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Qu'est-ce que le format JPEG ?

Format JFIF du groupe mixte d'experts photographiques

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.

Formats supportés

AAI.aai

Image AAI Dune

AI.ai

Adobe Illustrator CS2

AVIF.avif

Format de fichier d'image AV1

AVS.avs

Image AVS X

BAYER.bayer

Image Bayer brute

BMP.bmp

Image bitmap Windows

CIN.cin

Fichier image Cineon

CLIP.clip

Masque d'image Clip

CMYK.cmyk

Échantillons cyan, magenta, jaune et noir bruts

CMYKA.cmyka

Échantillons cyan, magenta, jaune, noir et alpha bruts

CUR.cur

Icône Microsoft

DCX.dcx

ZSoft IBM PC Paintbrush multi-page

DDS.dds

Microsoft DirectDraw Surface

DPX.dpx

Image SMTPE 268M-2003 (DPX 2.0)

DXT1.dxt1

Microsoft DirectDraw Surface

EPDF.epdf

Format de document portable encapsulé

EPI.epi

Format d'échange encapsulé PostScript Adobe

EPS.eps

PostScript encapsulé Adobe

EPSF.epsf

PostScript encapsulé Adobe

EPSI.epsi

Format d'échange encapsulé PostScript Adobe

EPT.ept

PostScript encapsulé avec aperçu TIFF

EPT2.ept2

PostScript niveau II encapsulé avec aperçu TIFF

EXR.exr

Image à gamme dynamique élevée (HDR)

FARBFELD.ff

Farbfeld

FF.ff

Farbfeld

FITS.fits

Système de transport d'images flexible

GIF.gif

Format d'échange de graphiques CompuServe

GIF87.gif87

Format d'échange de graphiques CompuServe (version 87a)

GROUP4.group4

CCITT Groupe 4 brut

HDR.hdr

Image à gamme dynamique élevée

HRZ.hrz

Télévision à balayage lent

ICO.ico

Icône Microsoft

ICON.icon

Icône Microsoft

IPL.ipl

Image d'emplacement IP2

J2C.j2c

Flux JPEG-2000

J2K.j2k

Flux JPEG-2000

JNG.jng

JPEG Network Graphics

JP2.jp2

Syntaxe du format de fichier JPEG-2000

JPC.jpc

Flux JPEG-2000

JPE.jpe

Format JFIF du groupe mixte d'experts photographiques

JPEG.jpeg

Format JFIF du groupe mixte d'experts photographiques

JPG.jpg

Format JFIF du groupe mixte d'experts photographiques

JPM.jpm

Syntaxe du format de fichier JPEG-2000

JPS.jps

Format JPS du groupe mixte d'experts photographiques

JPT.jpt

Syntaxe du format de fichier JPEG-2000

JXL.jxl

Image JPEG XL

MAP.map

Base de données d'images multi-résolutions sans couture (MrSID)

MAT.mat

Format d'image MATLAB niveau 5

PAL.pal

Palette Palm

PALM.palm

Palette Palm

PAM.pam

Format de bitmap 2D commun

PBM.pbm

Format de bitmap portable (noir et blanc)

PCD.pcd

Photo CD

PCDS.pcds

Photo CD

PCT.pct

Apple Macintosh QuickDraw/PICT

PCX.pcx

ZSoft IBM PC Paintbrush

PDB.pdb

Format ImageViewer de base de données Palm

PDF.pdf

Format de document portable

PDFA.pdfa

Format d'archive de document portable

PFM.pfm

Format portable à virgule flottante

PGM.pgm

Format de bitmap portable (niveaux de gris)

PGX.pgx

Format JPEG 2000 non compressé

PICON.picon

Icône personnelle

PICT.pict

Apple Macintosh QuickDraw/PICT

PJPEG.pjpeg

Format JFIF du groupe mixte d'experts photographiques

PNG.png

Portable Network Graphics

PNG00.png00

PNG héritant de la profondeur de bits, du type de couleur de l'image d'origine

PNG24.png24

24 bits RVB opaque ou transparent binaire (zlib 1.2.11)

PNG32.png32

32 bits RVB opaque ou transparent binaire

PNG48.png48

48 bits RVB opaque ou transparent binaire

PNG64.png64

64 bits RVB opaque ou transparent binaire

PNG8.png8

8 bits indexé opaque ou transparent binaire

PNM.pnm

Portable anymap

PPM.ppm

Format de pixmap portable (couleur)

PS.ps

Fichier PostScript Adobe

PSB.psb

Format de grand document Adobe

PSD.psd

Bitmap Photoshop Adobe

RGB.rgb

Échantillons rouge, vert et bleu bruts

RGBA.rgba

Échantillons rouge, vert, bleu et alpha bruts

RGBO.rgbo

Échantillons rouge, vert, bleu et opacité bruts

SIX.six

Format de graphiques SIXEL DEC

SUN.sun

Fichier Rasterfile Sun

SVG.svg

Graphiques vectoriels adaptables

SVGZ.svgz

Graphiques vectoriels adaptables compressés

TIFF.tiff

Format de fichier d'image balisée

VDA.vda

Image Truevision Targa

VIPS.vips

Image VIPS

WBMP.wbmp

Image sans fil Bitmap (niveau 0)

WEBP.webp

Format d'image WebP

YUV.yuv

CCIR 601 4:1:1 ou 4:2:2

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