Convertir les JPEGs en JXLs

JPEG, qui signifie Joint Photographic Experts Group, est une méthode de compression avec perte couramment utilisée pour les images numériques, en particulier pour celles produites par la photographie numérique. Le degré de compression peut être ajusté, permettant un compromis sélectionnable entre la taille de stockage et la qualité de l'image. JPEG atteint généralement une compression de 10:1 avec une perte de qualité d'image peu perceptible. L'algorithme de compression JPEG est au cœur du format de fichier JPEG, qui est formellement connu sous le nom de JPEG Interchange Format (JIF). Cependant, le terme « JPEG » est souvent utilisé pour désigner le format de fichier qui est en réalité standardisé comme JPEG File Interchange Format (JFIF).

Le format JPEG prend en charge divers espaces colorimétriques, mais le plus courant utilisé dans la photographie numérique et les graphiques Web est la couleur 24 bits, qui comprend 8 bits chacun pour les composants rouge, vert et bleu (RVB). Cela permet d'obtenir plus de 16 millions de couleurs différentes, offrant une qualité d'image riche et éclatante adaptée à un large éventail d'applications. Les fichiers JPEG peuvent également prendre en charge les images en niveaux de gris et les espaces colorimétriques tels que YCbCr, qui est souvent utilisé dans la compression vidéo.

L'algorithme de compression JPEG est basé sur la transformée en cosinus discrète (DCT), qui est un type de transformée de Fourier. La DCT est appliquée à de petits blocs de l'image, généralement des pixels 8x8, transformant les données du domaine spatial en données du domaine fréquentiel. Ce processus est avantageux car il tend à concentrer l'énergie de l'image dans quelques composants basse fréquence, qui sont plus importants pour l'apparence globale de l'image, tandis que les composants haute fréquence, qui contribuent aux détails fins et peuvent être supprimés avec moins d'impact sur la qualité perçue, sont réduits.

Après l'application de la DCT, les coefficients résultants sont quantifiés. La quantification est le processus de mappage d'un grand ensemble de valeurs d'entrée vers un ensemble plus petit, réduisant efficacement la précision des coefficients DCT. C'est là que l'aspect avec perte de JPEG entre en jeu. Le degré de quantification est déterminé par une table de quantification, qui peut être ajustée pour équilibrer la qualité de l'image et le taux de compression. Un niveau de quantification plus élevé entraîne une compression plus élevée et une qualité d'image inférieure, tandis qu'un niveau de quantification inférieur entraîne une compression plus faible et une qualité d'image supérieure.

Une fois les coefficients quantifiés, ils sont ensuite sérialisés dans un ordre en zigzag, en commençant par le coin supérieur gauche et en suivant un motif en zigzag à travers le bloc 8x8. Cette étape est conçue pour placer les coefficients basse fréquence au début du bloc et les coefficients haute fréquence vers la fin. Étant donné que de nombreux coefficients haute fréquence sont susceptibles d'être nuls ou proches de zéro après la quantification, cet ordre aide à compresser davantage les données en regroupant des valeurs similaires.

L'étape suivante du processus de compression JPEG est le codage entropique, qui est une méthode de compression sans perte. La forme la plus courante de codage entropique utilisée dans JPEG est le codage de Huffman, bien que le codage arithmétique soit également une option. Le codage de Huffman fonctionne en attribuant des codes plus courts aux valeurs les plus fréquentes et des codes plus longs aux valeurs les moins fréquentes. Étant donné que les coefficients DCT quantifiés sont ordonnés de manière à regrouper les zéros et les valeurs basse fréquence, le codage de Huffman peut réduire efficacement la taille des données.

Le format de fichier JPEG permet également de stocker des métadonnées dans le fichier, telles que les données Exif qui incluent des informations sur les paramètres de l'appareil photo, la date et l'heure de la capture et d'autres détails pertinents. Ces métadonnées sont stockées dans des segments spécifiques à l'application du fichier JPEG, qui peuvent être lus par divers logiciels pour afficher ou traiter les informations de l'image.

