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 Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...

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Fred-L
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MessageSujet: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   18/6/2014, 22:51

J'ai rédigé ce post pour répondre à une demande de Marie-Claire MC61 ici, en me disant que ça peut en intéresser d'autres

Les images numériques sont stockées dans des fichiers informatiques d'un format bien spécifique
et le choix de ce format a ses bénéfices mais aussi ses conséquences selon le but recherché.

*************
pour ceux qui ne veulent pas tout lire:
 
*************

Je ne vais pas énumérer tous les formats existants car ils sont trop nombreux:
Tiff, Jpeg, Bmp, Png, Gif, Fpx, Pcd, Pcx, Pict, Pgf, Tga, Wmf etc....

Tous ces formats ont des caractéristiques précises et une utilisation plus ou moins spécifique, certains sont des formats propriétaires à une application ou encore sont spécifiques à un protocole particulier pour la transmission. D'autres enfin, sont rarement utilisés, voire tout simplement obsoletes

Parmi les formats les plus courants : Jpeg, Tiff, Png

En matière de photographie numérique on rencontre principalement les formats: Jpeg et Tiff ainsi qu'un autre format très particulier
qui se nomme RAW (prononcer "Ro"), voire DNG que j'évoquerai plus tard.

RAW: vient de l'anglais....ben... RAW, quoi! qui veut dire "brut" (raw meet = viande crue)
Jpeg: est l'acronyme de "Joint Photographic Experts Group", un groupe d'experts qui ont travaillé dans les années 1980-90
     sur une méthode de compression des images pour faciliter leur transmission.
     Leurs travaux ont donné naissance à une norme adoptée internationalement et qui définit un algorithme de compression des images
     
Tiff: est l'acronyme de "Tagged Image File Format" un format d'image créé en 1992 par Microsoft et Aldus

=======  Fichiers Jpeg
Le format aujourd'hui le plus couramment utilisé est le format JPEG, les fichiers ont l'extension .JPG
C'est un format de fichier auquel tous les utilisateurs d'ordinateur, tous les internautes sont accoutumés.
Il n'existe pas un logiciel de visualisation d'image ou d'édition qui ne gère naturellement ce format.
Le format jpeg est devenu le format standard le plus répandu.

Le principe d'un fichier Jpeg c'est que l'image est "compressée", c'est à dire qu'un algorithme savant va manipuler les informations
concernant l'image pour arriver à réduire la variété des couleurs qui la composent, le but étant d'obtenir un fichier dont la taille sera
suffisamment faible pour faciliter sa transmission sur les réseaux et, en même temps réduire l'occupation dans l'espace de stockage


>>>>>> Analogie:
Prenons comme example un sac de 15kg de patates.. :scratch: C'est lourd et sa prend de la place dans les rayons du supermarché. Pas évident pour le client de manipuler le sac.

Imaginez que l'on trouve une solution géniale  :cheers:  qui permette de "compresser" le sac de patates du style: (nooon, pas de la purée! :paf: )
"toutes les patates qui ont les mêmes dimensions sont remplacées par 1 seule patate qui a ces mêmes dimensions"  :geek: 
Au final on obtiendrait un sac avec quelques patates seulement, genre 1kg, beaucoup plus facile à stocker et à manipuler

Mais l'histoire ne s'arrete pas là.....
De retour à la maison, on aurait l'algorithme magique qui nous permettrait de prendre chaque patate "unique" de notre sac et de la
re-décomposer en x patates que l'on avait à l'origine....Puréeeeee!

C'est exactement ce qui se passe avec les fichiers Jpeg, et tous les autres formats qui utilisent la compression.
Le seul défaut de ce processus, c'est que dans l'histoire on a pris en compte seulement les dimensions de nos patates, et on a omis
le fait que parmis les patates de mêmes dimensions il y en avait avec 1 oeil, d'autres avec 2 yeux, ou encore une tâche ou une bosse etc...
Et bien il se passe la même chose lors de la compression en Jpeg, on perd du détail, des informations que l'on ne retrouvera pas lors de la décompression de l'image (affichage, impression)

Pire encore, si on ouvre un fichier Jpeg et que l'on fait à nouveau "Fichier > Enregistrer" on va compresser une nouvelle fois
ce qui avait déjà été compressé une fois

Est-ce grave Docteur?
Non, ça n'est pas grave si le fichier Jpeg est destiné à un affichage sur écran, smartphone, web etc....
C'est genant si on veut faire un tirage de qualité ou si on veut afficher l'image sur un périphérique de qualité
Mais ça a d'autres inconvénients que j'illustrerai au final

======= Et les fichiers Tiff alors?

