化比對色彩更敏感，這讓壓縮可以利用這一點，比亮度更壓縮色彩資訊。

一旦影像進入 YCbCr 色彩空間，JPEG 壓縮過程的下一步就是對色度通道進行降採樣。降採樣會降低色度資訊解析度，這通常不會顯著影響影像的感知品質，因為人眼對色彩細節的敏感度較低。這個步驟是可選的，可以根據影像品質和檔案大小之間所需的平衡進行調整。

降採樣後，影像會被分成區塊，通常大小為 8x8 像素。然後每個區塊會個別處理。處理每個區塊的第一步是套用離散餘弦轉換 (DCT)。DCT 是一種數學運算，將空間域資料（像素值）轉換為頻率域。結果是一個頻率係數矩陣，以其空間頻率組成表示影像區塊的資料。

DCT 產生的頻率係數接著會被量化。量化是將一大組輸入值對應到一個較小的集合的過程——在 JPEG 的情況下，這表示降低頻率係數的精度。這是壓縮中有損失的部分，因為一些影像資訊會被捨棄。量化步驟由量化表控制，它決定對每個頻率組成套用多少壓縮。量化表可以調整為偏好較高的影像品質（較少壓縮）或較小的檔案大小（更多壓縮）。

量化後，係數會以鋸齒形順序排列，從左上角開始，並遵循一個優先考慮較低頻率組成而非較高頻率組成的模式。這是因為較低頻率組成（代表影像中較均勻的部分）比較高頻率組成（代表較精細的細節和邊緣）對整體外觀更重要。

JPEG 壓縮過程的下一步是熵編碼，這是一種無損壓縮的方法。JPEG 中最常見的熵編碼形式是霍夫曼編碼，儘管算術編碼也是一種選擇。霍夫曼編碼的工作原理是為較頻繁出現的項目分配較短的碼，為較不頻繁出現的項目分配較長的碼。由於鋸齒形排序傾向於將類似的頻率係數分組在一起，因此它提高了霍夫曼編碼的效率。

熵編碼完成後，壓縮資料會儲存在符合 JPEG 標準的檔案格式中。此檔案格式包含一個標頭，其中包含有關影像的資訊，例如其尺寸和使用的量化表，接著是霍夫曼編碼的影像資料。檔案格式也支援包含元資料，例如 EXIF 資料，其中可能包含有關用於拍攝照片的相機設定、拍攝日期和時間以及其他相關詳細資訊。

當開啟 JPEG 影像時，解壓縮過程基本上會反轉壓縮步驟。霍夫曼編碼的資料會被解碼，量化的頻率係數會使用壓縮期間使用的相同量化表進行反量化，並將反離散餘弦轉換 (IDCT) 套用於每個區塊，將頻率域資料轉換回空間域像素值。

反量化和 IDCT 過程會因為壓縮的有損性質而引入一些錯誤，這就是為什麼 JPEG 不適合會進行多次編輯和重新儲存的影像。每次儲存 JPEG 影像時，它都會再次經歷壓縮過程，並且會遺失額外的影像資訊。這可能會隨著時間推移導致影像品質明顯下降，這種現象稱為「世代損失」。

儘管 JPEG 壓縮具有有損性質，但由於其靈活性與效率，它仍然是一種流行的影像格式。JPEG 影像的檔案大小可以非常小，這使其非常適合用於網路，在網路中頻寬和載入時間是很重要的考量因素。此外，JPEG 標準包含漸進模式，允許影像以這樣的方式編碼，使其可以分多個步驟解碼，每個步驟都會提高影像解析度。這對於網路影像特別有用，因為它允許快速顯示低品質版本的影像，隨著更多資料下載，品質會提升。

JPEG 也有一些限制，並不總是所有類型影像的最佳選擇。例如，它不適合具有銳利邊緣或高對比文字的影像，因為壓縮會在這些區域周圍產生明顯的偽影。此外，JPEG 不支援透明度，這是 PNG 和 GIF 等其他格式提供的功能。

為了解決原始 JPEG 標準的一些限制，已經開發了新的格式，例如 JPEG 2000 和 JPEG XR。這些格式提供了更高的壓縮效率、支援更高的位元深度，以及透明度和無損壓縮等額外功能。然而，它們尚未達到與原始 JPEG 格式相同的廣泛採用程度。