L'une des principales caractéristiques du format JPEG est sa prise en charge de l'encodage progressif. Dans un JPEG progressif, l'image est encodée en plusieurs passes de détails croissants. Cela signifie que même si l'image n'a pas été entièrement téléchargée, une version approximative de l'image entière peut être affichée, qui s'améliore progressivement en qualité à mesure que davantage de données sont reçues. Ceci est particulièrement utile pour les images Web, permettant aux utilisateurs d'avoir une idée du contenu de l'image sans avoir à attendre que le fichier entier soit téléchargé.

Malgré son utilisation répandue et ses nombreux avantages, le format JPEG présente certaines limites. L'un des plus importants est le problème des artefacts, qui sont des distorsions ou des anomalies visuelles qui peuvent survenir à la suite de la compression avec perte. Ces artefacts peuvent inclure le flou, le blocage et la « sonnerie » autour des bords. La visibilité des artefacts est influencée par le niveau de compression et le contenu de l'image. Les images avec des dégradés lisses ou des changements de couleur subtils sont plus susceptibles de présenter des artefacts de compression.

Une autre limitation de JPEG est qu'il ne prend pas en charge la transparence ou les canaux alpha. Cela signifie que les images JPEG ne peuvent pas avoir d'arrière-plans transparents, ce qui peut être un inconvénient pour certaines applications telles que la conception Web, où la superposition d'images sur différents arrière-plans est courante. À ces fins, des formats comme PNG ou GIF, qui prennent en charge la transparence, sont souvent utilisés à la place.

JPEG ne prend pas non plus en charge les calques ou l'animation. Contrairement aux formats tels que TIFF pour les calques ou GIF pour l'animation, JPEG est strictement un format à image unique. Cela le rend inadapté aux images qui nécessitent une édition en calques ou à la création d'images animées. Pour les utilisateurs qui ont besoin de travailler avec des calques ou des animations, ils doivent utiliser d'autres formats pendant le processus d'édition et peuvent ensuite convertir en JPEG pour distribution si nécessaire.

Malgré ces limitations, JPEG reste l'un des formats d'image les plus populaires en raison de sa compression efficace et de sa compatibilité avec pratiquement tous les logiciels de visualisation et d'édition d'images. Il est particulièrement bien adapté aux photographies et aux images complexes avec des tons et des couleurs continus. Pour une utilisation sur le Web, les images JPEG peuvent être optimisées pour équilibrer la qualité et la taille du fichier, ce qui les rend idéales pour des temps de chargement rapides tout en fournissant des résultats visuellement agréables.

Le format JPEG a également évolué au fil du temps avec le développement de variantes telles que JPEG 2000 et JPEG XR. JPEG 2000 offre une efficacité de compression améliorée, une meilleure gestion des artefacts d'image et la possibilité de gérer la transparence. JPEG XR, d'un autre côté, offre une meilleure compression à des niveaux de qualité plus élevés et prend en charge une plus large gamme de profondeurs de couleur et d'espaces colorimétriques. Cependant, ces nouveaux formats n'ont pas encore atteint le même niveau d'omniprésence que le format JPEG d'origine.

En conclusion, le format d'image JPEG est un format polyvalent et largement pris en charge qui établit un équilibre entre la qualité de l'image et la taille du fichier. Son utilisation de la DCT et de la quantification permet une réduction significative de la taille du fichier avec un impact personnalisable sur la qualité de l'image. Bien qu'il présente certaines limitations, telles que le manque de prise en charge de la transparence, des calques et de l'animation, ses avantages en termes de compatibilité et d'efficacité en font un élément de base de l'imagerie numérique. À mesure que la technologie progresse, de nouveaux formats peuvent offrir des améliorations, mais l'héritage et l'adoption généralisée de JPEG garantissent qu'il restera un élément fondamental de l'imagerie numérique dans un avenir prévisible.