Le format Tiff est lui aussi un format compressé mais avec un algorithme beaucoup moins ravageur que celui du Jpeg
Les fichiers Jpeg sont encodés sur 8 bits (255 couleurs possibles pour chaque pixel) alors que les fichiers Tiff peuvent être encodés sur 16bits (soient 65 536 couleurs possibles pour chaque pixel)

C'est certainement bien au-delà de ce que l'oeil humain peut distinguer, mais c'est surtout pour dire qu'avec un tel choix de possibilités
on choisit vraiment quelles patates on veut garder dans notre sac.

En contrepartie , on obtient des fichiers beaucoup....beaucoup plus gros

Tous les logiciels ne gèrent pas forcément le Tiff 16bits, Photoshop Element par example ne gère que le 8bits, alors que Photoshop CS gère le 16bit


======= Et le RAW dans tout ça???

Si les fichiers Jpeg, Tiff, Png, Bmp etc... sont des images, plus ou moins comprimées et plus ou moins profondes,
le format RAW est un format très particulier car: un fichier RAW n'est pas une image!!!! "...... Ah bon?  :scratch: 

Ehhhh non! Le format RAW est simplement un format de stockage des données transmises par le capteur de l'appareil photo
C'est un format de fichier très particulier qui nécessite d'être interprété, on dit "développé" ou encore "dématricé" "déRAWtisé" pour pouvoir en afficher le contenu sous forme d'une image

Aujourd'hui les logiciels d'édition, voire même les simples visioneuses, sont capables d'interpréter les fichiers RAW pour en afficher une
"interprétation" visuelle

***** Seulement voilà, il y a un hic!

Alors qu'il existe un standard, une norme, pour les formats Jpeg, Tiff etc... ça n'est pas du tout le cas pour les fichiers RAW
Chaque constructeur de boîtier photo définit son propre algorithme de stockage des données. Souvent, même, d'un boîtier à l'autre ça diffère
Bien entendu, chaque constructeur garde jalousement les secrets de son format.

Seul Adobe tente (il a du mal) de standardiser le format RAW en proposant le format DNG (Digital NeGative), mais aujourd'hui seulement 2 ou 3 constructeurs l'ont adopté sur leurs appareils (ex Hasselblad) et beaucoup de logiciels de développement RAW ne l'intègrent pas.

Les fichiers RAW ont des extensions différentes selon les constructeurs: .orf chez Olympus, .nef chez Nikon, .raf chez Fuji etc....

Alors quand les éditeurs de logiciels veulent pouvoir afficher tous ces différents format RAW il doivent faire ce que l'on appelle du
"reverse engineering", c'est à dire tenter de reconstituer l'algorithme pour pouvoir interpréter fidèlement chaque format RAW
Très souvent ils font de l'a-peut-près

C'est pourquoi chaque constructeur propose son logiciel pour "développer" son format RAW.

>>>>>> Analogie: CD audio
Pour mieux comprendre comment chaque format se positionne l'un par rapport à l'autre et à quoi ça peut bien servir
je n'ai pas trouvé mieux que de comparer cela aux enregistrements audio :suspect: 

Un CD audio ça commence par un enregistrement en studio: un environnement protégé des bruits parasites, tout un tas de micros, un enregistrement sonore pour chaque composante (instruments, chanteurs) et une mega table de mixage pour mélanger le tout.

