Tout le monde sait que les images JPEG sont sujettes aux artefacts de compression. Cela signifie qu'à chaque fois qu'une image est ouverte (modifiée ou non) et réenregistrée, la structure tonale de la photo est recomprimée en utilisant le même processus destructif. La recompression de fichiers entraîne toujours la perte de détails supplémentaires. Chaque fois qu'une image JPEG est ajustée de quelque manière que ce soit, ces 256 niveaux de couleur d'origine sont redistribués et les détails sont perdus.
Les fichiers JPEG offrent différents niveaux de compression de fichier et l'édition et l'enregistrement répétés entraînent une dégradation supplémentaire.
Mais c'est la moindre des limitations JPEG.
Tout d'abord, JPEG est un ancien format conçu à l'origine pour une époque révolue. Un groupe d'experts photographiques (Joint Photographic Experts Group) a été constitué en 1986 dans le seul but de réduire la taille des fichiers d'images très volumineux :
- Pour afficher sur d'anciens écrans d'ordinateur CRT (Cathode Ray Tube) - essentiellement de vieux téléviseurs sans syntoniseurs de chaînes
- Pour voyager efficacement sur l'Internet naissant (lent), qui a été conçu pour s'adapter aux meilleures normes de diffusion télévisuelle
- Afin de les compresser pour la taille et la portabilité. La première spécification JPEG a été publiée en 1992 et ratifiée à nouveau en 1994.
Aujourd'hui, plus de 25 ans plus tard, le même format est toujours utilisé !
Le prix du programme
De nombreux éléments d'une image numérique sont modifiés avec la compression de fichiers JPEG. Certes, d'énormes quantités d'espace disque sont économisées au cours du processus, mais d'autres parties importantes de l'image sont jetées.
Tout d'abord, le signal RVB complet est converti en un espace colorimétrique abrégé utilisé pour la télévision analogique, appelé YCbCr. Les écrans CRT sont pilotés par des signaux de tension rouge, vert et bleu, mais le stockage des signaux RVB implique des données redondantes. Alors que la plupart des informations de luminance (luminosité) (canal Y) sont conservées, la portée des deux canaux de couleur (rouge et bleu) est considérablement réduite.
Les hautes lumières découpées dans le processus JPEG sont toujours présentes dans le fichier RAW.
Une image de caméra RVB originale (TIFF, PSD) contient des niveaux de couleur massifs ; dont beaucoup ne peuvent être distinguées par l'œil humain. Étant donné que l'objectif final de JPEG est zéro graisse corporelle, une fois qu'une interprétation de base de l'image est définie et que les 256 couleurs sont identifiées, presque toutes les couleurs "supplémentaires" sont supprimées, ne laissant qu'un simple squelette de la gamme de couleurs.
Les couleurs sont caractérisées par une profondeur de bits; le nombre de petites étapes mesurées entre la pleine couleur et l'absence de couleur. Les humains ne peuvent percevoir que 200 niveaux de chaque couleur sous un éclairage idéal.
Le problème
La décision sur les couleurs à éliminer est pré-désignée par un modèle JPEG à l'emporte-pièce, plutôt que par l'évaluation humaine de la structure tonale de chaque image. JPEG limite la couleur de toutes les images sans discrimination. Un modèle convient à tous. Les informations en excès sont supprimées.
Fondamentalement, la compression JPEG est comme une perte de poids par élimination de parties du corps plutôt que par réduction de graisse ; plus une amputation qu'un régime. Comme je l'expliquerai plus tard, la production d'un fichier JPEG est le format final idéal, mais pas le plus idéal pour l'édition d'images.
JPEG utilise une limitation de base de la vue humaine. Nous pouvons voir la tonalité plus que nous n'identifions les couleurs individuelles. C'est pourquoi nous ne voyons que des formes dans des conditions de faible éclairage. La luminosité de base est conservée avec les JPEG, mais une grande partie de la couleur est sous-échantillonnée.