Le format d'image JPS, abréviation de JPEG Stereo, est un format de fichier utilisé pour stocker des photographies stéréoscopiques prises par des appareils photo numériques ou créées par un logiciel de rendu 3D. Il s'agit essentiellement d'un arrangement côte à côte de deux images JPEG dans un seul fichier qui, lorsqu'il est visualisé à l'aide d'un logiciel ou d'un matériel approprié, fournit un effet 3D. Ce format est particulièrement utile pour créer une illusion de profondeur dans les images, ce qui améliore l'expérience visuelle pour les utilisateurs disposant de systèmes d'affichage compatibles ou de lunettes 3D.

Le format JPS exploite la technique de compression JPEG (Joint Photographic Experts Group) bien établie pour stocker les deux images. JPEG est une méthode de compression avec perte, ce qui signifie qu'elle réduit la taille du fichier en supprimant sélectivement les informations moins importantes, souvent sans diminution notable de la qualité de l'image pour l'œil humain. Cela rend les fichiers JPS relativement petits et faciles à gérer, même s'ils contiennent deux images au lieu d'une.

Un fichier JPS est essentiellement un fichier JPEG avec une structure spécifique. Il contient deux images compressées JPEG côte à côte dans un seul cadre. Ces images sont appelées images de l'œil gauche et de l'œil droit, et elles représentent des perspectives légèrement différentes de la même scène, imitant la légère différence entre ce que chacun de nos yeux voit. Cette différence est ce qui permet la perception de la profondeur lorsque les images sont visualisées correctement.

La résolution standard pour une image JPS est généralement le double de la largeur d'une image JPEG standard pour accueillir les images de gauche et de droite. Par exemple, si une image JPEG standard a une résolution de 1920x1080 pixels, une image JPS aura une résolution de 3840x1080 pixels, chaque image côte à côte occupant la moitié de la largeur totale. Cependant, la résolution peut varier en fonction de la source de l'image et de l'utilisation prévue.

Pour visualiser une image JPS en 3D, un spectateur doit utiliser un périphérique d'affichage ou un logiciel compatible capable d'interpréter les images côte à côte et de les présenter à chaque œil séparément. Cela peut être réalisé par diverses méthodes, telles que l'anaglyphe 3D, où les images sont filtrées par couleur et visualisées avec des lunettes colorées ; la polarisation 3D, où les images sont projetées à travers des filtres polarisés et visualisées avec des lunettes polarisées ; ou l'obturateur actif 3D, où les images sont affichées en alternance et synchronisées avec des lunettes à obturateur qui s'ouvrent et se ferment rapidement pour montrer à chaque œil l'image correcte.

La structure de fichier d'une image JPS est similaire à celle d'un fichier JPEG standard. Il contient un en-tête, qui comprend le marqueur SOI (Start of Image), suivi d'une série de segments qui contiennent divers éléments de métadonnées et les données d'image elles-mêmes. Les segments incluent les marqueurs APP (Application), qui peuvent contenir des informations telles que les métadonnées Exif, et le segment DQT (Define Quantization Table), qui définit les tables de quantification utilisées pour compresser les données d'image.

L'un des segments clés d'un fichier JPS est le segment JFIF (JPEG File Interchange Format), qui spécifie que le fichier est conforme à la norme JFIF. Ce segment est important pour assurer la compatibilité avec une large gamme de logiciels et de matériels. Il comprend également des informations telles que le rapport hauteur/largeur et la résolution de l'image miniature, qui peuvent être utilisées pour des aperçus rapides.

Les données d'image réelles dans un fichier JPS sont stockées dans le segment SOS (Start of Scan), qui suit les segments d'en-tête et de métadonnées. Ce segment contient les données d'image compressées pour les images de gauche et de droite. Les données sont encodées à l'aide de l'algorithme de compression JPEG, qui implique une série d'étapes, notamment la conversion de l'espace colorimétrique, le sous-échantillonnage, la transformée en cosinus discrète (DCT), la quantification et le codage entropique.

La conversion de l'espace colorimétrique est le processus de conversion des données d'image de l'espace colorimétrique RVB, qui est couramment utilisé dans les appareils photo numériques et les écrans d'ordinateur, vers l'espace colorimétrique YCbCr, qui est utilisé dans la compression JPEG. Cette conversion sépare l'image en une composante de luminance (Y), qui représente les niveaux de luminosité, et deux composantes de chrominance (Cb et Cr), qui représentent les informations de couleur. Ceci est bénéfique pour la compression car l'œil humain est plus sensible aux changements de luminosité qu'à la couleur, permettant une compression plus agressive des composantes de chrominance sans affecter de manière significative la qualité de l'image perçue.