Tous les enregistrements pris séparément ou même écoutés tels quels tous en même temps, ça ne fera jamais un bon CD  🇳🇴 
Tout le travail du mixage consiste à mélanger, augmenter/réduire certains signaux, pour aboutir à la production d'un CD jugé écoutable, vendable

Et à partir des mêmes enregistrements originaux on est capable de produire une infinité de CD très différents selon que l'on met d'avantage en valeur tel ou tel instrument ou séquence

1. La somme des enregistrements originaux, c'est le format RAW!
2. La mega table de mixage, c'est le logiciel dédié au développement RAW
3. Le Master CD produit par le studio, c'est le fichier Tiff 16bits

On va pouvoir produire des images Tiff différentes à partir d'un même fichier RAW que l'on va développer avec des réglages diférents,
mais sans rien perdre car tout est contenu dans le RAW

C'est le logiciel de développement qui va nous permettre de jouer avec toute une panoplie de curseurs (table de mixage) pour mettre en valeur ce que l'on souhaite

Et le Jpeg alors?
Et bien lorsque vous rippez votre CD pour en faire des fichiers MP3 que vous allez mettre sur votre smartphone, vous compressez les données
numériques du CD et perdez du même coup..........je vous le donne en mille (ou  en kg): des patates! :wouaou: 

Conclusion: qui peut le plus peut le moins,
Si on photographie en format RAW on s'assure d'avoir toutes les données possibles pour produire ensuite n'importe quelle image Tiff
qui correspondra à notre projet,sensibilité du moment. Le format RAW nous garantie le choix du traitement. Eventuellement, on compressera en Jpeg pour partager sur le Web, transporter sur un smartphone etc...sur des media différents

Fred  


Dernière édition par Fred-L le 19/6/2014, 08:01, édité 2 fois
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   18/6/2014, 23:18

bravo pour l’énergie et le temps passé à faire de la pédagogie
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   19/6/2014, 07:40

Merci Patrick,
hier-soir en me couchant, j'y réfléchissais et me disais que j'ai peut-être écrit un pavé indigeste.....j'aurai peut-être du parler uniquement des patates  :scratch:
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   19/6/2014, 08:11

@Fred-L a écrit:
Merci Patrick,
hier-soir en me couchant, j'y réfléchissais et me disais que j'ai peut-être écrit un pavé indigeste.....j'aurai peut-être du parler uniquement des patates  :scratch:
Ce n'est pas indigeste, il faut prendre un peu de temps pour le lire et le relire, mais c'est surtout "Les fichiers photos pour les nuls" et très bien expliqué.
Merci Fred d'avoir passé du temps et usé un peu de ta matière grise pour cela. Donc ton premier message qui n'a eu du succès qu'auprès de MC n'était si inutile que cela.
Bonne journée...
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   19/6/2014, 08:18

Merci Gilles,
et tu as raison.
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   19/6/2014, 08:28

Bon petit cours sur les photos.

Petite précision, malgré tout, tu as oublié de signaler qu'un TIFF est un fichier sans compression, c'est à dire aucune perte de qualité lors des posts traitement.
C'est à dire que le jour ou tu veux faire faire à nos amis "Tirage d'exposition" par exemple, un superbe agrandissement, il vaut mieux leur envoyer un TIFF qu'un JPEG, c'est comme cela qu'ils monteront sans problème un cliché de 10mp en 50x70 cm ....

_________________________
J'ai raté beaucoup de choses.
Mes photos ne sont peut être que des ratages, mais quelle chance !!!
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   19/6/2014, 08:30

Merci pour cette précision.
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   19/6/2014, 08:50

Juste pour dire une connerie de rien du tout .
Ben alors Fred heureusement que Patrice est la, si non je n'aurais rien compris a ton pavé. Je connais par ici la :jesors:
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   21/6/2014, 12:32

Ok donc jpeg pour les écran et tiff pour les imprimer sur photo.
Est ce normal que ma visionneuse ne lise pas les tiff ?
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   21/6/2014, 12:37

@MC61 a écrit:

Est ce normal que ma visionneuse ne lise pas les tiff ?

C'est très surprenant, quelle est donc cette visionneuse?
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   21/6/2014, 12:41

la visionneuse de photo  Windows de mon vieux PC un peu beaucoup pourri  
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   21/6/2014, 12:59

Ah ok,
il existe des visionneuses gratuites et très performantes

FastStone Image Viewer
XnView

Sinon tu as sûrement eu une visionneuse qui accompagnait ton APN lorsque tu l'as acheté?

