บีบอัด Lossy กับ Lossless ต่างกันอย่างไร

การบีบอัดแบบไม่สูญเสียข้อมูล (Lossless compression) จะจัดเก็บภาพในลักษณะที่สามารถกู้คืนกลับมาได้เหมือนเดิมทุกประการ ในขณะที่การบีบอัดแบบสูญเสียข้อมูล (Lossy compression) จะตัดข้อมูลที่ดวงตามนุษย์มีโอกาสน้อยมากที่จะสังเกตเห็นทิ้งไปอย่างถาวร ความแตกต่างเพียงนิดเดียวนี้นี่เองคือสาเหตุที่ทำให้ภาพถ่ายมีขนาดเล็กลงได้ถึง 10 เท่าโดยที่มองไม่เห็นความเปลี่ยนแปลง และเป็นเหตุผลว่าทำไมวิธีเดียวกันนี้จึงใช้กับภาพหน้าจอ (Screenshot) ไม่ได้ผล

ข้อจำกัดของการบีบอัดแบบ Lossy คือการสูญเสียจะสะสมเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ การกดบันทึกซ้ำแต่ละครั้งจะทิ้งข้อมูลไปทีละนิด ดังนั้นการเปิดและบันทึกไฟล์ JPEG ซ้ำ ๆ จะทำให้คุณภาพลดลงในแบบที่ไฟล์ PNG ไม่มีทางเป็นเช่นนั้น เก็บต้นฉบับแบบ Lossless ไว้ ส่งออกสำเนาแบบ Lossy สำหรับนำไปใช้งาน และให้ส่งออกจากไฟล์ต้นฉบับเสมอแทนที่จะส่งอกจากไฟล์ที่ผ่านการบันทึกมาแล้ว

สิ่งที่การบีบอัดแบบ Lossy ตัดทิ้งไปจริงๆ

การบีบอัดแบบ Lossy จะลบรายละเอียดปลีกย่อยและความแตกต่างของสีที่ดวงตามนุษย์แยกแยะได้ไม่ดีนักออกไป การตัดสินใจเหล่านี้อ้างอิงจากขีดจำกัดของการมองเห็นที่มีการวัดผลมาแล้ว แทนที่จะเป็นการเดาเอาเอง

ดวงตามนุษย์มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของความสว่างมากกว่าการเปลี่ยนแปลงของสีอย่างมาก ดังนั้น JPEG จึงจัดเก็บข้อมูลสีด้วยความละเอียดที่ลดลงและรักษาความละเอียดของความสว่างเอาไว้ครบถ้วน นอกจากนี้ รูปแบบดังกล่าวยังลดความซับซ้อนของพื้นผิวละเอียดภายในบล็อกเล็กๆ ของภาพด้วย เพราะสนามหญ้าที่ถูกทำให้เนียนขึ้นเล็กน้อยก็ยังคงดูเหมือนสนามหญ้า แต่ใช้พื้นที่จัดเก็บบดบังข้อมูลเพียงเสี้ยวเดียวเท่านั้น

หลักการทำงานของการบีบอัดแบบ Lossless

การบีบอัดแบบ Lossless จะค้นหารูปแบบที่ซ้ำกันและอธิบายให้สั้นลงโดยไม่มีการทิ้งข้อมูลใดๆ ทั้งสิ้น เมื่อสร้างไฟล์ขึ้นมาใหม่จะได้พิกเซลที่เหมือนกับต้นฉบับทุกประการ แบบไบต์ต่อไบต์

พิกเซลสีขาวที่เหมือนกันเรียงกันเป็นแถว 400 พิกเซล สามารถบันทึกเป็นคำสั่งเดียวแทนที่จะใช้ค่า 400 ค่า นี่คือสาเหตุที่สีพื้นเรียบๆ สามารถบีบอัดลงได้อย่างมหาศาล ในขณะที่สัญญาณรบกวนในภาพถ่าย (Photographic noise) แทบจะบีบอัดไม่ได้เลย รูปแบบ PNG ทำงานในลักษณะนี้ เช่นเดียวกับ WebP ในโหมด Lossless และการบีบอัดภายในไฟล์ซิป (ZIP archive)

รูปแบบไฟล์ไหนคืออะไร

WebP และ AVIF คือตัวเลือกที่มีประโยชน์ เนื่องจากรองรับทั้งสองโหมด ดังนั้นรูปแบบเดียวจึงสามารถจัดการกับทั้งภาพถ่ายและโลโก้ได้อย่างถูกต้อง ซึ่งทั้ง JPEG หรือ PNG ไม่สามารถทำคนเดียวได้

