Images et photos - comprendre les principaux formats

[tototony]

Petit descriptif des différents types d'image

Introduction
Il existe une relation très forte entre le poids des images et la qualité de l'information qui est véhiculée dans une image. Il est toujours très difficile de prédire de façon précise le poids des images produites lors des processus de numérisation, plusieurs paramètres influant directement sur ce poids.

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Taille de l'image en pixels
Le poids d'une image est tout d'abord lié à sa taille en pixels, et par conséquent (ou par extension) à la résolution qui a été utilisée lors de la numérisation (et ceci par les équations (X*résolution) = x pixels et (Y*résolution) = y pixels).
Le poids d'une image peut être connu de façon théorique à partir du nombre de pixels qui compose l'image.
Exemple:
Une image de 200*200 pixels comporte donc 40000 (correspondant à 200*200) unités de base. L'information concernant la dynamique de chacune de ces unités de base va être au moins stockée sur un octet , ce qui fait une taille de fichier de l'ordre de 40000 octets (soit 39 Ko).
Notons au passage que la taille de l'image en pixels est reliée au poids non pas de façon linéaire mais par un facteur au carré.

Exemple:
une image 200*200 pixels fait un poids de 200*200=40000 octets
une image 400*400 pixels fait un poids de 400*400=160000 octets.
Ce qui signifie que doubler la taille x,y d'une image équivaut à multiplier par 4 son poids...

Dynamique de l'image
La dynamique de l'image représentant le nombre d'octets utilisés pour stocker l'information sur la couleur de chaque pixel, il est clair que plus le nombre d'octets sera élevé, plus le poids de l'image sera élevé.
Exemple: si la couleur de chaque pixel est codée sur un octet, chaque pixel prendra une place (ou "représentera" un poids) de un octet. A l'opposé si la couleur est codée sur 3 octets, chaque pixel sera codé sur 3 octets (soit 3 fois plus).

image de 200*200 pixels en vraies couleurs (16 millions) (24 bits): 200*200*3= 120000 octets (117 Ko)
image de 200*200 pixels en fausses couleurs (256 couleurs) (8 bits): 200*200*1= 40000 octets (39 Ko)
Format d'enregistrement des images Le type de format d'enregistrement choisit pour les images va également être prépondérant pour le poids des images. Le type de compression (avec ou sans perte) ainsi que l'algorithme utilisé va permettre de compresser plus ou moins ces données et par conséquent fournir des fichiers images dont le poids sera plus ou moins important. La dynamique des images imposée par certains formats va également influer


Introduction
Un format d'image comprend en général un en-tête qui contient des données sur l'image (taille de l'image en pixels par exemple) suivie des données de l'image. La structuration des données est différente pour chaque format d'image.
Quelques précautions à prendre concernant les formats d'images:
Il est important, dans la mesure du possible, de bannir les formats propriétaires et de leur préférer des formats libres de tous droits,
Il faut prendre garde aux différentes versions que peut recouvrir un format particulier. C'est notamment le cas pour le format TIFF qui varie selon les versions et qui fait que certaines versions de TIFF ne sont pas reconnues par certains logiciels.


JPEG (Joint Photo Expert Group)Ce format est la représentation d'une norme ISO. Il devrait subir une prochaine évolution nommée JPEG 2000 avec un mode de compression différent, qui devrait permettre de stocker plusieurs résolutions d'une même image dans un même fichier. De plus, l'adjonction de meta-données devrait être possible. A suivre donc...
Statut par rapport aux brevets Ce format est libre de droits.
Nombre de couleurs supportéesCe format permet une représentation en vraies couleurs (16 millions).
Compression La compression utilisée est une compression avec perte. Le but premier de l'algorithme utilisé est de permettre un taux de compression important dans le but que les modifications apportées sur l'image ne soient pas visibles à l'oeil (ce qui est vrai pour les taux de compression les plus faibles mais qui n'est plus vrai pour les taux de compression les plus élevés). Il est cependant possible de plus ou moins compresser les données. L'utilisateur peut faire varier le taux de compression de 1% (qualité la meilleure) à 99% (qualité la moins bonne).


Attention, une compression de 10% ne signifie pas une perte de 10% des informations (la perte n'est pas linéaire, et dépend des données de chaque image). De plus, il faut être vigilant car l'échelle de compression n'est pas forcément la même selon les logiciels (ce n'est pas standardisé du tout). Cela signifie que selon le logiciel utilisé, les taux de compression sont très difficilement comparables. Pour remédier à ce problème, chaque image JPEG devrait avoir pour metadata le logiciel utilisé pour la créer et le taux de compression utilisé dans ce logiciel avec une correspondance avec une valeur de compression standardisée. Hélas, ce n'est pas le cas.
Attention également, chaque fois qu'une image JPEG est enregistrée, il y a perte car il y a compression. Il n'est également pas possible d'utiliser le format JPEG sans perte de données (même avec le taux de compression le plus faible). Cela signifie qu'il est toujours préférable d'avoir une copie des images JPEG dans un format sans perte (TIFF par exemple), car une erreur irrécupérable est très (trop!) vite arrivée.