Sony Picture Utility
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   21/6/2014, 13:58

@MC61 a écrit:
Ok donc jpeg pour les écran et tiff pour les imprimer sur photo.

Le problème n'est pas vraiment là, en fait. Car un point important n'a pas été souligné : la qualité de compression du jpeg. Par ailleurs, l'analogie des patates "qu'on ne compte qu'une fois si elles sont pareilles" est erronée (ce principe ressemble plus à la compression png, si ma mémoire est bonne).


Petit complément, donc (en allant UN PEU plus dans le détail) :


La compression jpeg :

L'idée est plutôt de se dire que, très souvent, les pixels adjacents d'une image sont de couleurs très voisines. Du coup, prenons l'exemple d'un pixel de ciel bleu, entouré par 8 autres pixels également de ciel bleu. Pourquoi s'embêter à archiver le code couleur des 9 pixels alors qu'on aura quasiment le même résultat en ne conservant que le code couleur du pixel central ? (88% de données économisées !).

Evidemment, si on a des dégradés, ça se corse. En fait, au lieu de donner aux 8 pixels "non enregistrés" la même couleur que le pixel central, on va calculer leur couleur à partir de la couleur du pixel central, plus la couleur des autres pixels qu'on aura enregistrés dans les groupes de carrés à côté :


Dans l'image ci-dessus, admettons qu'on stocke les données de tous les pixels hachurés (on retrouve nos pixels au centre de carrés de 9 pixels). Quand on voudras afficher l'image, la couleur du pixel n°1, non stockée, sera calculée à partir de :

  • la couleur du pixel C essentiellement
  • la couleur des pixels A et D, parce qu'ils ne sont tout de même pas trop loin. Mais on mettra "moins de poids" à leurs couleur, dans le calcul
  • et un tout petit peu la couleur du pixel B

Ce n'est qu'un exemple de principe évidemment.


La qualité de compression jpeg :

Quel est l'impact de la qualité de compression, maintenant ?

"Plus compressé" = "moins de données stockées"
Pour arriver à ça, on "agrandit la taille des carrés" : au lieu de stocker 1 pixel au centre d'un carré de 9, on pourrait par exemple en stocker 1 au centre d'un carré de 25 pixels (5x5).
Forcément, on y gagne bcp en taille de fichier ! Mais forcément aussi, on y perd énormément en fidélité du rendu, une fois que les pixels non stockés seront recalculés.
Deux problèmes essentiels vont se poser :

  • des détails qui disparaissent (les "yeux des patates", notamment). Lié à cela, on va aussi avoir le problème des contours à forts contrastes (comme le contour d'une maison en ombre chinoise sur fond de ciel bleu), où l'on va trouver une "contamination des couleurs", de part et d'autres de la limite (= des pixels tirant vers le bleu du ciel dans le mur de la maison, et des pixels tirant vers le foncé de la maison dans le ciel).
  • des problèmes dans la restitution des couleurs : ce qui était un dégradé laisse apparaître des "macroblocs". On parle aussi "d'aplats" et/ou de "banding"


Petit exemple pour illustrer tout ça : originale enregistrées en qualité 10 (le maximum étant 12), et ensuite, en qualité 1 (ce qui n'est vraiment pas à faire, on est bien d'accord...).

 

On voit bien l'effet du banding dans le ciel et la perte de détails dans les branchages.



"Le jpeg pour les écrans / le tiff pour imprimer" ?

En fait, non. Les deux peuvent être affichés sur un écran, les deux peuvent être imprimés avec de très bon résultats... A condition d'avoir un jpeg peu compressé ! Un jpeg en qualité 12, les différences avec l'original ne sont pas visibles (même en qualité 10, d'ailleurs). Donc c'est tout à fait utilisable pour l'impression.

Oui mais alors, pourquoi s'embêter avec du tiff ??

Le problème du jpeg est que c'est un "format terminal". Avec une profondeur de couleurs de 8bits, il ne faut pas espérer retoucher une image jpeg, même de qualité 12 sans faire qqes dégâts. C'est dégâts seront cependant plus ou moins visibles. En général, ça ne se voit pas trop à l'oeil, par contre l'histogramme ne trompe pas.




