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Le standard JPEG à la loupe

Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur le JPEG...

 

17 septembre 2007 par Antoine Désir (vidéo : T. Philippon)

 

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© photos statues : T. Philippon

Pour mémoire


Les appareils photos numériques (APN) enregistrent les images prises sur un support mémoire (en général une carte). Les photos sont donc codées dans des fichiers selon divers formats, plus ou moins standards. Il existe le "format" RAW, au plus proche du capteur, dépendant du fabricant et de chaque appareil; le format TIFF, pour des images non compressées mais encombrantes


Enfin et surtout le célèbre format JPEG, que nous allons découvrir.


C'est quoi le JPEG ?


C'est une norme édictée par le Joint Photographic Experts Group (d'où le nom). Par simplification, c'est un format de fichier contenant une représentation compressée d'une image. Compressée, c'est bien le mot important, et c'est de cela dont nous allons parler.
Au départ, le JPEG a été conçu pour accélérer le transfert des images hautes en couleur, en particulier sur les sites web. Normalisé pour cet usage, il ne s'est imposé qu'un peu plus tard dans la photographie numérique.


Ce format utilise une compression destructive pour être efficace. C'est à dire que lorsque vous ou un appareil enregistre en JPEG, il détruit des informations visuelles pour faciliter la compression. Cette perte d'information est définitive, il n'est pas possible de revenir en arrière.


Précision pour les puristes : la norme prévoit une compression non destructive. Peu utilisée car sans intérêt réel, nous ne parlerons pas de cette possibilité.


A noter que la compression JPEG est indirectement présente en vidéo à travers le format DV (succession d'images échantillonnées et compressées en JPEG, en fait) et les codecs Motion-JPEG (MJPEG, à ne pas confondre avec le MPEG).



> LIRE LA SUITE : Le jpeg varie

Le jpeg varie

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La qualité d'une image compressée en JPEG dépend de plusieurs paramètres. Ceux que l'on maîtrise avant la prise de vue, ce sont l'encodeur et le réglage. La compression en JPEG étant maintenant assez ancienne et plutôt simple (enfin, c'est relatif), les encodeurs sont désormais matures et sans surprise. Ils ne permettent plus de vraiment faire la différence.


Pour le réglage, c'est différent. C'est lui qui donne le compromis entre la taille du fichier et la qualité qui reste de l'image captée. Chaque outil a son échelle de réglage, mais l'idée est toujours la même : plus on compresse, plus on perd en informations visuelles.
On peut définir le taux de compression du JPEG par un formule simple : nombre de pixels de large * nombre de pixels de haut * 3 / taille du fichier JPEG *3 car un pixel encodé en RVB 8 bits prend 3 octets (1 pour chaque couleur). La taille du fichier JPEG est exprimée en octets.


Voyons comment varie la qualité selon le réglage choisi dans un APN. Ce réglage se fait soit dans le menu de prise de vue, soit par accès direct grâce à un bouton.



(Le standard JPEG à la loupe)

Les différents modes Jpeg

Mode Superfin © photos : Antoine Désir  
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Détail grossi 2 x
(972 Ko, donc un taux de compression d'environ 6)



Mode Fin
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Détail grossi 2 x



(600 Ko, donc un taux de compression d'environ 10)



Mode Standard
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Détail grossi 2 x



(288 Ko, donc un taux de compression d'environ 20)

En regardant bien les détails (le texte ZONE, les attaches sur le poteau), la différence est évidente.Mais la première, elle ne serait pas un peu dégradée, tout de même ? Et oui, car ces photos sont prises d'un PowerShot A40. Trop vieux, pas bon ? Pas du tout, les mêmes vues avec un PowerShot A95 donnent les mêmes résultats (à la même résolution). Et alors, pour avoir mieux ? Changer d'appareil. Passons au Dimâge A2.





Mode Très fin
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Détail grossi 2 x
(1400 Ko, donc un taux de compression d'environ 4)



Mode Fin
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Détail grossi 2 x



(1000 Ko, donc un taux de compression d'environ 6)



Mode Standard
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Détail grossi 2 x



(556 Ko, donc un taux de compression d'environ 10)

L'appareil expert est décalé d'un niveau de compression par rapport à l'appareil compact, offrant un mode dont la compression est très faible (il est difficile de voir la différence avec la photo non compressée qui pèse 11,6 Mo) mais pas de mode trop destructeur. Ceux qui veulent plus de photos sur une carte avec un appareil expert n'ont plus qu'à passer commande d'une autre carte.



On voit aussi clairement (mode Superfin du compact comparable au mode Fin de l'expert) que l'optique et le traitement de l'image sont aussi importants.




(Le standard JPEG à la loupe)

Dimensions et poids des photos

À dimensions égales, pourquoi mes photos ne font-elles pas toutes le même poids ?


Eh oui, les réglages de l'appareil ne changent pas, et pourtant mes fichiers ne sont pas tous de la même taille. Mais que se passe-t-il donc ?


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Comme la compression est adaptative, le contenu influe énormément sur le taux de compression. Dans un mode donné (ici le mode "Très fin", le moins destructeur possible), le poids d'une photo peut varier du simple au double, donc le taux de compression aussi. Le bruit photo est d'ailleurs l'ennemi de la compression, car il est réparti et aléatoire. Par contre, le flou et les aplats sont ses amis.


Exemples :


(toutes ces photos sont prises avec un Dimâge A2 en mode "Très fin", avec une définition originale de 3264 x 2176 pixels) :


© photos : Antoine Désirjpeg

Cette photo ne fait que 2,7 Mo. L'absence de bruit du à la luminosité ambiante, des tons assez unis et un léger flou dans l'arrière plan favorisent un très bon rendement de la compression JPEG.



 
Détail de 64 x 64 pixels grossi 2x
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2,8 Mo pour cette photo aux mêmes dimensions. Encore l'absence de bruit et de grandes zones uniformes, mais pas de flou.
Détail de 64 x 64 pixels grossi 2x
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Des zones assez uniformes (le haut), peu de détails mais un peu de bruit  donnent 3,8 Mo. C'est assez "standard" pour ce mode.



Détail de 64 x 64 pixels grossi 2x
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Plus aucune zone bien uniforme, beaucoup de détails à rendre donnent 5,3 Mo. Normal pour une telle photo.



Détail de 64 x 64 pixels grossi 2x
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6,6 Mo pour les mêmes dimensions et le même mode que les premières, soit 2,5 fois plus ! La, c'est le bruit qui empêche la compression d'être efficace. Et comme le mode "Très fin" empêche toute agressivité dans la compression, le fichier devient énorme.
Détail de 64 x 64 pixels grossi 2x
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Et la suite


La compression JPEG repose sur une technique de DCT (Discrete Cosine Transform) sur des blocs de 8 x 8 pixels (visibles lorsque la compression est trop forte). Mais les algorithmes ont évolués et d'autres techniques basées sur les vaguelettes (JPEG2000) ou même les cordelettes (à venir) sont bien plus performantes.


Avec les capacités informatiques qui croissent plus vite que celles des appareils, il est possible que la photo non compressée devienne de plus en plus importante. Les professionnels utilisent déjà les formats RAW spécifiques. Mais le JPEG garde l'avantage de l'universalité et de la souplesse.


Gardons simplement à l'esprit qu'un fichier JPEG n'en vaut pas un autre. Maintenant, vous n'hésiterez plus à changer les réglages de votre APN !



(Le standard JPEG à la loupe)

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