Transparence
Ce format ne supporte pas la transparence. La raison en est que pour qu'une transparence existe, il faut "indiquer" dans le fichier que les pixels de telle ou telle couleur ne seront pas affichés à l'écran lors de la lecture des données de l'image. Le problème est que lorsque la compression s'effectue avec perte, à la décompression un pixel peut très bien ne pas avoir la même couleur, ce qui signifie que l'effet de la transparence pourrait changer après compression, chose qui n'est pas acceptable.
Entrelaçage Ce format supporte l'entrelaçage. La visualisation de l'image s'effectue d'abord à très faible qualité (faible encombrement) puis la qualité augmente au fur et à mesure des passages jusqu'à atteindre la qualité finale de l'image.

Animation
Ce format ne supporte pas les animations.
Usages Représentation de prédilection: les images "naturelles" avec des grands dégradés de couleurs (transition douce de couleurs).
Internet

PNG (Portable Network Graphics)Ce format est l'émanation de recommandations du consortium W3 (1996), c'est dire si il est recommandé de l'utiliser même si son principal inconvénient est de ne pas être reconnu par les navigateurs d'ancienne génération (niveau 3 et inférieurs).
Statut par rapport aux brevets Ce format est libre de droits.
Nombre de couleurs supportées3 types d'images sont possibles: vraies couleurs, niveaux de gris et 8 bits basée sur l'utilisation d'une palette.
Compression La compression est sans perte et réputée pour son efficacité...
TransparenceLa transparence est supportée avec la possibilité d'utiliser des masques (fusion de 2 images).
Entrelaçage L'affichage interlacé est possible.
AnimationLe format PNG ne supporte pas les animations. Il existe cependant son équivalent qui supporte les animations: le format MNG. Sa définition étant très récente, son principal inconvénient est d'être inconnu de la plupart des logiciels...
Usages Tous usages et internet.



GIF (Compuserve Graphics)Statut par rapport aux brevets Ce format est sous brevet Unisys. Il s'agit donc d'un format "propriétaire", avec tout les inconvénients des formats "propriétaires"...
Nombre de couleurs supportéesCe format supporte 256 couleurs avec palette.
Compression L'algorithme de compression permet une compression sans perte mais dont l'efficacité dépend de plusieurs facteurs:

- de l'existence de zones "homogènes". Une image avec des zones très homogènes permettra une compression importante alors qu'une image avec des zones hétérogènes permettra une compression beaucoup moins importante.
- de l'orientation de l'image:

Ceci est simplement dû au fait que la lecture des données de l'image se fait en commençant par le pixel en haut et à gauche et se fait en ligne.
Pour l'image de gauche, la couleur des pixels de la première ligne est homogène (donc facile à compresser) , alors que pour celle de droite, la couleur des pixels de la première ligne varie grandement (plus difficile à compresser).


Transparence
La transparence est possible.
Entrelaçage
Entrelaçage (différent selon le navigateur): 1/8 de l'image au premier passage
Ligne 1,9,17
lignes 5, 13
ligne 3, 7, 11, 15
ligne 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16
L'entrelaçage fait que les images ont en général un poids en octets plus important que celles dont les données ne sont pas entrelacées (différence qui peut parfois s'avérer relativement importante).
AnimationLes animations sont supportées par ce format (attention à l'entrelaçage).
Usages Format d'images typiquement à utiliser pour les logos, ou tout ce qui contient peu de nuances de couleurs et avec des transition de couleurs brusques.
Internet

TIFF: (Tag Image File Format) Attention aux différentes (pour ne pas dire multiples) versions existantes de ce format d'images qui rendent sa diffusion parfois difficile.
Statut par rapport aux brevets Aldus corporation.
Nombre de couleurs supportées16 millions.
Compression Ce format d'images peut être avec ou sans compression. De plus, il existe différents modes de compressions (sans perte) possibles que l'on peut choisir (ou pas) lors de l'enregistrement du fichier. Toutes ces possibilités expliquent la multitude des formats TIFF que l'on peut rencontrer et qui est à l'origine de problèmes de compatibilités entre logiciels.
TransparenceCe format ne supporte pas la transparence.
Entrelaçage Ce format ne supporte pas l'entrelaçage.
AnimationCe format ne supporte pas les animations.
Usage Tous usages (sauf internet).
Format non utilisé sur internet car trop volumineux.


Tableau récapitulatif

Bitmap /vectoriel Compression des données Nombre de couleurs supportées Affichage progressif Animations Transparence
JPEG Bitmap Oui, réglable (avec perte) 16 millions Oui Non Non
GIF Bitmap Oui (sans perte) 256 (palette) Oui Oui Oui
PNG Bitmap Oui (sans perte) de 256 (palette) jusqu'à 16 millions (et +) Oui Non Oui (couche alpha)
TIFF Bitmap Oui (sans perte) ou non (au choix) 16 millions Non Non Non [/color]