ทำไมการบันทึกซ้ำๆ จึงทำให้ภาพ JPEG เสียหาย

การบันทึกแบบ Lossy แต่ละครั้งจะตัดรายละเอียดออกจากภาพที่สูญเสียรายละเอียดไปอยู่แล้ว และความเสียหายจะสะสมทบกันไปเรื่อยๆ การบันทึกครั้งที่สองไม่สามารถกู้คืนสิ่งที่ครั้งแรกทํากลายไปแล้วกลับมาได้ และยังลบส่วนที่เหลืออยู่ออกไปอีก

หลังจากผ่านไป 5 หรือ 6 รอบ ผลลัพธ์จะเริ่มมองเห็นเป็นบล็อกเหลี่ยมๆ ในบริเวณที่เรียบเนียนและมีรอยเรืองแสงรอบขอบที่คมชัด ปัญหานี้มักปรากฏบ่อยที่สุดกับภาพที่ถูกแชร์ซ้ำๆ เนื่องจากภาพถ่ายที่ส่งต่อผ่านแอปพลิเคชันแชทหลายๆ แอปอาจผ่านกระบวนการเข้ารหัสถึง 4 หรือ 5 ครั้งก่อนที่ใครจะนำไปแก้ไข การทำงานจากไฟล์ต้นฉบับทุกครั้งจะช่วยหลีกเลี่ยงปัญหานี้ได้ทั้งหมด

เมื่อใดควรใช้การบีบอัดแบบ Lossy

• ภาพถ่ายบนเว็บไซต์ ที่ซึ่งการลดขนาดลง 70 เปอร์เซ็นต์เป็นสิ่งที่ผู้เข้าชมมองไม่เห็น
• รูปภาพสินค้าในร้านค้าออนไลน์ ที่ซึ่งความเร็วของหน้าเว็บส่งผลต่อยอดขายโดยตรง
• รูปภาพสำหรับแบบฟอร์มการอัปโหลด ที่ซึ่งจำกัดขนาดไฟล์เป็นกิโลไบต์อย่างเคร่งครัดจนไม่มีทางเลือกอื่น
• รูปภาพในอีเมล ที่ซึ่งทุกๆ กิโลไบต์จะต้องถูกดาวน์โหลดผ่านโทรศัพท์มือถือ
• โพสต์บนโซเชียลมีเดีย ที่ซึ่งระบบเครือข่ายจะทำการบีบอัดไฟล์ใหม่อยู่แล้ว

เมื่อใดควรใช้การบีบอัดแบบ Lossless

• ไฟล์ต้นฉบับระดับ Master และไฟล์อริจินัล ที่จะถูกนำไปแก้ไขหรือส่งออกใหม่ในภายหลัง
• ภาพหน้าจอและแผนภาพ ที่ซึ่งขอบที่คมชัดและข้อความจะเสียหายภายใต้การบีบอัดแบบ Lossy
• โลโก้และสื่อของแบรนด์ ที่ส่งต่อให้ผู้อื่นนำไปใช้ในงานของตนเอง
• ภาพทางการแพทย์ ทางกฎหมาย และทางวิทยาศาสตร์ ที่ซึ่งพิกเซลที่ถูกเปลี่ยนให้อาจส่งผลตามมา
• ทุกสิ่งที่ต้องการความโปร่งใส (Transparency) และต้องคงความแม่นยำไว้ที่ขอบ

อธิบายค่าตั้งค่าคุณภาพ (Quality setting)

ตัวเลขคุณภาพเป็นตัวควบคุมว่ารายละเอียดจะถูกตัดทิ้งอย่างรุนแรงแค่ไหน และมันไม่ใช่เปอร์เซ็นต์ที่มีความหมายใดๆ ในตัวมันเอง คุณภาพ 50 ไม่ได้หมายถึงคุณภาพครึ่งหนึ่ง และคุณภาพ 100 ก็ไม่ได้แปลว่าไร้การสูญเสีย (Lossless)

ตัวเลขนี้สอดคล้องกับปริมาณที่ตัวเข้ารหัสจะทำให้บล็อกแต่ละบล็อกของภาพมีความซับซ้อนน้อยลง JPEG ที่คุณภาพ 100 ก็ยังคงทิ้งข้อมูลบางส่วนอยู่ดี นั่นจึงเป็นเหตุผลที่การตั้งค่านี้ทำให้เปลืองพื้นที่โดยใช่เหตุแทนที่จะรักษาทุกอย่างไว้ รูปแบบไฟล์ที่แตกต่างกันจะใช้สเกลนี้ไม่เหมือนกัน ดังนั้น WebP ที่ 80 และ AVIF ที่ 60 จึงมีคุณภาพเทียบเคียงได้กับ JPEG ที่ 85