Sur l'image ci-dessus : un dégradé "parfait" à gauche, avec un histogramme "complet" : dans l'idéal, les pixels seraient bien répartis dans tout l'hsitogramme, ce qui vuet effectivement dire que le dégradé est parfait.
A droite, j'ai ajouté un filtre pour augmenter le contraste. Bien que l'image soit passée à la moulinette de l'hébergeur d'image (donc visuellement, le dégradé de la première n'est sans doute plus parfait et celle de droite doit être encore un peu plus dégradée), on voit bien à l'histogramme qu'un obtient cette fois une sorte de "peigne" : certaines valeurs de luminosité n'existent plus, ce qui veut dire qu'on a introduit du banding dans le dégradé, juste en ajoutant du contraste à l'image (alors qu'on ne l'a pas encore réenregistrée en jpg !)

Si maintenant on fait la même chose en 16 bits, le peigne n'apparaît plus et l'histogramme de l'image reste "parfait" !

CCL : le tiff 16 bits, c'est mieux, car on peut encore retoucher l'image avec une grande latitude avant d'avoir des dégradations significatives de la qualité de l'image.


Et le RAW, c'est la rolls : l'image "n'existant pas", on peut changer énormément de choses (balance des blancs, expo, ...) tout en conservant la qualité maximale. Jamais de "peignes" dans l'histogramme d'une image issue d'un raw.






Remarque pour aller plus loin sur le 16 bits :

en fait, l'effet de peigne dans l'histogramme existe aussi en TIFF, mais comme l'affichage des couleurs sur un écran se fait en 8 bits (codage RVB, avec des valeurs de 0 à 255 pour les trois couleurs) et jamais en 16 bits, les couleurs réellement affichées par l'écran ont d'abord été converties en 8 bits. Donc le peigne qui existait dans l'espace 16 bits du tiff est "gommé" quand les couleurs sont recalculées en 8 bits. Je ne vais pas m'étendre sur la question. S'il y en a qui sont intéressés, je peux m'y essayer, mais ça demanderait un petit paquet d'explications






Et la questin à 100 balles (dont je ne connais pas la réponse) : les imprimantes sont-elles capables d'imprimer avec une profondeur de couleur de 16 bits ? Ou impriment-elles seulement en 8 bits ? (Attention : je parle bien de l'impression des couleurs, pas du fait de pouvoir travailler sur un fichier initialement en 16 bits)
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   21/6/2014, 16:14

Re,

Au fait, je viens de penser à un autre aspect qui fait privilégier le TIFF 16 bit au jpeg 8 bits, même s'il est en qualité 12, pour les impressions.

Entre le raw (codé en RVB) et l'imprimante, il y a forcément un moment où il faut changer de type d'espace colorimétrique, l'imprimante fonctionnant en CMJN (cyan magenta jaune noir). Le nouveau problème posé par cette étape est qu'à un code couleur RVB ne correspond pas forcément exactement un code couleur CMJN. La différence est évidemment infime, mais elle existe (on parle d'un truc invisible à l'oeil. C'est plus un truc de geek qu'autre chose... / Nota : je ne parle pas ici d'éventuelles parties des espaces couleurs qui ne se recouvreraient pas du tout. Ça c'est un autre problème).
Donc, si on fait la conversion en partant d'un fichier 16 bits, qui contient bcp plus de nuances de couleurs qu'un fichier 8 bits, on aura moins "d'erreur" sur la teinte convertie en CMJN, par rapport au codage original en RVB.
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   21/6/2014, 18:13

Fredouillelafripouille très belle explication claire et cohérente sur les limites de l'enregistrement au format jpg.
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   22/6/2014, 06:45

Merci Fred pour le sujet ainsi que les premières explications et Fredouille pour le complément. Beau travail   

_________________________
Faute d'avoir pu changer le monde, j'ai modifié ma façon de le considérer

Merci pour vos passages et commentaires.
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   13/4/2015, 15:44

Je découvre ce post et ... un tout grand merci à vous tous. Voilà ma lanterne éclairée . Donc pas si inutile que cela !!!
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MessageSujet: Re: Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...   

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Formats de fichiers: RAW, JPEG, TIFF et autres...

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