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Les formats dimages sont multiples et ont des spécificités qui les rendent plus ou moins adaptés à différents usages. Dans le cadre de notre projet, nous ferons un bref aperçu des différents formats d'images et de leurs caractéristiques afin de jauger de leur efficacité dans le cas dune utilisation en ligne.
Le consortium du World Wide Web (W3C) préconise actuellement les formats JPEG, GIF et PNG qui sont bien interprétés par les navigateurs Web, sans lajout dun plug-in (avec quelques restrictions pour le PNG). Ces trois formats permettent dobtenir des fichiers compressés ou allégés en RVB (Rouge Vert Bleu) idéal pour laffichage, et sont visibles sur tout type de plates-formes, via le navigateur.
Aussi, dans notre analyse, nous mettrons lemphase sur ces trois formats et nous prendrons en compte non seulement ces critères de compression et de maniabilité mais aussi de la qualité des images et de la facilité dinsérer des métadonnées dans ces images.
Graphic Interchange Format (GIF) est un format dimage propriétaire, développé à l'origine par Compuserve et Unisys.
Le format GIF est un format d'image 8 bits, il peut représenter jusqu'à 256 couleurs. Il utilise une méthode de compression sans perte, donc réversible, appelé LZW, utilisé par les fichiers ZIP et qui est aussi une option du format TIFF.
Ce format utilise une méthode d'encodage connue sous le nom d'entrelacement (interlacing). Cette méthode utilise 4 passes lors de l'étape de la sauvegarde. À chacune des passes, certaines lignes de l'image sont sauvegardées. Si le programme qui décode l'image GIF l'affiche telle qu'elle a été encodée, l'usager pourra visualiser les 4 phases du processus d'encodage. Cette méthode permet à l'usager de se faire une bonne idée de l'aspect final de l'image avant même que la moitié de celle-ci ne soit décodée.
Le format GIF a été choisi par le National Center for Supercomputing Applications (NCSA), les responsables du développement de la première interface graphique pour le WWW, pour plusieurs raisons :
- Compression automatique des documents : les fichiers sont alors relativement petits
- Résolution tonale petite, utilisant un système 8 bits pour enregistrer la couleur (256 couleurs maximum), maximisant encore plus la compression et réduisant la taille des fichiers.
- Facilité de décompression et d'affichage sur des ordinateurs de plates-formes différentes.
- Transparence
- Possibilités d'animation
- Limage est limitée à 256 couleurs
- Un faible ratio de compression qui le rend inadéquat pour de grandes images (en fait, la méthode de compression utilisée est très efficace quand l'image encodée comprend peu de couleurs, par exemple des applats, et rapidement catastrophique si le nombre de couleurs est élevé)
- Il s'agit d'un format propriétaire
A cause de son mécanisme de compression/décompression sans perte (lossless), GIF est un bon choix pour les images qui possèdent peu de couleurs, comme les pictogrammes, les icônes, les boutons de navigation et de typographie. Cependant, elle convient mal aux images photographiques complexes ou aux images de grande taille.
Le PNG (Portable Network Graphics) est un format informatique d'image libre de droit qui a été créé pour remplacer le format propriétaire GIF, dont la compression était soumise à un brevet. Il est basé sur une version publique de la méthode de compression sans perte LZW, également utillisée dans la librairie zlib (le bien connu gzip). Le PNG est, tout comme le GIF, un format non destructeur et optimisé pour compresser des images simples (avec des aplats de couleurs).
En mode 8 bits, il reprend les caractéristiques principales du GIF (sauf lanimation), en compressant un peu mieux (transparence, couleurs indexées).
En mode 24 bits, il demeure plus lourd quun fichier JPEG, mais il compresse sans perte.
Il peut gérer une couche alpha de transparence, cest-à-dire que nimporte quelle couleur peut être en partie transparente, comme un calque dans Photoshop.
Il peut intégrer le codage de la correction Gamma et des méta données.
- Plus de détails
Tandis que les images GIFs sont limitées à une résolution de 8 bits (256 couleurs), le PNG peut avoir une résolution jusquà 48 bits (milliards de couleurs).
