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640x480 JPEG 的最大尺寸是多少？

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640x480 JPEG 的最大尺寸是多少？

我正在制作一个数据存储设备，它可以在几个小时内拍摄一定数量的夜空照片，并且这些照片将在拍摄完成后立即下载。存储卡必须能够一次性存储所有照片。

拍摄的 JPEG 图像尺寸为 640x480 像素，因此存储卡必须有足够的空间来存储所有 100 张图像。那么 640x480 JPEG 的最大尺寸是多少呢？

我拍了一些测试照片来弄清楚这一点：

#1#2#3

  • “stackoverflow”图像的文件大小为 73,774 字节。
  • 白色图像的文件大小仅为36,607字节。
  • 但是方格照片的文件大小却高达 149,339 字节。

我假设文件大小随着复杂性的增加而增加。

在不知道这些图片有多复杂、尺寸有多大的情况下，我怎样才能在存储卡上留出足够的空间来容纳 100 张 640x480 JPEG 图片？我不想浪费额外的空间，因为我可能会制作许多这样的捕获设备。

答案1

这里我建议 JPEG 文件大小的上限。请参阅Ilmari Karonen 的回答以讨论更典型的 jpeg 尺寸。

640X480 32 位位图图像的像素存储空间可以这样计算（基于这答案，但根据 Ignacio Vazquez-Abrams 的评论进行了更正，这回答）：

假设文件未经过压缩，则有 307,200 个像素，即 0.3MP。方便的查找表

如果每个像素包含 32 位信息，那么

  1. 307,200 * 32 = 9,830,400 比特信息
  2. 除以8位，得到一个字节值
  3. 9,830,400 / 8 = 1228800 字节（或 1.17 Mb）

这是未压缩位图的大小，因此应该是 jpeg 文件大小的上限（实际上，由于 JPEG 格式使用压缩，您的图像应该小得多，特别是考虑到您正在拍摄夜空，我认为夜空包含大量黑色。请注意，您的问题中最大的示例图像只有 0.14 MB）。

但是，就您的具体问题而言，即使使用该上限，100 张图片也只有 117 MB，而且我已经很久没有见过小到 128 MB 的存储卡了。我怀疑目前任何可用的存储卡都有足够的容量来满足您的需求。

显然，jpeg 文件的最大大小问题存在一些争议。这Stack Overflow 的答案表明理论上的最大尺寸为每像素 20.25 字节，或者在您的情况下为 5.9 MB，但生成这种大小的图像需要故意滥用 jpeg 格式的压缩方案，因此您极不可能看到相机生成这样的东西。

答案2

只是为了检查一下，让我测试一下ForeverWintr 的分析实验性地。

JPEG 压缩最糟糕的输入图像类型（或任何压缩）是均匀随机的 RGB 噪声，理论上是不可压缩的。因此，让我使用网络结构工具：

$ rawtoppm < /dev/urandom 640 480 > rnd.ppm
$ pnmtopng < rnd.ppm > rnd.png
$ du -b rnd.*
923772  rnd.png
921615  rnd.ppm

均匀随机 RGB 噪声，无损 PNG 格式
（均匀随机 RGB 噪声，无损 PNG 格式，903 kb）

注（2017 年 3 月）：我确信上面的图片曾是当我第一次写下这个答案并在 2013 年上传它时，它是 PNG 格式的。 （下面甚至有一条关于色彩管理的评论强烈暗示了这一点。）不幸的是，它似乎在某个时候被默默地转换成了 JPEG，使得这里的视觉比较毫无用处。

我尝试重新上传新的 PNG 测试图像，但显然它达到了 imgur 上的某种任意 PNG 文件大小限制，并自动转换为 JPEG。我不确定是否有办法解决这个问题，但至少如果你有 Linux 机器，你随时可以重新运行给定的命令来生成你自己的测试图像。无论如何，除了阻止直接目视比较压缩质量外，这不会以任何方式使下面的分析无效。

好的，所以未压缩的 PPM 文件长度为 640 × 480 × 3 = 921,600 字节，加上 15 字节的最小 PPM 标头，正如预期的那样。尝试使用 PNG 格式对其进行无损压缩最终只会使大小增加 2157 字节，这可能是 PNG 标头和元数据占用的，也可能是压缩算法在尝试压缩不可压缩数据时效率略低。

（是的，每个像素占用 3 个字节，而不是 4 个字节；即使是 PPM 格式，这种图形文件格式最简单的形式，也不会愚蠢到在磁盘上存储每个像素无用的第四个字节。可能出于对齐原因，在内存中执行此操作有一定的优势，尤其如果您还需要存储 alpha 通道，但将图像写入文件时这些原因并不适用。）

好的，那么 JPEG 呢？让我们首先尝试最小化压缩损失（质量 = 100，无色度子采样，浮点 DCT）。不幸的是，pnmtojpeg手动的没有清楚地解释如何设置所有相关选项（具体来说，该-sample选项列在“向导选项”部分，该部分仅引用 libjpeg 文档中的一个文件），因此我将在 GIMP 中转换它。生成的文件如下所示：

897249  rnd.jpg

JPEG 压缩 RGB 噪声，质量 = 100，无色度子采样
（JPEG 压缩 RGB 噪声，质量 = 100，无色度子采样，876 kb）

什么，怎么可能更小？我刚才不是说纯噪音是不可压缩的吗？事实上，即使是在最高质量下，普通的 JPEG 压缩也不是相当无损。在 GIMP 中重新打开图像并将其与原始图像进行比较，可以看到某些像素的颜色值偏移了一到两级（共 256 级）。这些像素是 JPEG 压缩算法“作弊”的，它估计变化不会很明显，所以在这里丢弃了一些，在那里丢弃了另一些。事实上，对于肉眼来说，结果与原始图像几乎没有区别，但即使考虑到标头和编码开销，这些丢弃的位也确实使文件大小明显减小。

这就是最高质量了；那么更典型的设置呢，比如pnmtojpeg默认设置（质量 = 75，启用子采样）？让我们尝试一下：

$ pnmtojpeg < rnd.ppm > rnd2.jpg
$ du -b rnd2.jpg
185128  rnd2.jpg

JPEG 压缩 RGB 噪声，质量 = 75，色度子采样
（JPEG 压缩 RGB 噪声，质量 = 75，色度子采样，184 kb）

哇，从 901 降至 184 kb！不过，这是相当激进的压缩，仔细比较图像时，您肯定能看出差异。大部分原因是色度二次采样，它基本上只是丢弃了 75% 的颜色（色调/饱和度）数据。在禁用二次采样的 GIMP 中尝试此操作会得到一个 350,618 字节的文件，即使放大后，它看起来（至少在人眼看来）仍然非常接近原始文件。

无论如何，这一切的目的是为了证明，无论你的夜空照片有多嘈杂，无论你选择的质量有多高，总有决不640 × 480 JPEG 文件可能比 900 kb 大得多。（除非您的相机附加了数兆字节的 Exif 颜色配置文件或类似愚蠢的东西。）如果您使用更典型的 JPEG 压缩设置，则最大可能文件大小会降至约 200 kb 左右。

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