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tout public Faites bonne image !


Bonnes pratiques dans le choix des formats d’encodage pour la publication presse et Web.



Best practices in image format choice for the Web and press edition.


François ROULET



Préambule

Cet article s’intéresse à nos habitudes quotidiennes pour la manipulation d’illustrations, essentiellement en vue de publication sur le Web, mais aussi sur papier. En observant nombre de publications, notamment les modes d’emploi illustrés par des extraits d’écran, on déplore trop fréquemment la mauvaise qualité des images. S’il s’agit comme souvent de copies d’écran, cela est impardonnable.
Avant de comprendre l’origine de ces dégradations picturales, dressons rapidement un catalogue des principales familles de formats d’enregistrement d’images et illustrations, en les classant succinctement en 3 catégories principales (liste non-exhaustive) :

  1. les encodages/compresseurs sans perte (lossless compressor) : FAX, GIF, PNG, TIFF ;
  2. les encodages/compresseurs avec perte (lossy compressor) : JPEG ;
  3. les encodages vectoriels : SVG, EPS.

Les lossless

Un des premiers formats répandus d’encodage d’image numérique est celui du FAX, contraction de FaCSimilé, ou télécopieur en français, dont la large diffusion remonte aux années 80.
L’image est échantillonnée par balayage de ligne, comme la télévision analogique, mais en noir et blanc (1 seul bit) avec une résolution de 100 points par pouce (dpi).
L’importante proportion de surface blanche contenue dans les pages de texte à télécopier a incité à en réduire la quantité d’informations transmises, en supprimant les redondances par compression entropique.
Par exemple, lorsqu’une ligne, ou un fragment de ligne, est constitué d’une succession de pixels blancs, on comptabilise alors les octets identiques afin de n’en transmettre qu’un seul, que l’on répétera lors de la restitution jusqu’à reconstituer la ligne originale, ne transmettant ainsi que le nombre d’octets récurrents et non les octets eux-mêmes. Cette simple méthode s’applique aussi à tout motif répétitif, tel que surfaces noires, ou lignes verticales en peigne.
Cette manière de procéder garantit une reproduction intacte de l’image échantillonnée, chaque pixel étant fidèlement restitué, mais ne serait pas applicable à une image couleur de résolution actuelle, car le taux de compression demeure beaucoup trop faible. Néanmoins, ce type d’encodage était adopté en 1984 par logiciel de dessin MacPaint, pour enregistrer des images en noir et blanc, sans niveaux de gris toujours, à une taille fixe de 576x720 pixels. Le cousin du FAX dans le monde informatique, le format GIF (Graphic Interchange Format), proposé en 1987 par l’opérateur CompuServe, supporte la couleur indexée et limitée à 256 nuances (8 bits). C’est pourquoi, 9 ans plus tard, un successeur, le format PNG (Portable Network Graphics) est apparu, offrant l’entière palette de 16 millions de couleurs (24 bits) et la transparence (couche Alpha), aujourd’hui indispensable. Il présente aussi l’avantage d’être libre de droits d’auteur, alors que le format GIF est tributaire d’un brevet de Unisys s’appliquant sur la compression LZW. En revanche, le nouveau format PNG ne gère pas les images animées (groupe d’images séquentielles).

Les encodages sans perte sont parfaitement adéquats pour les copies de boites de dialogue à l’écran, dont le fond est quasiment toujours uni, ainsi que plusieurs éléments les constituant.

Les lossy

Le déferlement d’images photographiques numérisées a nécessité de leur trouver un format d’enregistrement plus adéquat, c’est à dire les comprimant beaucoup plus efficacement.
Le format le plus répandu est incontestablement le JPEG apparu en 1992, basé sur la transformée cosinus bi-dimensionnelle discrète (DCT) de pavés de 8x8 pixels, afin d’en extraire les fréquences spatiales. Ensuite, chaque terme de cette matrice carrée est quantifié différemment en fonction de sa fréquence, afin d’écarter les fréquences spatiales élevées (filtre passe-bas), imperceptibles à l’oeil humain à partir d’une certaine distance, réduisant ainsi drastiquement la taille du document numérique. Lors de la lecture du document, on applique la transformée cosinus bi-dimensionnelle inverse, afin de reconstruire l’image originale, malheureusement dépourvue de ses composantes de fréquence spatiale élevée, définitivement perdues durant sa compression.
Inconvénient majeur de cette méthode, les régions frontière fortement contrastées laisseront malheureusement apparaître des artéfacts caractéristiques et aisément reconnaissables, sorte d’échos visuels, typiquement au contour d’un objet sur fond uni, tel que du ciel bleu.
À l’aide des tableaux comparatifs ci-dessous, vous pourrez aisément déterminer le format d’enregistrement le mieux approprié à chacun de vos documents. Relevons quelques éléments significatifs : en comprimant la photo avec un taux respectable de 50:1, on ne remarque que peu d’altérations, alors qu’en comprimant la copie d’écran avec un taux insignifiant, voisin de 1.5:1, l’illustration apparaît déjà excessivement dégradée.
C’est pourquoi ce format n’est résolument pas adapté à l’enregistrement de texte ou de graphiques, dont les contours déteindront inévitablement comme de l’encre fraîche, dégradant sévèrement le document original.