總之，JPEG 影像格式是數學、人類視覺心理學和電腦科學的複雜平衡。其廣泛使用證明了它在縮小檔案大小的同時，維持大多數應用程式可以接受的影像品質的有效性。了解 JPEG 的技術方面可以幫助使用者在何時使用此格式以及如何針對品質和檔案大小的平衡最佳化其影像，以最符合其需求做出明智的決定。

.AVS 檔案格式，簡稱音訊視訊標準，是由 AVID 開發的多媒體容器格式，用於儲存數位音訊和視訊資料。它通常用於專業視訊編輯和後製工作流程中。.AVS 格式旨在處理高品質、未壓縮或輕度壓縮的音訊和視訊內容，使其適合在整個編輯過程中維持原始素材的保真度。

.AVS 格式的主要特點之一是它能夠在單一檔案中儲存多個音訊和視訊軌道。這讓編輯人員能夠處理專案的個別元素，例如對話、音效、音樂和各種視訊角度或拍攝，全部都在一個容器中。每個軌道都可以有自己的屬性，包括取樣率、位元深度和壓縮設定，讓管理不同類型的媒體更具彈性。

.AVS 格式支援廣泛的音訊和視訊編解碼器，確保與各種擷取裝置和編輯軟體相容。對於音訊，它通常使用未壓縮的 PCM（脈衝編碼調變）或輕度壓縮的格式，例如 AAC（進階音訊編碼）或 AVID 的專有 DNxHD 編解碼器。這些編解碼器維持高音訊品質，並提供平衡檔案大小和效能的選項。.AVS 支援的視訊編解碼器包括未壓縮的 RGB 或 YUV，以及 AVID 的 DNxHD 和 DNxHR 編解碼器，它們提供視覺無損失壓縮，以利更有效率的儲存和處理。

除了音訊和視訊資料外，.AVS 格式還包含元資料和時間碼資訊。元資料可以包含剪輯名稱、相機設定、製作備註和其他相關資訊等詳細資料，有助於整理和管理媒體資產。時間碼是視訊編輯中的關鍵元素，因為它提供精確的參考，用於同步音訊和視訊軌道。.AVS 格式支援各種時間碼標準，包括 SMPTE（電影電視工程師協會）和 MTC（MIDI 時間碼），讓與專業編輯工具和工作流程無縫整合。

.AVS 檔案的結構包含標頭，後接交錯的音訊和視訊資料。標頭包含關於檔案的基本資訊，例如軌道數、軌道屬性和內容的總長度。音訊和視訊資料儲存在區塊或封包中，每個封包包含特定軌道的一定量資料。此結構讓檔案在編輯和播放期間能夠有效讀取和寫入。

.AVS 格式的優點之一是它能夠處理大型檔案和高位元率，這對於維持專業視訊專案的品質至關重要。它支援高達 8K 以上的解析度，使其具備未來性，足以應付顯示技術的演進。此外，此格式支援多個軌道和彈性的編解碼器選項，讓編輯人員能夠處理各種原始素材，並適應不同的傳遞需求。

為了確保順暢的播放和編輯效能，.AVS 檔案通常需要強大的硬體和專業軟體。專業視訊編輯應用程式，例如 AVID Media Composer、Adobe Premiere Pro 和 Final Cut Pro，原生支援 .AVS 格式，讓編輯人員能夠在工作流程中無縫匯入、處理和匯出 .AVS 檔案。這些應用程式利用此格式的功能，例如多個軌道和時間碼同步，提供強大的編輯體驗。

雖然 .AVS 格式主要用於專業視訊製作，但它也在其他產業中找到應用，例如電影、電視和多媒體。它能夠處理高品質的音訊和視訊，加上其彈性和與專業工具的相容性，使其成為需要優異媒體管理和編輯功能的專案的首選。

總之，.AVS 檔案格式是一種強大且多功能的容器格式，專為專業視訊編輯和後製工作流程而設計。它支援多個音訊和視訊軌道、廣泛的編解碼器、元資料管理和時間碼同步，使其成為處理高品質媒體資產的必要工具。.AVS 格式能夠容納大型檔案、高解析度和彈性的編解碼器選項，持續成為視訊製作產業的標準，讓創意專業人員能夠提供卓越的成果。