วิธีกำหนดขั้นตอนการทำงานที่ไม่ทำให้ไฟล์เสียหาย

เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายที่สะสมทั่วทั้งคลังไฟล์ ให้ปฏิบัติตามกฎ 5 ข้อนี้

1. เก็บไฟล์ต้นฉบับจากกล้องหรือไฟล์ดีไซน์ไว้โดยไม่แตะต้อง ในโฟลเดอร์ที่คุณจะไม่ทำการส่งออกไฟล์จากที่นี่เด็ดขาด
2. ทำการแก้ไขบนสำเนาแบบ Lossless แทนที่จะแก้ไขบนไฟล์ JPEG ที่ส่งมอบแล้ว
3. ส่งออกสำเนาเพื่อนำไปใช้งานจากไฟล์ต้นฉบับหลักทุกครั้ง ไม่ใช่ส่งออกจากไฟล์ที่ส่งออกมาก่อนหน้านั้น
4. เลือกรูปแบบไฟล์สำหรับส่งออกตามปลายทาง โดยใช้ WebP สำหรับเว็บ และ JPG สำหรับแบบฟอร์มและอีเมล
5. ให้ใช้วิธีส่งออกใหม่แทนการบีบอัดซ้ำ เมื่อต้องการขนาดหรือรูปแบบไฟล์ใหม่

กฎข้อ 3 คือกฎที่มีการฝ่าฝืนบ่อยที่สุด การบีบอัดไฟล์ที่ส่งออกอยู่แล้วซ้ำอีกครั้งอาจจะสะดวกรวดเร็วกว่าในตอนนั้น แต่มันจะเพิ่มความเสียหายสะสมไปเรื่อยๆ ทุกครั้งที่ทำ

ทำไมไฟล์ ZIP ถึงไม่ทำให้ภาพ JPEG มีขนาดเล็กลง

การบีบอัดโฟลเดอร์ของไฟล์ JPEG เป็นไฟล์ซิป (ZIP archive) แทบจะไม่ได้ช่วยประหยัดพื้นที่เลย เนื่องจากรูปภาพเหล่านั้นถูกบีบอัดมาอยู่แล้ว ไฟล์ ZIP ของภาพถ่าย 200 ภาพโดยทั่วไปจะมีขนาดเล็กกว่าภาพถ่ายเดี่ยวๆ เพียง 1 ถึง 3 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น

ZIP ใช้การบีบอัดแบบ Lossless ซึ่งทำงานโดยการค้นหาข้อมูลที่ซ้ำกัน แต่ตัวเข้ารหัสแบบ Lossy ได้จัดการลบข้อมูลที่ซ้ำกันส่วนใหญ่ออกไปหมดแล้ว โฟลเดอร์เดียวกันหากเป็นไฟล์ BMP ที่ไม่ผ่านการบีบอัดจะมีขนาดลดลงอย่างมหาศาล เนื่องจากยังไม่มีการจัดการใดๆ กับไฟล์มาก่อน ZIP ยังคงมีประโยชน์สำหรับการรวมไฟล์หลายๆ ไฟล์ให้ดาวน์โหลดเป็นไฟล์เดียว ซึ่งเน้นเรื่องความสะดวกมากกว่าการลดขนาดไฟล์

คุณจะบอกได้อย่างไรว่าภาพถูกบีบอัดมามากแค่ไหน

ให้เปรียบเทียบขนาดไฟล์กับจำนวนพิกเซล เนื่องจากภาพถ่ายที่มีขนาดต่ำกว่า 1 ไบต์ต่อพิกเซลถือว่าผ่านการบีบอัดมาอย่างหนัก ภาพถ่ายขนาด 1000 คูณ 1000 ที่มีขนาด 60 KB ถือว่าถูกบีบอัดมาอย่างหนักหน่วง ในขณะที่ภาพเดียวกันขนาด 400 KB ยังไม่ได้ถูกบีบอัดมากนัก

การตรวจสอบด้วยสายตาก็ใช้ได้ผลเช่นกันเมื่อคุณรู้ว่าจะต้องมองหาอะไร ซูมเข้าไปที่ 100 เปอร์เซ็นต์แล้วสังเกตบริเวณที่เรียบเนียนว่ามีรอยปะเป็นสี่เหลี่ยมจางๆ หรือมีรอยเรืองแสงรอบขอบคมๆ หรือไม่ ข้อบกพร่องทั้งสองอย่างนี้จะปรากฏในตำแหน่งเดียวกันเป๊ะๆ ไม่ว่าเครื่องมือใดจะเป็นผู้สร้างไฟล์นั้นขึ้นมา การตรวจสอบจึงทำได้อย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้

