2.6.4 Compression image

Différentes méthodes sont utilisées pour la compression d'images fixes, les plus simples se contentant de réduire le nombre de bits servant à coder les couleurs de base (RGB).

L'ISO et l'ITU ont été à l'origine de plusieurs initiatives pour définir une norme pour la compression des images. Les images ne contenant que deux couleurs (noir et blanc) sont traitées par des algorithmes de type RLC (cf. page ). C'est le cas des algorithmes utilisés pour la transmission de fax (fax groupe 3 et 4).

La tâche est nettement plus ardue lorsqu'il s'agit de coder des images naturelles en couleur. Le groupe JPEG de l'ISO a relevé ce défi. Le principe de la norme de codage JPEG est le suivant (le schéma de la figure 2.35 illustre le mécanisme de compression et de décompression sous forme graphique):

Figure 2.35: Codec (codeur-décodeur) JPEG.

 

1. L'image est tout d'abord convertie au format YC_bC_r pour des raisons d'efficacité de codage.
2. Le signal de luminance (Y) et les signaux de chrominance sont ensuite divisés en blocs de 8×8 pixels.
3. On applique une analyse fréquentielle, appelée Transformée en Cosinus Discrète ou Discrete Cosine Transform (DCT), dont le principe est similaire à celui de l'analyse de FOURIER, à chaque bloc de 64 pixels. On passe ainsi d'une représentation spatiale de 64 pixels à une représentation fréquentielle avec une composante continue donnant le niveau moyen du bloc.
4. Les coefficients de la représentation fréquentielle sont quantifiés avec une précision plus faible pour les hautes fréquences étant donné que l'oeil ne les perçoit pas.
5. Un codage entropique de HUFFMAN (codage sans perte) est finalement appliqué aux coefficients.

Avec JPEG, des taux de compression de l'ordre de 10 sont possibles sans altération visible de l'image. La figure 2.36 montre différentes images et les taux de compression respectifs.

Figure 2.36: (a) image originale, (b-c-d) images comprimées avec des taux de compression respectifs de 14, 23 et 41.

(a)		(b)
(c)		(d)

JPEG peut fonctionner suivant différents modes, séquentiel, progressif ou hiérarchique.

• Le mode séquentiel est le mode de fonctionnement habituel et le plus performant du point de vue de l'efficacité de codage. Il consiste à coder bloc après bloc en partant du coin supérieur gauche.
• Dans le mode progressif, l'encodeur parcourt plusieurs fois l'image et ajoute des détails au fil des parcours. Par exemple, lors du premier parcours, seule la valeur de la composante continue de chaque bloc est rendue à l'écran. Viennent ensuite les signaux à basse fréquence puis finalement les petits détails.
• Quant au mode hiérarchique, il revient à traiter l'image comme une série d'images à plusieurs niveaux de résolution dont la recombinaison reproduit l'image originale.

Le mode séquentiel est préférable au mode progressif du point de vue de l'efficacité de compression alors que la visualisation d'une image au format progressif offre plus de confort. Le mode hiérarchique sert principalement à assurer la compatibilité entre terminaux capables de projeter des images de taille différente. Ainsi, un écran de téléviseur PAL traitera seulement une partie du flux binaire d'un signal de télévision à haute définition, à l'inverse d'un téléviseur à haute définition qui traitera l'ensemble du même flux binaire.

2.6.4.1 Norme JPEG2000

Le comité de normalisation JPEG a entrepris des travaux pour définir une nouvelle norme de compression image. Cette norme, appelée JPEG2000, est basée sur le principe de codage en ondelettes. La norme permet également de comprimer prioritairement une zone spécifique de l'image appelée région d'intérêt (Region of Interest, ROI). Cette notion est illustrée à la figure 2.37.

Figure 2.37: Deux images comprimées avec un même taux de compression; la seconde concentre l'effort de compression dans une région d'intérêt.

2.6.4.2 Autres formats

Pour coder des graphiques et des images simples, on a vu apparaître le format GIF (Graphics Interchange Format), abondamment utilisé sur le réseau Internet. Le mode de compression du format GIF est basé sur l'algorithme LZW. Il ne s'agit néanmoins pas d'un standard. Ces formats sont décrits à la section 2.7.2.