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¿Qué es el formato JPG?

Formato JFIF del Grupo Conjunto de Expertos en Fotografía

El formato de imagen JPEG (Joint Photographic Experts Group), comúnmente conocido como JPG, es un método ampliamente utilizado de compresión con pérdida para imágenes digitales, particularmente para aquellas imágenes producidas por fotografía digital. El grado de compresión se puede ajustar, lo que permite una compensación seleccionable entre el tamaño de almacenamiento y la calidad de la imagen. JPEG normalmente logra una compresión de 10:1 con poca pérdida perceptible en la calidad de la imagen.

La compresión JPEG se utiliza en varios formatos de archivo de imagen. JPEG/Exif es el formato de imagen más común utilizado por cámaras digitales y otros dispositivos de captura de imágenes fotográficas; junto con JPEG/JFIF, es el formato más común para almacenar y transmitir imágenes fotográficas en la World Wide Web. Estas variaciones de formato a menudo no se distinguen y simplemente se denominan JPEG.

El formato JPEG incluye una variedad de estándares, incluidos JPEG/Exif, JPEG/JFIF y JPEG 2000, que es un estándar más nuevo que ofrece una mejor eficiencia de compresión con mayor complejidad computacional. El estándar JPEG es complejo, con varias partes y perfiles, pero el estándar JPEG más utilizado es el JPEG de línea base, que es a lo que la mayoría de la gente se refiere cuando menciona imágenes 'JPEG'.

El algoritmo de compresión JPEG es en su núcleo una técnica de compresión basada en la transformada discreta del coseno (DCT). La DCT es una transformada relacionada con Fourier similar a la transformada discreta de Fourier (DFT), pero que utiliza solo funciones coseno. La DCT se utiliza porque tiene la propiedad de concentrar la mayor parte de la señal en la región de frecuencia más baja del espectro, que se correlaciona bien con las propiedades de las imágenes naturales.

El proceso de compresión JPEG implica varios pasos. Inicialmente, la imagen se convierte de su espacio de color original (generalmente RGB) a un espacio de color diferente conocido como YCbCr. El espacio de color YCbCr separa la imagen en un componente de luminancia (Y), que representa los niveles de brillo, y dos componentes de crominancia (Cb y Cr), que representan la información de color. Esta separación es beneficiosa porque el ojo humano es más sensible a las variaciones de brillo que de color, lo que permite una compresión más agresiva de los componentes de crominancia sin afectar significativamente la calidad de imagen percibida.

Después de la conversión del espacio de color, la imagen se divide en bloques, normalmente de 8x8 píxeles de tamaño. Luego, cada bloque se procesa por separado. Para cada bloque, se aplica la DCT, que transforma los datos del dominio espacial en datos del dominio de frecuencia. Este paso es crucial ya que hace que los datos de la imagen sean más susceptibles a la compresión, ya que las imágenes naturales tienden a tener componentes de baja frecuencia que son más significativos que los componentes de alta frecuencia.

Una vez que se aplica la DCT, los coeficientes resultantes se cuantifican. La cuantificación es el proceso de mapear un gran conjunto de valores de entrada a un conjunto más pequeño, reduciendo efectivamente el número de bits necesarios para almacenarlos. Esta es la principal fuente de pérdida en la compresión JPEG. El paso de cuantificación está controlado por una tabla de cuantificación, que determina cuánta compresión se aplica a cada coeficiente DCT. Al ajustar la tabla de cuantificación, los usuarios pueden intercambiar entre la calidad de la imagen y el tamaño del archivo.

Después de la cuantificación, los coeficientes se linealizan mediante escaneo en zigzag, que los ordena por frecuencia creciente. Este paso es importante porque agrupa los coeficientes de baja frecuencia que tienen más probabilidades de ser significativos y los coeficientes de alta frecuencia que tienen más probabilidades de ser cero o casi cero después de la cuantificación. Este ordenamiento facilita el siguiente paso, que es la codificación de entropía.

La codificación de entropía es un método de compresión sin pérdidas que se aplica a los coeficientes DCT cuantificados. La forma más común de codificación de entropía utilizada en JPEG es la codificación de Huffman, aunque el estándar también admite la codificación aritmética. La codificación de Huffman funciona asignando códigos más cortos a elementos más frecuentes y códigos más largos a elementos menos frecuentes. Dado que las imágenes naturales tienden a tener muchos coeficientes cero o casi cero después de la cuantificación, especialmente en la región de alta frecuencia, la codificación de Huffman puede reducir significativamente el tamaño de los datos comprimidos.

El paso final en el proceso de compresión JPEG es almacenar los datos comprimidos en un formato de archivo. El formato más común es el formato de intercambio de archivos JPEG (JFIF), que define cómo representar los datos comprimidos y los metadatos asociados, como las tablas de cuantificación y las tablas de códigos de Huffman, en un archivo que puede ser decodificado por una amplia gama de software. Otro formato común es el formato de archivo de imagen intercambiable (Exif), que es utilizado por cámaras digitales e incluye metadatos como la configuración de la cámara y la información de la escena.

Los archivos JPEG también incluyen marcadores, que son secuencias de código que definen ciertos parámetros o acciones en el archivo. Estos marcadores pueden indicar el inicio de una imagen, el final de una imagen, definir tablas de cuantificación, especificar tablas de códigos de Huffman y más. Los marcadores son esenciales para la decodificación adecuada de la imagen JPEG, ya que proporcionan la información necesaria para reconstruir la imagen a partir de los datos comprimidos.

Una de las características clave de JPEG es su soporte para codificación progresiva. En JPEG progresivo, la imagen se codifica en múltiples pasadas, cada una mejorando la calidad de la imagen. Esto permite que se muestre una versión de baja calidad de la imagen mientras el archivo aún se está descargando, lo que puede ser particularmente útil para imágenes web. Los archivos JPEG progresivos son generalmente más grandes que los archivos JPEG de línea base, pero la diferencia de calidad durante la carga puede mejorar la experiencia del usuario.

A pesar de su uso generalizado, JPEG tiene algunas limitaciones. La naturaleza con pérdida de la compresión puede provocar artefactos como el bloqueo, donde la imagen puede mostrar cuadrados visibles, y el "timbre", donde los bordes pueden ir acompañados de oscilaciones espurias. Estos artefactos son más notables en niveles de compresión más altos. Además, JPEG no es adecuado para imágenes con bordes afilados o texto de alto contraste, ya que el algoritmo de compresión puede difuminar los bordes y reducir la legibilidad.

Para abordar algunas de las limitaciones del estándar JPEG original, se desarrolló JPEG 2000. JPEG 2000 ofrece varias mejoras con respecto a JPEG de línea base, incluida una mejor eficiencia de compresión, soporte para compresión sin pérdida y la capacidad de manejar una gama más amplia de tipos de imagen de manera efectiva. Sin embargo, JPEG 2000 no ha tenido una adopción generalizada en comparación con el estándar JPEG original, en gran parte debido a la mayor complejidad computacional y la falta de soporte en algunos software y navegadores web.

En conclusión, el formato de imagen JPEG es un método complejo pero eficiente para comprimir imágenes fotográficas. Su amplia adopción se debe a su flexibilidad para equilibrar la calidad de la imagen con el tamaño del archivo, lo que lo hace adecuado para una variedad de aplicaciones, desde gráficos web hasta fotografía profesional. Si bien tiene sus inconvenientes, como la susceptibilidad a los artefactos de compresión, su facilidad de uso y soporte en una amplia gama de dispositivos y software lo convierten en uno de los formatos de imagen más populares en uso en la actualidad.

Formatos de archivo compatibles

AAI.aai

Imagen Dune AAI

AI.ai

Adobe Illustrator CS2

AVIF.avif

Formato de archivo de imagen AV1

AVS.avs

Imagen X AVS

BAYER.bayer

Imagen Bayer en bruto

BMP.bmp

Imagen bitmap de Microsoft Windows

CIN.cin

Archivo de imagen Cineon

CLIP.clip

Máscara de clip de imagen

CMYK.cmyk

Muestras de cian, magenta, amarillo y negro en bruto

CMYKA.cmyka

Muestras de cian, magenta, amarillo, negro y alfa en bruto

CUR.cur

Icono de Microsoft

DCX.dcx

ZSoft IBM PC Paintbrush multipágina

DDS.dds

Superficie DirectDraw de Microsoft

DPX.dpx

Imagen SMTPE 268M-2003 (DPX 2.0)

DXT1.dxt1

Superficie DirectDraw de Microsoft

EPDF.epdf

Formato de documento portátil encapsulado

EPI.epi

Formato de intercambio PostScript encapsulado de Adobe

EPS.eps

PostScript encapsulado de Adobe

EPSF.epsf

PostScript encapsulado de Adobe

EPSI.epsi

Formato de intercambio PostScript encapsulado de Adobe

EPT.ept

PostScript encapsulado con vista previa TIFF

EPT2.ept2

PostScript encapsulado Nivel II con vista previa TIFF

EXR.exr

Imagen de alto rango dinámico (HDR)

FARBFELD.ff

Farbfeld

FF.ff

Farbfeld

FITS.fits

Sistema de Transporte de Imagen Flexible

GIF.gif

Formato de intercambio de gráficos CompuServe

GIF87.gif87

Formato de intercambio de gráficos CompuServe (versión 87a)

GROUP4.group4

CCITT Grupo 4 en bruto

HDR.hdr

Imagen de alto rango dinámico

HRZ.hrz

Televisión de barrido lento

ICO.ico

Icono de Microsoft

ICON.icon

Icono de Microsoft

IPL.ipl

Imagen de ubicación IP2

J2C.j2c

Flujo JPEG-2000

J2K.j2k

Flujo JPEG-2000

JNG.jng

Gráficos JPEG Network

JP2.jp2

Sintaxis de formato de archivo JPEG-2000

JPC.jpc

Flujo JPEG-2000

JPE.jpe

Formato JFIF del Grupo Conjunto de Expertos en Fotografía

JPEG.jpeg

Formato JFIF del Grupo Conjunto de Expertos en Fotografía

JPG.jpg

Formato JFIF del Grupo Conjunto de Expertos en Fotografía

JPM.jpm

Sintaxis de formato de archivo JPEG-2000

JPS.jps

Formato JPS del Grupo Conjunto de Expertos en Fotografía

JPT.jpt

Sintaxis de formato de archivo JPEG-2000

JXL.jxl

Imagen JPEG XL

MAP.map

Base de datos de imágenes sin costuras multiresolución (MrSID)

MAT.mat

Formato de imagen MATLAB nivel 5

PAL.pal

Mapa de pixeles Palm

PALM.palm

Mapa de pixeles Palm

PAM.pam

Formato común de mapa de bits 2-dimensional

PBM.pbm

Formato de mapa de bits portable (blanco y negro)

PCD.pcd

Photo CD

PCDS.pcds

Photo CD

PCT.pct

Apple Macintosh QuickDraw/PICT

PCX.pcx

ZSoft IBM PC Paintbrush

PDB.pdb

Formato Palm Database ImageViewer

PDF.pdf

Formato de Documento Portátil

PDFA.pdfa

Formato de Archivo de Documento Portátil

PFM.pfm

Formato flotante portable

PGM.pgm

Formato de mapa de grises portable (escala de grises)

PGX.pgx

Formato sin comprimir JPEG 2000

PICON.picon

Icono personal

PICT.pict

Apple Macintosh QuickDraw/PICT

PJPEG.pjpeg

Formato JFIF del Grupo Conjunto de Expertos en Fotografía

PNG.png

Gráficos de red portátiles

PNG00.png00

PNG que hereda profundidad de bits, tipo de color de la imagen original

PNG24.png24

RGB opaco o transparente binario de 24 bits (zlib 1.2.11)

PNG32.png32

RGBA opaco o transparente binario de 32 bits

PNG48.png48

RGB opaco o transparente binario de 48 bits

PNG64.png64

RGBA opaco o transparente binario de 64 bits

PNG8.png8

Índice opaco o transparente binario de 8 bits

PNM.pnm

Anymap portable

PPM.ppm

Formato de mapa de bits portable (color)

PS.ps

Archivo PostScript de Adobe

PSB.psb

Formato de documento grande de Adobe

PSD.psd

Mapa de bits Photoshop de Adobe

RGB.rgb

Muestras de rojo, verde y azul en bruto

RGBA.rgba

Muestras de rojo, verde, azul y alfa en bruto

RGBO.rgbo

Muestras de rojo, verde, azul y opacidad en bruto

SIX.six

Formato de gráficos DEC SIXEL

SUN.sun

Formato Rasterfile de Sun

SVG.svg

Gráficos vectoriales escalables

SVGZ.svgz

Gráficos vectoriales escalables comprimidos

TIFF.tiff

Formato de archivo de imagen etiquetado

VDA.vda

Imagen Truevision Targa

VIPS.vips

Imagen VIPS

WBMP.wbmp

Imagen inalámbrica Bitmap (nivel 0)

WEBP.webp

Formato de imagen WebP

YUV.yuv

CCIR 601 4:1:1 o 4:2:2

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