ความเสียหายแบบ Lossy สามารถกู้คืนได้หรือไม่

ไม่ได้ รายละเอียดที่ถูกทิ้งไปแล้วไม่สามารถกู้คืนได้ เนื่องจากข้อมูลนั้นไม่ได้ถูกจัดเก็บไว้ที่ไหนในไฟล์เลย การแปลงไฟล์ JPEG ที่เสียหายให้เป็น PNG จะได้ไฟล์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นซึ่งยังคงมีความเสียหายแบบเดิมอยู่ดี

เครื่องมือแก้ไขบางตัวช่วยทำให้สิ่งเจือปน (Artifacts) ของ JPEG เนียนขึ้น ซึ่งเป็นการช่วยซ่อนความเสียหายแทนที่จะเป็นการย้อนคืนค่าเดิม และในขณะเดียวกันก็ทำให้รายละเอียดแท้จริงดูเบลอลงไปด้วย วิธีแก้ปัญหาที่แท้จริงวิธีเดียวคือการกลับไปใช้ไฟล์ต้นฉบับ นั่นคือเหตุผลทางปฏิบัติว่าทำไมเราจึงควรเก็บไฟล์ต้นฉบับระดับ Master ไว้ และเป็นเหตุผลว่าทำไมโฟลเดอร์เก็บภาพถ่ายต้นฉบับจากกล้องจึงคุ้มค่ากับพื้นที่ดิสก์ที่เสียไป

คำศัพท์เหล่านี้ปรากฏในเครื่องมือจริงอย่างไร

ซอฟต์แวร์แทบจะไม่ค่อยใช้คำว่า lossy และ lossless ตรงๆ แต่จะใช้แถบเลื่อนปรับคุณภาพ (Quality slider) หรือค่าพรีเซ็ตสำหรับการส่งออกแทน การรู้ว่าคุณกำลังใช้งานแบบไหนอยู่นั้นมีความสำคัญมากกว่าป้ายชื่อที่แปะไว้

• แถบเลื่อนปรับคุณภาพ (Quality slider) หมายถึงการบีบอัดแบบ Lossy ไม่ว่าจะเรียกรูปแบบนั้นว่าอะไรก็ตาม
• บันทึกสำหรับเว็บ (Save for web) ในซอฟต์แวร์ออกแบบหมายถึงการส่งออกแบบ Lossy ที่ระดับคุณภาพตามค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า
• ปรับให้เหมาะสมหรือบีบอัด PNG (Optimise or compress PNG) หมายถึงการจัดระเบียบใหม่แบบ Lossless เว้นแต่ว่าจะมีการลดจำนวนสีลง
• ส่งออกเป็น PNG 8 (Export as PNG 8) หมายถึงการลดทอนพาเล็ตสี ซึ่งจะเปลี่ยนสภาพภาพอย่างถาวร
• เป้าหมายขนาดเป็น KB (A KB target) หมายถึงเครื่องมือจะลดคุณภาพลงเรื่อยๆ จนกว่าขนาดไฟล์จะพอดี ดังนั้นจึงเป็นการบีบอัดแบบ Lossy เสมอ

การปรับใช้โหมดที่ถูกต้องกับคลังไฟล์ทั้งหมด

ให้แยกภาพถ่ายออกจากภาพกราฟิกเสียก่อน จากนั้นจึงใช้การบีบอัดแบบ Lossy กับกลุ่มหนึ่ง และแบบ Lossless กับอีกกลุ่มหนึ่ง โฟลเดอร์รวมที่ประมวลผลด้วยการตั้งค่าแบบเดียวกันจะทำให้ข้อมูลครึ่งหนึ่งเสียหายเสมอ

ลากไฟล์มาวางพร้อมกันทีเดียวได้สูงสุด 500 ไฟล์ ตั้งค่าคุณภาพและรูปแบบสำหรับกลุ่มนั้น แล้วค่อยประมวลผลกลุ่มที่สองแยกต่างหาก ทุกอย่างทำงานภายในเบราว์เซอร์บนหน่วยประมวลผลของคุณเอง ดังนั้นไฟล์ต้นฉบับ งานของลูกค้า และงานออกแบบที่ยังไม่เผยแพร่จะไม่ถูกส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์เลย เนื่องจากไม่มีการอัปโหลด ไฟล์ต้นฉบับจึงยังคงอยู่ที่เดิมของคุณทุกประการ และมีเพียงไฟล์ที่ส่งออกเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลงไป