在数字时代，图像质量和压缩效率成为了关键问题。本文对比了四种主流的无损图像格式： PNG、 WebP、 AVIF 和 JPEG XL，探讨它们在压缩效率、编码速度和使用场景等方面的优劣。
什么是无损压缩？
无损压缩是一种在不损失任何数据的情况下减少文件大小的方法。常见的无损压缩格式包括 ZIP 和 RAR。在 Web 环境中， GZIP 压缩通常用于缩小 JavaScript 和 CSS 文件。在图像压缩领域， PNG 是一种广为人知的无损格式。
无损压缩的替代方法是有损压缩，在压缩照片时经常使用。 JPEG 可能是最著名的有损图像格式。有损压缩会丢弃图像中的一些细节，从而导致文件大小显著减小。由于大照片太大而无法传输和存储，因此损失一些质量通常是一个很好的权衡。
何时使用无损压缩？
虽然像 JPEG 和 WebP 这样的有损图像格式对照片来说很好，但对图形来说就不那么好了。压缩失真（如块效应和模糊）在这类图像上很容易看出来。
无损图像压缩在处理包含大量连续颜色区域的图像时效果最佳，比如标志、截图、图表和图形。这类图像用无损压缩算法压缩往往能得到更小的文件大小，同时保持高质量。
无损压缩效果良好的图像示例。 PNG 形式的回收符号占用 3 KB。相同文件大小的 JPEG 具有明显的压缩失真。具有最高质量的 JPEG 看起来与 PNG 相同，但大小是 PNG 的八倍。
PNG
PNG （Portable Network Graphics） 即便携式网络图形。
是一种老牌的无损图像格式，于1996年首次发布。它作为 GIF 格式的替代品出现，具有许多优势，如支持 24 位颜色和透明通道。PNG 使用 DEFLATE 压缩算法，并支持多种压缩优化工具，如 PNGOUT、OptiPNG 和 OxiPNG。
所有浏览器都支持 PNG 格式。
WebP
Google 于 2010 年推出了基于 VP8 视频编解码器的 WebP 作为有损图像格式。2012年发布的WebP 0.3引入了无损模式，与VP8编解码器无关。有损 WebP 仅限于 4:2:0 色度子采样，会丢弃一些颜色信息，而无损 WebP 将保留所有原始图像数据。
直到 2020 年，Apple 的 Safari 浏览器还是唯一抵制 WebP 的浏览器。不过到了 2021 年，所有主要浏览器均支持 WebP。
AVIF
AVIF 代表 AV1 图像文件格式。它是一种新的图像格式，基于 AV1 视频编解码器。它具有许多高级功能，例如支持高位深度和 HDR。该格式支持无损和有损压缩。
最新版本的 Google Chrome 支持 AVIF，并且可以通过使用配置标志在 Firefox 中启用。
JPEG XL JPEGXL
JPEG XL 是一种即将推出的新图像格式。JPEG XL 是通过结合两种现有的图像格式而开发的，即 Google 开发的 Pik 图像格式和 Cloudinary 开发的 FUIF（免费通用图像格式）。
Chrome 和 Firefox 支持 JPEG XL，但默认情况下不启用。必须使用功能标志来启用对该格式的支持。
对比结果
文件大小
编码速度
总结
从测试结果来看，与最优化的 PNG 相比，大多数现代无损图像格式（例如 WebP 和 JPEG XL）在效率上都有很大提高。
png
使用 OxiPNG 优化 PNG 可以使它们稍微小一些，大约 12%，这并不是一个很大的差异。OxiPNG 速度非常快，处理一张图像只需大约 700 毫秒。
将 Zopfli 设置与 OxiPNG 结合使用会使优化速度极其缓慢，平均需要大约 208 秒或三分半钟。与原始 PNG 相比，生成的文件大约小 18%。我不建议使用 Zopfli 压缩，因为它需要花费大量时间并且只能提供稍小的文件。WebP 或 JPEG XL 等较新的格式生成的文件要小得多，而且编码时间只是 Zopfli 的一小部分。
由于 PNG 优化收益如此之小，并且该过程需要如此多的时间，因此如果能够使用更现代的格式，那么优化 PNG 文件可能根本不值得。即使未经优化，PNG 仍然是源图像格式的不错选择，因为它与图像编辑器和内容管理系统等大多数软件兼容。
你可以将原始 PNG 文件转换为更有效的格式，然后再向最终用户显示。对于无法显示现代格式的客户端（例如某些电子邮件客户端和旧浏览器），PNG 也可以是一种有用的后备格式。
webp
WebP 是无损图像的不错选择，因为它在压缩效率方面轻松胜过 PNG，平均图像小 41%。它也得到网络浏览器和其他软件的广泛支持。WebP 文件的编码速度也很快，压缩仅需约 3 秒。
AVIF
不得不说，我对 AVIF 的表现有点失望。虽然有损 AVIF 确实需要很长时间来压缩，但与 JPEG 和 WebP 相比，它具有出色的压缩效果。不幸的是，无损 AVIF 却并非如此。
在无损模式下，编码 AVIF 文件平均需要 30 秒，但与其他竞争格式相比，结果并不好。平均减少约 20%，生成的文件大小与使用 Zopfli 的 OxiPNG 相当，但与 WebP 或 JPEG XL 相比明显更大。使用 AVIF 时，我会坚持使用该格式效果最好的有损压缩。
JPEG XL
JPEG XL 是新近出现的格式，给人留下了深刻的印象。平均文件大小减少约 48%，略优于 WebP。从第 75 个百分位数来看，JPEG XL 比 WebP 具有优势，这意味着 JPEG XL 在处理难以压缩的复杂图像方面做得更好。
然而这个兼容性吧。。。