Les prochaines transformations mathématiques élevées en plusieurs étapes dans ce processus deviennent très rapidement époustouflantes, alors disons simplement que certains calculs de matrice de pixels 8 × 8 très complexes ont lieu en fonction des limites de la perception visuelle. Un véritable vaudou d'illusion d'optique est à l'œuvre pour réduire encore le « poids » de chaque image. La vulnérabilité de ce programme de perte de poids de masse est que les couleurs JPEG sont les plus faibles dans les hautes lumières et peuvent afficher des artefacts désagréables lorsque les images sont réenregistrées. Tous ces calculs de compression ont lieu à nouveau lorsque les images JPEG sont réenregistrées.
La base de la compression JPEG implique une formulation compliquée impliquant des blocs de 8 pixels. Les valeurs de chaque bloc sont quantifiées et distillées dans des couleurs similaires pour éliminer les variations de couleur que l'œil humain a du mal à distinguer.
Les fichiers JPEG réduisent généralement la taille de 90 % par rapport au fichier PSD ou TIFF d'origine avec peu de perte perceptible de qualité d'image, tant que la taille et le contenu du fichier restent inchangés. Les images qui contiennent des zones importantes de tons similaires (ciels, surfaces de bâtiments, etc.) bénéficient le plus de ce format de compression de fichier.
Quantification
Cette norme JPEG n'est pas tant un problème de résolution d'image qu'un problème de profondeur de couleur. Le nombre de pixels n'est pas réduit, mais le nombre de couleurs l'est. L'apparence "pixelisée" n'est pas causée par un nombre réduit de pixels, mais par une réduction de la qualité des couleurs de ces pixels. La perte visible provient des modifications apportées à la matrice initiale de 8 × 8 pixels lorsque le fichier modifié est réenregistré.
En 1992, il était impensable de produire des images d'une qualité supérieure à celle que les téléviseurs pouvaient diffuser, y compris la limitation à 256 tons et la gamme de couleurs sRGB. En 1992, c'était du matériel à la pointe de la technologie et il a bien servi l'industrie pendant de nombreuses années.
Les capteurs 14 bits peuvent capturer 16 000 niveaux de couleur dans chaque canal RVB.
Mais la Silicon Valley a ensuite développé des capteurs d'image de caméra et des processeurs capables de gérer plus d'images 8 bits. Cela signifiait que les fabricants numériques ont commencé à construire des caméras dont les images contenaient deux fois le niveau de couleur (10 bits ou 1000 niveaux de couleur).
Ensuite, les images "deep-bit" ont été prises en charge par Adobe dans Photoshop, ce qui a tout changé. Des espaces colorimétriques beaucoup plus grands ont été développés pour prendre en charge cette profondeur de couleur nouvellement étendue. (Gardez à l'esprit que la profondeur de bits est simplement un moyen de diviser la plage d'une image en étapes beaucoup plus petites entre la couleur zéro et la couleur complète d'un pixel).
Espace profond (couleur)
Mon ami Bruce Fraser (le père de la gestion des couleurs) a travaillé avec Adobe pour formuler ce que nous appelons Adobe RVB. Plus tard, un espace colorimétrique plus grand a été développé appelé ColorMatch RGB. Même plus tard, un espace colorimétrique encore plus grand a été développé et a été étiqueté ProPhoto RGB. Ces trois espaces colorimétriques dépassent la limite de 256 niveaux de JPEG.
Mais même si une image est modifiée dans l'un de ces espaces colorimétriques plus grands, lorsqu'elle est enregistrée au format JPEG, elle est automatiquement réduite à 8 bits (256 niveaux) par canal.
La profondeur de bits est la mesure des tons entre la pleine couleur et l'absence de couleur. Les images JPEG affectent la profondeur de bits de l'image, pas la résolution de l'image, comme on le croit généralement. Chaque fois qu'un fichier JPEG est réenregistré, la perte de couleur augmente et la clarté de l'image diminue.
JPEG de l'appareil photo
Les fichiers JPEG enregistrés sur l'appareil photo sont « façonnés » par les paramètres de l'appareil photo en place lorsque l'image est capturée. L'algorithme appliqué aux données d'image récoltées par le capteur d'image reflète le modèle de couleur (sRVB, Adobe RVB et ProPhoto RVB), les préférences de netteté, etc.