Les compresseurs avec perte sont parfaitement adaptés à l’enregistrement d’images photographiques, de par leur très fort taux de compression (jusqu’à 100:1), et parce que les artéfacts qu’ils engendrent demeurent imperceptibles sur des images naturelles, à condition de respecter des taux de compression acceptables.

Comparaison des 3 familles d’encodages par domaine d’application

Lenna.tiff Lenna.jpg Lenna_diff.png
poids du document 787 KB poids du document 16 KB
Qualité initiale Dégradation imperceptibleDifférences de luminosité avec l’image reconstruite

photo
copie.png copie.jpg
poids du document 27 KB poids du document 25 KB
Restitution parfaite Dégradation inacceptable

Copie d’écran
logo.svg logo.png logo.jpg
poids du document 4 KB poids du document 50 KB poids du document 50 KB
Restitution parfaite même agrandie Apparition d’escaliers Dégradation inacceptable

Graphique - Le logo EPFL a été préféré à un dessin technique, en raison de sa pureté, mettant mieux en évidence les dégradations caractéristiques propres aux encodages non-vectoriels.


JPEG - 18.3 ko
Spectre de fréquences d’une DCT bi-dimensionnelle de pavé de 8x8 pixels

Les vectoriels

Les formats vectoriels, sont parfaits pour les graphiques, les schémas mécaniques, électriques et logiques, ainsi que les cartographies, car non seulement ils préservent intégralement la qualité du dessin, mais surtout, autorisent de l’agrandir indéfiniment (zoom), sans jamais laisser apparaître le moindre artéfact, typiquement de tracés en escalier (aliasing) dus à une résolution finie.
La presse recourt fréquemment au format EPS  (pour les logos et les textes, mais nous ne l’abordons pas ici, car cet encodage n’est supporté par aucun navigateur Web, seul le format SVG, proposé par le consortium W3, étant accepté et affiché.
Heureusement, les principaux navigateurs Web, tels que Safari, Chrome, Opera et Firefox, sont désormais capables d’afficher le format SVG. En revanche, seul Internet Explorer de Microsoft ne peut encore l’afficher, sinon au travers de plug-ins supplémentaires.

Les formats vectoriels confèrent au document graphique la possibilité de l’agrandir infiniment, mais par nature, ne s’appliquent qu’à des dessins synthétiques.

Pour l’histoire, mentionnons que la photo utilisée ici pour illustrer les compressions JPEG est devenue la référence universelle pour tester les algorithmes de traitement d’images depuis 1972, année de sa parution dans le feuillet central de l’édition de novembre du magazine PlayBoy™, son plus grand tirage jamais égalé. Par la suite, cette Playmate Lenna Sjööblom fût même conviée à la conférence du 50e anniversaire de la Society for Imaging Science and Technology .

Conclusion

À chaque fois que vous souhaiterez publier une copie d’écran, tant sur papier que sur le Web, préférez le format PNG, et réservez le format JPG exclusivement aux images photographiques.

Référence

en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_graphics_file_formats



Glossaire

EPS :
Encapsulated PostScript, format créé par Adobe Systems en 1992, en langage PostScript pour décrire des images et des objets vectoriels.
FAX :
format d’image pour la transmission de FaCSimilé via ligne téléphonique, normalisé par l’ITU.
GIF :
Graphic Interchange Format, introduit en 1987 par CompuServe, premier service commercial sur le réseau téléphonique.
JPEG :
Joint Photographic Experts Group, compresseur à perte et proposé en 1992 par le comité du même nom.
PNG :
Portable Network Graphics, spécifié par le consortium W3 en 1996.
SVG :
Scalable Vector Graphics, proposé en 2001 par le consortium W3.
TIFF :
Tagged Image File Format, spécifié en 1986 par Aldus, créateur de PageMaker.


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