- Meilleure compression
Parce qu'ils utilisent une meilleure méthode de compression que l'algorithme LZW utilisé par les GIFs, des PNG 9-bits sont de 10 à 30% plus petits que des GIFs identiques.
- Optimisé pour une transmission en réseau
- Canal Alpha
Le format PNG supporte un tout autre niveau de transparence que le GIF. Dans un GIF tout pixel est soit transparent, soit opaque : on parle de transparence binaire. Dans un PNG, chaque pixel peut avoir un niveau de transparence de 1 à 256, de complètement opaque à complètement transparent. Il ne sera donc plus nécessaire de créer des images différentes pour affichage sur des fonds différents (plus de problèmes de halo de couleurs comme sur les GIFs).
- Correction chromatique et Gamma
Les PNG supportent une correction chromatique et Gamma réelle, de sorte que des images créées sur une plate-forme seront vues de façon identique sur d'autres systèmes.
- Métadonnées
Les PNG peuvent contenir de l'information de type métadonnées, information non affichable qui identifie le contenu de l'image, l'auteur, etc.
- Entrelacement amélioré
Le PNG emploie une nouvelle méthode d'entrelacement qui opère un flou (blur) vertical et horizontal sur l'image. Cette méthode a aussi l'avantage d'être 8 fois plus rapide d'affichage que le traditionnel affichage en "store" des GIFs.
- Format ouvert
Le PNG est un format ouvert, des développeurs pourront ajouter des particularités à leurs PNG.
- Acceptation par l'industrie
Des logiciels comme Photoshop 4.0 et Equilibrium Debabelizer offrent déjà la sauvegarde au format PNG. D'autres organisations ont aussi annoncé leur support.
- Quelques possibilités
- Superpositions transparentes
Des images semi-transparentes peuvent être superposées. En utilisant la transparence, on peut contrôler ces couches.
- Teintes dynamiques
Un PNG semi-transparent se teint en fonction de la couleur du fond de page, ou de la table dans laquelle il s'insère.
- Malheureusement, le PNG est encore peu utilisé
- Les navigateurs ne linterprètent pas toujours bien, et ne tirent pas encore profit de toutes ses possibilités (couche alpha, gamma, etc.).
- De plus les logiciels doptimisation dimages pour le web Image Ready et Fireworks ne lutilisent pas de la même façon : seul Fireworks, dont il est le format natif, semble en tirer pleinement profit et le compresse mieux quun GIF.
Joint Photographic Expert Group (JPEG) est une norme ISO de compression dimages avec perte, standardisée au début des années 90. JPEG fonctionne en mode RVB (Rouge Vert Bleu) 24 bits, et permet donc une excellente reproduction de couleurs demi-teintes.
Il peut être compressé fortement, à un taux variable, réglable par lutilisateur lors de son enregistrement. Son algorithme élimine des données peu perceptibles à lil et sa compression est donc avec pertes. La qualité de limage peut donc être altérée à différents niveaux selon le taux de compression appliqué.
Le JPEG progressif affiche l'image progressivement dans le navigateur comme une série de couches, permettant au cours du téléchargement de visualiser une version basse résolution de limage. Ceci permet de faire patienter linternaute, mais alourdit par contre un peu le fichier, et demande plus de ressources machine pour la décompression. Le codage progressif peut devenir intéressant pour des poids de fichiers supérieurs à 30 Ko.
- Grande résolution tonale, utilisant un système 24 bits pour enregistrer la couleur (16.777.216 couleurs)
- Excellent pour comprimer de gros fichiers images, tout en conservant intacts les qualités photographiques.
- Le format JPEG est le choix par excellence pour l'affichage des documents images volumineux. Sa capacité de compression et la qualité de l'image dépassant nettement celles du format GIF.
- Perte de qualité si le taux de compression est trop élevé
- Nécessite de la mémoire et de la puissance processeur pour la décompression des fichiers
- Manque de définitions au niveau des lignes droites et des dégradés.
- La plupart des ordinateurs ne permettent pas l'affichage de plus de 256 couleurs, ne permettant pas d'afficher les fichiers JPEG avec toutes leurs qualités photographiques (de moins en moins vrai, quand même).
Il est déconseillé de l'employer avec des images qui contiennent typographie et formes géométriques très découpées. Mais pour les images à haute résolution ou riches en couleurs différentes, sans trop de détails en gros plan, le format JPEG est parfaitement adapté et ses pertes sont négligeables. C'est pourquoi le JPEG est le format actuellement le mieux adapté pour la photo numérique sur le net. Cependant, même compressé avec du JPEG, certains fichiers peuvent être encore trop lourds à manipuler directement sur le net. Certaines agences de presse utilisent donc des images miniatures (image de qualité, de taille et de définition inférieures à limage initiale) pour une première visualisation avant de rediriger lutilisateur vers limage originale. Notons toutefois, que lutilisation des images miniatures nest pas liée uniquement au format JPEG.
Le format JPEG2000 est un nouveau format dimage basé sur un système d'ondelette qui permet une compression plus importante tout en préservant la qualité de l'image (la perte de qualité est imperceptible à l'oeil nu). Le seul point faible de la compression à ondelette est le téléchargement obligatoire d'un plug-in.
JPEG2000 nest pas une amélioration du JPEG actuel mais un tout nouveau format très performant qui a été conçu pour pallier aux inconvénients du JPEG. En effet, JPEG2000 constitue une autre manière danalyser, de décomposer limage pour la compresser avec ou sans pertes en apportant des fonctionnalités complètement nouvelles, en particulier pour la transmission à faible bande passante.
- Décodage progressif
Une image en JPEG2000 est compressée résolution par résolution sans redondance. On peut donc utiliser la résolution la plus appropriée au système daffichage.
- Les régions dintérêt
JPEG2000 permet une affectation hétérogène du budget de qualité dune image. On pourra décider quune zone de limage, de forme rectangulaire ou elliptique, doit être privilégiée par rapport au reste de limage en étant reproduite avec moins de perte voire même sans pertes. En effet, ce système permet de dégrader les régions les moins stratégiques de l'image tout en gardant intact la zone sélectionnée (cette possibilité existe également avec JPEG, mais très peu de logiciels savent l'exploiter).
- Codage avec ou sans pertes
Le même algorithme de codage permet de coder une image à la fois avec et sans pertes.
- Détection derreurs en milieu bruité
Un code derreur permet de déterminer si une erreur a été commise lors de la transmission de limage.
- Accès aléatoire aux différentes zones de limage
Il est possible de ne décoder quune certaine zone dune image quand celle-ci est trop grande.
- Traitement dune grande variété de types dimages
La norme JPEG 2000 sapplique aux images photographiques en couleurs mais aussi aux images en niveaux gris et aux images composées de zones différentes.
- Compatibilité avec les profils ICC
JPEG2000 emporte des informations précises sur les couleurs et est en particulier compatible avec les profils ICC (International Color Consortium).
- Métadonnées
Le format JPEG 2000 permet d'incorporer des métadonnées (un dossier est associé à l'image contenant des informations relatives à la sécurité, à l'auteur...).
- Image 32 bits
Ce format peut traiter des images 32 bits
- Transparence
Contrairement à JPEG, JPEG 2000 permet denregistrer une image comportant de la transparence.
- Même si JPEG2000 détecte des erreurs, il ne les corrige pas.
- Non lu par les navigateurs actuels et nécessite donc un plug-in.
- JPEG 2000 nécessite 2 à 6 fois plus de calculs que le JPEG. Toutefois, la vitesse des processeurs étant en perpétuelle augmentation, ceci ne devra pas être un inconvénient majeur dici quelques années.
- très peu de logiciels libres savent exploiter ce nouveau format
Le format JPEG2000 est une norme qui va probablement simposer et qui remplacera le JPEG actuel. Cependant, tout en apportant des gains réels en matière de compression, JPEG 2000 sera surtout intéressant par les nouvelles fonctionnalités quil permettra de mettre en oeuvre et son application dépendra du travail fait par les éditeurs de logiciels pour mettre en oeuvre ce format.
Les formats d'image usuels
Les formats dimages sont multiples et ont des spécificités qui les rendent plus ou moins adaptés à différents usages. Dans le cadre de notre projet, nous ferons un bref aperçu des différents formats d'images et de leurs caractéristiques afin de jauger de leur efficacité dans le cas dune utilisation en ligne.
Le consortium du World Wide Web (W3C) préconise actuellement les formats JPEG, GIF et PNG qui sont bien interprétés par les navigateurs Web, sans lajout dun plug-in (avec quelques restrictions pour le PNG). Ces trois formats permettent dobtenir des fichiers compressés ou allégés en RVB (Rouge Vert Bleu) idéal pour laffichage, et sont visibles sur tout type de plates-formes, via le navigateur.
Aussi, dans notre analyse, nous mettrons lemphase sur ces trois formats et nous prendrons en compte non seulement ces critères de compression et de maniabilité mais aussi de la qualité des images et de la facilité dinsérer des métadonnées dans ces images.
A) Le Format GIF
Graphic Interchange Format (GIF) est un format dimage propriétaire, développé à l'origine par Compuserve et Unisys.
Le format GIF est un format d'image 8 bits, il peut représenter jusqu'à 256 couleurs. Il utilise une méthode de compression sans perte, donc réversible, appelé LZW, utilisé par les fichiers ZIP et qui est aussi une option du format TIFF.
Ce format utilise une méthode d'encodage connue sous le nom d'entrelacement (interlacing). Cette méthode utilise 4 passes lors de l'étape de la sauvegarde. À chacune des passes, certaines lignes de l'image sont sauvegardées. Si le programme qui décode l'image GIF l'affiche telle qu'elle a été encodée, l'usager pourra visualiser les 4 phases du processus d'encodage. Cette méthode permet à l'usager de se faire une bonne idée de l'aspect final de l'image avant même que la moitié de celle-ci ne soit décodée.
- -Avantages
Le format GIF a été choisi par le National Center for Supercomputing Applications (NCSA), les responsables du développement de la première interface graphique pour le WWW, pour plusieurs raisons :
- Compression automatique des documents : les fichiers sont alors relativement petits
- Résolution tonale petite, utilisant un système 8 bits pour enregistrer la couleur (256 couleurs maximum), maximisant encore plus la compression et réduisant la taille des fichiers.
- Facilité de décompression et d'affichage sur des ordinateurs de plates-formes différentes.
- Transparence
- Possibilités d'animation
- - Inconvénients
- Limage est limitée à 256 couleurs
- Un faible ratio de compression qui le rend inadéquat pour de grandes images (en fait, la méthode de compression utilisée est très efficace quand l'image encodée comprend peu de couleurs, par exemple des applats, et rapidement catastrophique si le nombre de couleurs est élevé)
- Il s'agit d'un format propriétaire
A cause de son mécanisme de compression/décompression sans perte (lossless), GIF est un bon choix pour les images qui possèdent peu de couleurs, comme les pictogrammes, les icônes, les boutons de navigation et de typographie. Cependant, elle convient mal aux images photographiques complexes ou aux images de grande taille.
B) Le Format PNG
Le PNG (Portable Network Graphics) est un format informatique d'image libre de droit qui a été créé pour remplacer le format propriétaire GIF, dont la compression était soumise à un brevet. Il est basé sur une version publique de la méthode de compression sans perte LZW, également utillisée dans la librairie zlib (le bien connu gzip). Le PNG est, tout comme le GIF, un format non destructeur et optimisé pour compresser des images simples (avec des aplats de couleurs).
En mode 8 bits, il reprend les caractéristiques principales du GIF (sauf lanimation), en compressant un peu mieux (transparence, couleurs indexées).
En mode 24 bits, il demeure plus lourd quun fichier JPEG, mais il compresse sans perte.
Il peut gérer une couche alpha de transparence, cest-à-dire que nimporte quelle couleur peut être en partie transparente, comme un calque dans Photoshop.
Il peut intégrer le codage de la correction Gamma et des méta données.
- - Avantages
- Plus de détails
Tandis que les images GIFs sont limitées à une résolution de 8 bits (256 couleurs), le PNG peut avoir une résolution jusquà 48 bits (milliards de couleurs).
- Meilleure compression
Parce qu'ils utilisent une meilleure méthode de compression que l'algorithme LZW utilisé par les GIFs, des PNG 9-bits sont de 10 à 30% plus petits que des GIFs identiques.
- Optimisé pour une transmission en réseau
- Canal Alpha
Le format PNG supporte un tout autre niveau de transparence que le GIF. Dans un GIF tout pixel est soit transparent, soit opaque : on parle de transparence binaire. Dans un PNG, chaque pixel peut avoir un niveau de transparence de 1 à 256, de complètement opaque à complètement transparent. Il ne sera donc plus nécessaire de créer des images différentes pour affichage sur des fonds différents (plus de problèmes de halo de couleurs comme sur les GIFs).
- Correction chromatique et Gamma
Les PNG supportent une correction chromatique et Gamma réelle, de sorte que des images créées sur une plate-forme seront vues de façon identique sur d'autres systèmes.
- Métadonnées
Les PNG peuvent contenir de l'information de type métadonnées, information non affichable qui identifie le contenu de l'image, l'auteur, etc.
- Entrelacement amélioré
Le PNG emploie une nouvelle méthode d'entrelacement qui opère un flou (blur) vertical et horizontal sur l'image. Cette méthode a aussi l'avantage d'être 8 fois plus rapide d'affichage que le traditionnel affichage en "store" des GIFs.
- Format ouvert
Le PNG est un format ouvert, des développeurs pourront ajouter des particularités à leurs PNG.
- Acceptation par l'industrie
Des logiciels comme Photoshop 4.0 et Equilibrium Debabelizer offrent déjà la sauvegarde au format PNG. D'autres organisations ont aussi annoncé leur support.
- Quelques possibilités
- Superpositions transparentes
Des images semi-transparentes peuvent être superposées. En utilisant la transparence, on peut contrôler ces couches.
- Teintes dynamiques
Un PNG semi-transparent se teint en fonction de la couleur du fond de page, ou de la table dans laquelle il s'insère.
- - Inconvénients
- Malheureusement, le PNG est encore peu utilisé
- Les navigateurs ne linterprètent pas toujours bien, et ne tirent pas encore profit de toutes ses possibilités (couche alpha, gamma, etc.).
- De plus les logiciels doptimisation dimages pour le web Image Ready et Fireworks ne lutilisent pas de la même façon : seul Fireworks, dont il est le format natif, semble en tirer pleinement profit et le compresse mieux quun GIF.
C) Le Format JPEG
Joint Photographic Expert Group (JPEG) est une norme ISO de compression dimages avec perte, standardisée au début des années 90. JPEG fonctionne en mode RVB (Rouge Vert Bleu) 24 bits, et permet donc une excellente reproduction de couleurs demi-teintes.
Il peut être compressé fortement, à un taux variable, réglable par lutilisateur lors de son enregistrement. Son algorithme élimine des données peu perceptibles à lil et sa compression est donc avec pertes. La qualité de limage peut donc être altérée à différents niveaux selon le taux de compression appliqué.
Le JPEG progressif affiche l'image progressivement dans le navigateur comme une série de couches, permettant au cours du téléchargement de visualiser une version basse résolution de limage. Ceci permet de faire patienter linternaute, mais alourdit par contre un peu le fichier, et demande plus de ressources machine pour la décompression. Le codage progressif peut devenir intéressant pour des poids de fichiers supérieurs à 30 Ko.
- - Avantages
- Grande résolution tonale, utilisant un système 24 bits pour enregistrer la couleur (16.777.216 couleurs)
- Excellent pour comprimer de gros fichiers images, tout en conservant intacts les qualités photographiques.
- Le format JPEG est le choix par excellence pour l'affichage des documents images volumineux. Sa capacité de compression et la qualité de l'image dépassant nettement celles du format GIF.
- - Inconvénients
- Perte de qualité si le taux de compression est trop élevé
- Nécessite de la mémoire et de la puissance processeur pour la décompression des fichiers
- Manque de définitions au niveau des lignes droites et des dégradés.
- La plupart des ordinateurs ne permettent pas l'affichage de plus de 256 couleurs, ne permettant pas d'afficher les fichiers JPEG avec toutes leurs qualités photographiques (de moins en moins vrai, quand même).
Il est déconseillé de l'employer avec des images qui contiennent typographie et formes géométriques très découpées. Mais pour les images à haute résolution ou riches en couleurs différentes, sans trop de détails en gros plan, le format JPEG est parfaitement adapté et ses pertes sont négligeables. C'est pourquoi le JPEG est le format actuellement le mieux adapté pour la photo numérique sur le net. Cependant, même compressé avec du JPEG, certains fichiers peuvent être encore trop lourds à manipuler directement sur le net. Certaines agences de presse utilisent donc des images miniatures (image de qualité, de taille et de définition inférieures à limage initiale) pour une première visualisation avant de rediriger lutilisateur vers limage originale. Notons toutefois, que lutilisation des images miniatures nest pas liée uniquement au format JPEG.
D) Le Format JPEG2000
Le format JPEG2000 est un nouveau format dimage basé sur un système d'ondelette qui permet une compression plus importante tout en préservant la qualité de l'image (la perte de qualité est imperceptible à l'oeil nu). Le seul point faible de la compression à ondelette est le téléchargement obligatoire d'un plug-in.
JPEG2000 nest pas une amélioration du JPEG actuel mais un tout nouveau format très performant qui a été conçu pour pallier aux inconvénients du JPEG. En effet, JPEG2000 constitue une autre manière danalyser, de décomposer limage pour la compresser avec ou sans pertes en apportant des fonctionnalités complètement nouvelles, en particulier pour la transmission à faible bande passante.
- - Avantages
- Décodage progressif
Une image en JPEG2000 est compressée résolution par résolution sans redondance. On peut donc utiliser la résolution la plus appropriée au système daffichage.
- Les régions dintérêt
JPEG2000 permet une affectation hétérogène du budget de qualité dune image. On pourra décider quune zone de limage, de forme rectangulaire ou elliptique, doit être privilégiée par rapport au reste de limage en étant reproduite avec moins de perte voire même sans pertes. En effet, ce système permet de dégrader les régions les moins stratégiques de l'image tout en gardant intact la zone sélectionnée (cette possibilité existe également avec JPEG, mais très peu de logiciels savent l'exploiter).
- Codage avec ou sans pertes
Le même algorithme de codage permet de coder une image à la fois avec et sans pertes.
- Détection derreurs en milieu bruité
Un code derreur permet de déterminer si une erreur a été commise lors de la transmission de limage.
- Accès aléatoire aux différentes zones de limage
Il est possible de ne décoder quune certaine zone dune image quand celle-ci est trop grande.
- Traitement dune grande variété de types dimages
La norme JPEG 2000 sapplique aux images photographiques en couleurs mais aussi aux images en niveaux gris et aux images composées de zones différentes.
- Compatibilité avec les profils ICC
JPEG2000 emporte des informations précises sur les couleurs et est en particulier compatible avec les profils ICC (International Color Consortium).
- Métadonnées
Le format JPEG 2000 permet d'incorporer des métadonnées (un dossier est associé à l'image contenant des informations relatives à la sécurité, à l'auteur...).
- Image 32 bits
Ce format peut traiter des images 32 bits
- Transparence
Contrairement à JPEG, JPEG 2000 permet denregistrer une image comportant de la transparence.
- - Inconvénients
- Même si JPEG2000 détecte des erreurs, il ne les corrige pas.
- Non lu par les navigateurs actuels et nécessite donc un plug-in.
- JPEG 2000 nécessite 2 à 6 fois plus de calculs que le JPEG. Toutefois, la vitesse des processeurs étant en perpétuelle augmentation, ceci ne devra pas être un inconvénient majeur dici quelques années.
- très peu de logiciels libres savent exploiter ce nouveau format
Le format JPEG2000 est une norme qui va probablement simposer et qui remplacera le JPEG actuel. Cependant, tout en apportant des gains réels en matière de compression, JPEG 2000 sera surtout intéressant par les nouvelles fonctionnalités quil permettra de mettre en oeuvre et son application dépendra du travail fait par les éditeurs de logiciels pour mettre en oeuvre ce format.