JPEG est le sigle de Joint Photographic Experts Group qui est le nom du groupe de travail qui a créé cette norme reconnue par l'ISO. Cette norme définit le codage des images numériques dans le format JFIF, JPEG File Interchange Format, qui utilise une méthode de compression destructrice. L'extension des images au format JFIF est .jpg ou .jpeg.
La compression JPEG :
Tout d'abord, l'image qui doit être compressée est divisée en matrices de 8 pixels sur 8 soit de 64 pixels chacune, qui sont traitées individuellement.
Le JPEG exploite les limitations de la perception visuelle humaine pour compresser les images. En effet, il s'avère qu'en fonction de la luminosité, l'oeil humain perçoit mieux certaines couleurs que d'autres.
| Luminosité originale | Luminosité plus élevée |
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C'est pourquoi, une des premières étapes de la compression JPEG est la transformation des trois composants colorimétriques de l'image en un coefficient de luminance et deux coefficients pour exprimer les couleurs. L'image est ainsi exprimée par 3 fonctions :
- Luminance = 0,29 * rouge + 0,59 * vert + 0,12 * bleu
- Différence de rouge = rouge - luminance
- Différence de bleu = bleu - luminance
Ensuite, tous les octets signifiant la luminance sont conservés tandis que seul 1 octet pour la différence de rouge et 1 octet pour la différence de bleu sont conservés par sous-matrice de 4 * 4 pixels. A ce stade-ci de la compression, la taille de l'image a déjà été réduite de moitié. En effet, 64 pixels * 3 octets = 192 octets de l'image originale sont réduits à 64 pixels * 1 octet + 16 pixels * 1 octet + 16 pixels * 1 octet = 96 octets.
Ensuite, le JPEG procède à une transformation en cosinus discrète des pixels de l'image ou un pixel correspond à une et une seule fréquence. La transformée est appliquée à chacune des fonctions exprimées plus haut. Cette opération produit une nouvelle matrice qui, lorsqu'elle est parcourue en diagonale depuis le coin supérieur gauche jusqu'au coin inférieur droit, alignent les fréquences obtenues par la transformation des plus basses au plus hautes. Pour la majorité des images, les fréquences hautes sont moins nombreuses que les fréquences basses car les fréquences hautes signifient que les pixels de l'image sont très différents les uns des autres, un phénomène rare dans une image. Ensuite vient l'étape de la quantification où les fréquences les plus hautes sont éliminées en fonction d'un taux de compression donné.
Enfin, le JPEG utilise les méthodes de Huffman et du RLE pour coder les octets résultant de l'opération de compression destructrice.
Avantage et inconvénients du JPEG :
Après le JPEG 2000, le JPEG réalise des performances excellentes. Il est particulièrement adapté pour les images riches en nuances telles les photographies car il permet de coder les images en allouant jusqu'à 48 bits par pixels. Cependant, le fait que la compression soit appliquée sur des sous-matrices produit un effet de pixelisation pour un taux de compression trop élevé.
| Effet de pixelisation du JPEG |
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Autres formats d'images compressées :