JPEG (acronimo di Joint Photographic Experts Group) è un comitato ISO/CCITT che ha definito il primo standard internazionale di compressione dell'immagine digitale a tono continuo, sia a livelli di grigio che a colori.
"JPEG" indica quindi anche il diffusissimo formato di compressione a perdita di informazioni ed è un formato aperto e ad implementazione gratuita.
Attualmente JPEG è lo standard di compressione delle immagini fotografiche più utilizzato.
Descrizione
Caratteristiche del formato jpeg
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| Foto di un fiore gradualmente compresso dal formato JPEG. |
JPEG specifica solamente come una immagine possa essere trasformata in una sequenza di byte, ma non come questa possa essere incapsulata in un formato di file. I due aspetti sono spesso confusi ed il termine "jpeg" viene utilizzato come sinonimo di "file contenente un'immagine compressa con jpeg".
Lo standard JPEG definisce due metodi di compressione di base, uno basato sull'uso della trasformata discreta del coseno (DCT) con compressione di tipo "lossy" cioè con perdita di informazione, l'altro sull'uso di un metodo predittivo con compressione di tipo "lossless" cioè senza perdita di informazione.
L'algoritmo base dello JPEG di tipo "lossy" viene detto "baseline", inoltre sono state definite delle estensioni opzionali del metodo "lossy" per la compressione di tipo gerarchico e progressivo.
Estensioni dei file jpeg
L'estensione più comune per questo formato è .jpg, ma sono anche usate .jpeg, .jfif, .JPG, .JPE.
All'interno i file contenenti immagini compresse con JPG possono essere diversi, anche se presentano la medesima estensione. Un file ".jpg" può infatti essere strutturato sia come JFIF/jpeg (JPEG File Interchange Format, il formato standardizzato creato da Independent JPEG Group che specifica come produrre un file appropriato per la memorizzazione su computer di uno stream JPEG), sia come Exif/jpeg (Exchangeable image file format, un formato NON standardizzato ma molto diffuso creato dalle industrie produttrici di fotocamere digitali).
Inoltre, ci sono altri formati di file basati su JPEG, come ad esempio JPEG Network Graphics (JNG), mentre altri ancora possono talvolta contenere stream jpeg (TIFF).
Conversione files immagine da raster a JPEG
Essenzialmente il JPEG opera in 4 passi fondamentali per trasformare un'immagine raster in una JPEG e viceversa.
Tali passi sono:
L'immagine, vista come matrice di dimensioni NxN generiche, viene suddivisa in blocchetti di 8x8 pixel (se fossero di dimensioni più grandi l'elaborazione risulterebbe troppo pesante e lenta, se fossero più piccoli non conterrebbero sufficiente informazione). Successivamente, per ogni blocchetto si ha:
- Rappresentazione in ambito frequenziale tramite DCT (trasformata discreta del coseno) se opera in modalità lossy, uso dei predittori in modalità lossless.
- Quantizzazione effettuata tramite opportune matrici, che solitamente, pesano i coefficienti di ordine più basso (rappresentano le basse frequenza spaziali) in maniera più decisa, in quanto, per le proprietà della DCT, sono più importanti ai fini della sintesi dell'immagine. Questo perché il sistema visivo umano percepisce maggiormente le basse frequenze spaziali rispetto alle alte frequenze, risulta quindi necessario dare maggior importanza alle basse frequenze spaziali.
- Codifica entropica ed eliminazione delle ridondanze di tipo statistico tramite codifica RLE e codici di Huffman; la componente continua della DCT invece è codificata in DPCM.
Il fattore di compressione che si può raggiungere è determinato essenzialmente da un parametro di scalature per le matrici di quantizzazione, tanto più piccolo è questo parametro, tanto peggiore è la qualità. Si può ottenere un fattore di compressione 15:1 senza alterare visibilmente la qualità dell'immagine.
Utilizzo
JPEG è il formato più utilizzato per la memorizzazione di fotografie. È inoltre molto comune su World Wide Web.
Non è invece adatto per disegni geometrici, immagini al tratto e a colori uniformi, testo o icone, per cui sono utilizzati comunemente i formati PNG e GIF.
Altri formati di compressione "lossy"
Nuovi metodi lossy, in particolare basati sulle DWT (Discrete Wavelet Transform), garantiscono migliori risultati in alcuni casi.
Il comitato JPEG ha creato un nuovo standard basato su wavelet, JPEG 2000, con la prospettiva di sostituire nel tempo lo standard JPEG.