Un mot sur la compression. La compression n'est probablement pas un terme aussi précis pour décrire les limitations JPEG qu'il pourrait l'être. La compression ressemble à ce que fait votre tante Martha lorsqu'elle utilise une gaine pour se comprimer dans un "récipient" plus petit, mais c'est une chose totalement différente. Quand elle est décompressée, tout Tante Marthe est toujours là.
JPEG utilise une compression «avec perte», ce qui signifie en réalité que certaines parties ont été supprimées (ou supprimées) pour de bon. Tante Martha souhaite seulement que sa ceinture l'aide à "perdre" quelque chose de façon permanente.
Considérez la compression d'image plus comme une abréviation. Lorsqu'un fichier JPEG est enregistré sur le disque, les données capturées par le capteur d'image de l'appareil photo sont compressées dans un moule général, dicté par les paramètres de couleur de l'appareil photo lorsque la photo est prise.
Photo terminée
Ce procédé JPEG joue effectivement le rôle prématuré de photofinisher, écrasant sa propre interprétation de la scène. Ce qui a commencé comme une image de 4 000 à 16 000 niveaux par couleur est réduit à une image de 256 niveaux avec juste un squelette de couleur, laissant peu de place pour les ajustements de tonalité (ou de couleur).
Les tons sombres et clairs ont été coupés par le modèle JPEG mais récupérés à partir du fichier RAW.
Les limitations JPEG de 256 niveaux coupent souvent prématurément les tons les plus clairs au blanc et les tons les plus sombres au noir (échelle de gris supérieure ci-dessus). Les images RAW permettent à l'utilisateur de récupérer des détails qui semblent perdus (bas en niveaux de gris).
Si les paramètres de l'appareil photo n'étaient pas parfaitement définis pour capturer la luminosité (profondeur de bits) et le contraste (gamme de tons) de la scène existante, le rendu JPEG de la photo laisse peu de place à la récupération.
En fin de compte, chaque image sera réduite à un fichier de 256 niveaux avant d'être partagée publiquement ou produite sous forme d'impression. C'est juste la nature de la photographie. Il existe très peu d'appareils d'impression capables de reproduire plus de 256 niveaux de couleur, et même s'ils le pouvaient, l'œil humain ne pourrait de toute façon pas voir ces couleurs supplémentaires.
Alors que les appareils photo numériques peuvent capturer jusqu'à des billions de couleurs, la vue humaine reconnaît moins de 200 couleurs rouges, vertes et bleues individuelles.
JPEG suffisant ?
Donc, si nous ne pouvons pas voir plus de 200 niveaux différents de chaque couleur (et JPEG en fournit 256), pourquoi avons-nous besoin des milliards capturés en tant que fichiers RAW ? Réponse simple… ces niveaux excédentaires offrent une marge de manœuvre suffisante pour pousser les niveaux de couleur et la saturation dans les 256 tons les plus visuellement idéaux pour les imprimantes à imprimer et les humains à observer. Il s'agit d'optimiser les détails.
La plage dynamique de la scène de plage dépassait le "modèle" JPEG et les détails de surbrillance semblaient être perdus (à gauche) mais étaient conservés dans le fichier RAW (à droite).
Conclusion
Que pouvons-nous en retenir ?
Tout d'abord, JPEG est le format de fichier photo le plus basique et n'est idéal (en tant que fichier d'appareil photo) que lorsque TOUS les facteurs d'éclairage de pré-capture correspondent aux paramètres actuels de l'appareil photo. Deuxièmement, il est toujours préférable de configurer votre appareil photo pour enregistrer à la fois des fichiers JPEG et RAW de haut niveau en tant que police d'assurance. Et troisièmement, les données d'image intégrales enregistrées sous forme de fichier RAW permettent au JPEG final d'être façonné (aussi proche que possible) de ce que votre esprit a perçu lorsque vous avez cliqué sur le déclencheur.
JPEG est le format de fichier numérique avec lequel vous voulez vous retrouver, mais ce n'est pas toujours celui avec lequel vous voulez commencer. Il y a un facteur de perte impliqué dans chaque processus de fabrication, et l'imagerie numérique ne fait pas exception. Il vaut mieux en avoir trop que trop peu. Commencez toujours avec plus que ce dont vous avez besoin.
Ayez l'intention de perdre du poids, mais faites-le selon votre horaire.