可逆圧縮と非可逆圧縮:何が違うのか?

あなたのパソコンの JPG、WebP、AVIF、PNG はどれも、保存される前に圧縮 アルゴリズムで細くされています。その細くする役のアルゴリズムは2つの流派 に分かれ、ピクセルに対して何が起きるかについて正反対の約束をします。間違っ た画像に間違った流派を選べば、4 MB のヒーローバナーが Largest Contentful Paint を食い潰すか、写真を PNG で保存して「なぜ急に 12 倍も重くなったの?」 と頭を抱えるかのどちらかになります。

このガイドでは、非可逆と可逆の圧縮が実際に何をどうしているのか、なぜ同じ 「圧縮」という語が正反対の目的を覆っているのか、そしてツールがどっちの 流派を使っているかを気にすべき場面を整理します。フォーマット別の判断マトリ クスが必要なら姉妹記事のJPG vs PNG vs WebP vs AVIFをどうぞ——この記事が概念、こちらは選び方。

非可逆圧縮のしくみ

非可逆(lossy)圧縮は、「あなたは気付かないだろう」と思う情報を捨てます。 古典的な例が JPEG:画像を 8×8 のブロックに分割し、各ブロ ックに離散コサイン変換(DCT)をかけ、その係数を量子化します。要は 「この数字をもっと粗い格子で丸める」ということ。丸めは破壊的で、元の値は 消えます。救いになっているのは、高周波の係数(隣り合うピクセルのわずかな 色の違い)は大きく丸められ、低周波の係数(大きな形状)はあまり丸められない ことで、人の視覚は後者にずっと敏感にできている点です。

WebP と AVIF もデフォルトでは非可逆ですが、 同じ手口を一段良い予測器の上でやります。WebP は VP8 風のイントラ予測で ブロックを近傍から推測し、差分だけを符号化。AVIF は AV1 のイントラフレー ムをさらに使い、JPG 相当の画質で明らかに小さいファイルを実現します。どちら も量子化テーブルを知覚モデル(多くは SSIMULACRA2 か Butteraugli)に合わせて 調整するので、「品質スライダー」は実質「人間が知覚する品質」に対応し、 単なる SNR ではありません。

非可逆で最も警戒すべきは 再圧縮の連鎖トラップ:JPEG を再 エンコードするたびに量子化が走り、また 1 世代分のディテールを失います。 品質 90 の JPG を 10 回そのまま品質 90 で保存しても、同じファイルにはなり ません——もっとぼやけた画像になります。マスター原本は常に保管し、すべての 出力はそこから書き出してください。

可逆圧縮のしくみ

可逆圧縮はピクセルを 1 個残らず同一に保ちます。元データ以下に小さくは できないので、情報を捨てるのではなく冗長性を取り除く方向で攻め ます。PNG は行単位のフィルタ(None、Sub、Up、Average、 Paeth)で隣のピクセルから現ピクセルを予測し、その小さな差分だけを保存し、 その上に deflate(ZIP や gzip の中身と同じアルゴリズム) をかけます。フラットな配色の UI スクショは次の行を完全命中するので、元 サイズのほんの僅かまで縮みます。

GIF は古い LZW 辞書符号を使い、そのせいで 256 色のパレ ットに頭打ちとなり、静的画像に関してはもはや歴史的遺物に近いです。WebP と AVIF もどちらも可逆モードに切 り替えられ、WebP 可逆は UI 素材で PNG より 20〜30% 小さく、AVIF 可逆は そこからさらに上を行きます。代償は符号化速度:可逆 WebP/AVIF は非可逆 版よりかなり遅いため、多くのパイプラインはキュレーション済みの素材に だけ使います。

可逆の決め手は 復号すればいつでも元のビットが返ってくること。PNG を 100 回保存しても、ファイルは 1 回目の保存とビット単位で 同じです。この保証があるからこそ、ロゴ・アイコン・真のオリジナル設計 素材は、サイズ予算のチャートでは「地味」に見えても可逆形式に留まり 続けます。

どっちを選ぶべきか

写真のルール:カメラが撮ったもの(連続階調・グラデーション・ノイズを持つ もの)は、明確な理由がない限り 非可逆 がデフォルト。画 質 80〜85 の JPG、75〜85 の WebP、50〜60 の AVIF は、多くのモニターで オリジナルとの差が分かりません。速い Web ページにとって 5〜10 倍の容量 削減は譲れません。

グラフィックのルール:ベタ色・ハードエッジ・テキスト・透過を持つもの (ロゴ・アイコン・図・スクショ)は 可逆 がデフォルト。テ キスト周りのリンギング、透明エッジの色のにじみ、グラデーションのバンディング など、非可逆の劣化が一目で出てしまいます。そもそも PNG や可逆 WebP は こうした素材に対して JPG より圧縮が効きます。

例外は「ほぼ可逆」の中間地帯。品質 90 以上の非可逆エンコードは、グラ フィック素材でも原図と区別できないことが多く、PNG 相比べて 40〜60% 節約できます。マスタは PNG、配信はもう少し小さくといったときに回す べきノブです。実際の画像で各フォーマットがどう戦うかを見たい方はJPG vs PNG vs WebP vs AVIFをご覧ください。

ImagElite での扱い方

ImagElite の 画像圧縮ツールは 1 本のスライダーで両モードを表します。JPG 出力時に品質スライダーを 動かせば、それはそのまま非可逆エンコーダを駆動していることになります—— 品質が低いほど量子化グリッドは粗く、ファイルは小さく、極端な拡大では アーティファクトが目立ちます。出力フォーマットを PNG、または WebP/AVIF の可逆バリアントに切り替えるとスライダーは消え、ツールは純粋な冗長 性除去のパイプラインに切り替わって、アップロードしたピクセルと 1 ピクセル も違わない結果を返します。

すべてがローカルで動くため、再アップロード無しに同じ画像で両モードを A/B できます。スクショを投げ込み、次にスマホ写真を投げ込めば、非可逆 と可逆の出力サイズ差が真逆になる様子が見られます——その差こそが、可逆 がこれ以上詰められない冗長の一部であり、非可逆がページ速度のために投げ 出してもよいとみなしている部分です。