Formáty pro ukládání fotografií - 3.díl: jpeg

Podíváme-li se na JPEG v praktickém použití, tak nás zajímá, jak moc dokáže zmenšit soubor s fotografií ve vztahu k degradaci obrazu. Zaměřme se tedy na reálné úspory velikosti a typické škodlivé projevy formátu (tzv. JPEG artefakty) při různých nastavení jeho komprese. Pro ukázky jsme použili program Adobe Photoshop, který má ale velmi kvalitní JPEG kodek. Různé jiné programy mohou provádět JPEG kompresi různě zjednodušeně a tak jejich škodlivý vliv na kvalitu obrazu může být větší.


Obsah fotografie

Na finální velikost JPEG souboru má vliv obsah fotografie. Fotografie plné jemných detailů a kresby (tráva, pole, lesy atp.) půjde mnohem méně zkomprimovat než např. snímky s plošně velkým rozostřeným pozadím. To se dá i otočit a máte-li např. dva obsahově stejné snímky, ten ostřejší (tj. lépe zaostřen či méně rozhýbán) poznáte podle toho, že jeho JPEG soubor je větší.

Stupeň komprese

Většina editorů při ukládání do JPEG umožňuje nastavit buď stupeň komprese nebo kvalitu snímku. Oboje je de facto totéž, akorát obráceně – čím vyšší je komprese, tím nižší je kvalita snímku a naopak. Například Adobe Photoshop umožňuje nastavit kvalitu JPEG od 0 to 12, přičemž kvalita 0 produkuje logicky nejmenší soubory a kvalita 12 největší. Zaškrtnutí volby „Základní optimalizovaný“ mírně zmenší velikost souboru, zatímco volba „Progresivní´“ vytvoří JPEG soubor, který je-li stahován např. z internetu, tak se postupně při stahování zkvalitňuje. Je-li zaškrtnuta volba „Náhled“, tak se poškození způsobené JPEG kompresí náhledově zobrazuje přímo v editovaném obrázku a současně se lze dole dočíst velikost výsledného souboru.

Stupeň komprese prakticky

Z praktického pohledu je možné postupovat takto:
1. Při ukládání různých (editovaných) obrázků ve vysokém rozlišení a kvalitě, obrázků pro tisk či archivaci je praktičtější volba „Uložit jako…“, která zachová EXIF informace a případně i vložený ICC profil. Kvalitu lze doporučit jako stupeň 8 (z rozsahu 0-12), formát standardní nebo optimalizovaný. Při kvalitě 8 (nebo vyšší) je jen malé nebezpečí viditelné ztráty kvality a to i při opakovaném ukládání. Velikost souborů je přitom rozumná.
2. Při ukládání obrázků pro web či mail je nejpraktičtější volba „Uložit pro Web…“, která odstraní z obrázků EXIF informace. Přidat ICC profil sice lze, ale je na internetu či v mailu zbytečný (předpokládá se vždy sRGB). Kvalitu lze doporučit kolem 60 %, kdy je jen malá ztráta kvality ale již výrazně menší soubor. Rozostření nastavte na 0. Zaškrtněte „Progresivní“ pokud chcete aby se obrázek při stahování rychle stáhnul v nízké náhledové kvalitě a postupně se zlepšoval.


JPEG artefakty

Z principu JPEG komprese popsané v minulém díle vyplývají některé neduhy, které se po silné JPEG kompresi objevují v obraze. Říká se jim JPEG artefakty neboli nové, umělé a nechtěné obrazové prvky. Objevují se rády kolem jemné kresby a čar a to tím více, čím vyšší stupeň komprese JPEG provádí. JPEG se tedy nehodí na ukládání čárové grafiky, protože všechny čáry, písmena atp. jakoby „ušpiní“.
JPEG bude mít problémy i na plynulých přechodech realizovaných na velkých plochách (obloha, pozadí atd.). Tím, že v principu ukládá po čtvercových blocích, tak tyto čtverce mohou být v obraze viditelné a vytvořit místo plynulého přechodu mapy.

Nedostatky JPEGu

Formát JPEG je velmi povedený a zisk plynoucí z významného zmenšení souborů s fotografiemi je obrovský. Díky pružné možnosti nastavení stupně komprese vyhoví jak v náročných aplikacích tak i programech citlivých na velikost souboru (mail, web). Přesto se JPEG nehodí všude a vždy a má pár významných omezení:

1. Formát JPEG nepodporuje vyšší barevnou hloubku a vždy pracuje s barevnou hloubkou "jen" 24 bitů (tj. 8 bitů/kanál). Tím neumožňuje využít vyšší 12 bitovou barevnou hloubku na kanál získanou např. z RAW formátu a neumožní ani náročné editace, kde je vyšší barevná hloubka nutná.
2. JPEG nepodporuje průhlednost (Transparency) neboli nedokáže uložit obrázky na průhledném pozadí. Průhlednost je však při vytváření počítačové grafiky či koláže často potřeba a je tak třeba sáhnout k jiným formátům (TIFF, PNG, GIF, PSD atd.).
3. Díky použité metodě komprese se JPEG nehodí na ukládání grafiky (kresby, grafy, ikony, screenshoty atp.). Komprese má tendenci čáry a písmena rozpít a „ušpinit“ a tím zhoršovat jejich vzhled a čitelnost.
4. JPEG nepodporuje animace (pohyblivé obrázky). To je doménou formátu GIF nebo dnes spíše programu Flash.
5. JPEG nepodporuje bezeztrátovou kompresi. Komprese je vždy ztrátová, při vysoké kvalitě je však výsledek absolutně nerozeznatelný např. od bezeztrátového TIFF. V praxi to tedy nepředstavuje problém.
6. JPEG nepodporuje ukládání obrazu obsahujícího více vrstev. To je doménou TIFF či spíše PSD.
7. JPEG nepodporuje vektorovou grafiku, hodí se jen na fotografie.
8. Opakované ukládání do JPEG formátu degraduje fotografie.


Nebojte se JPEGu!

I když v tomto článku se to jen hemží ukázkami problémů, tak v reálném životě je JPEG při vyšší kvalitě naprosto dostačující a vidět jeho artefakty je obtížné. Navíc fotoaparáty při ukládání snímků na kartu používají jen velmi mírnou kompresi a tak je ztráta kvality opravdu minimální. Ani opakované ukládání do JPEG nepředstavuje vyšší nebezpečí, pokud to není více než 10x za sebou a kvalita je alespoň 8 z 12.

Dokladem toho je i fakt, že všechny obrázky v tomto článku jsou JPEGy. Přesto jsme řízením stupně komprese dokázali ukázat kvalitu i artefakty a tak porozuměním a nastavením kvality JPEGu lze pokrýt velkou většinu požadavků. Reálné limity JPEGu pro fotografie jsou tedy spíše nepodporovaná průhlednost, jen 24 bitová barevná hloubka (8 bitů na kanál) a nemožnost ukládání vrstev.

Příště dokončíme vlastnosti JPEGu a podíváme se na TIFF, GIF a další formáty.