Le sous-échantillonnage est un processus qui tire parti de la sensibilité moindre de l'œil humain aux détails de couleur en réduisant la résolution des composantes de chrominance par rapport à la composante de luminance. Les rapports de sous-échantillonnage courants incluent 4:4:4 (pas de sous-échantillonnage), 4:2:2 (réduction de la résolution horizontale de la chrominance de moitié) et 4:2:0 (réduction de la résolution horizontale et verticale de la chrominance de moitié). Le choix du rapport de sous-échantillonnage peut affecter l'équilibre entre la qualité de l'image et la taille du fichier.

La transformée en cosinus discrète (DCT) est appliquée à de petits blocs de l'image (généralement 8x8 pixels) pour convertir les données du domaine spatial en domaine fréquentiel. Cette étape est cruciale pour la compression JPEG car elle permet la séparation des détails de l'image en composants d'importance variable, les composants de fréquence plus élevée étant souvent moins perceptibles pour l'œil humain. Ces composants peuvent ensuite être quantifiés, ou réduits en précision, pour obtenir une compression.

La quantification est le processus de mappage d'une plage de valeurs à une seule valeur quantique, réduisant ainsi efficacement la précision des coefficients DCT. C'est là que la nature avec perte de la compression JPEG entre en jeu, car certaines informations d'image sont supprimées. Le degré de quantification est déterminé par les tables de quantification spécifiées dans le segment DQT, et il peut être ajusté pour équilibrer la qualité de l'image par rapport à la taille du fichier.

La dernière étape du processus de compression JPEG est le codage entropique, qui est une forme de compression sans perte. La méthode la plus courante utilisée dans JPEG est le codage de Huffman, qui attribue des codes plus courts aux valeurs les plus fréquentes et des codes plus longs aux valeurs les moins fréquentes. Cela réduit la taille globale des données d'image sans aucune perte d'information supplémentaire.

En plus des techniques de compression JPEG standard, le format JPS peut également inclure des métadonnées spécifiques liées à la nature stéréoscopique des images. Ces métadonnées peuvent inclure des informations sur les paramètres de parallaxe, les points de convergence et toute autre donnée pouvant être nécessaire pour afficher correctement l'effet 3D. Ces métadonnées sont généralement stockées dans les segments APP du fichier.

Le format JPS est pris en charge par une variété d'applications logicielles et d'appareils, notamment les téléviseurs 3D, les casques VR et les visionneuses de photos spécialisées. Cependant, il n'est pas aussi largement pris en charge que le format JPEG standard, de sorte que les utilisateurs peuvent avoir besoin d'utiliser un logiciel spécifique ou de convertir les fichiers JPS dans un autre format pour une compatibilité plus large.

L'un des défis du format JPS est de s'assurer que les images de gauche et de droite sont correctement alignées et ont la bonne parallaxe. Un mauvais alignement ou une parallaxe incorrecte peut entraîner une expérience visuelle inconfortable et peut provoquer une fatigue oculaire ou des maux de tête. Par conséquent, il est important que les photographes et les artistes 3D capturent ou créent soigneusement les images avec les paramètres stéréoscopiques corrects.

En conclusion, le format d'image JPS est un format de fichier spécialisé conçu pour stocker et afficher des images stéréoscopiques. Il s'appuie sur les techniques de compression JPEG établies pour créer un moyen compact et efficace de stocker des photographies 3D. Bien qu'il offre une expérience visuelle unique, le format nécessite un matériel ou un logiciel compatible pour visualiser les images en 3D, et il peut présenter des défis en termes d'alignement et de parallaxe. Malgré ces défis, le format JPS reste un outil précieux pour les photographes, les artistes 3D et les passionnés qui souhaitent capturer et partager la profondeur et le réalisme du monde dans un format numérique.