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mwbqJPEG è l'acronimo di mwbgJoint mwbwPhotographic mwcaExperts mwcqGroup, un comitato di esperti mwcgISO/mwcwCCITT che ha definito il primo mwdastandard internazionale di mwdqcompressione dell'mwdgimmagine digitale a tono continuo, sia a mwdwlivelli di grigio sia a mweacolori.

La stessa combinazione di caratteri indica anche il diffusissimo algoritmo di mwegcompressione a perdita di informazioni, che è disponibile in mwewformato aperto e a implementazione libera. Si noti tuttavia che parlare di "mwfafile in formato jpg" è concettualmente errato, in quanto non esiste un "formato di file jpg": il file mwfqcontenitore può essere di vario tipo (exif, jfif, tiff), ed è solo l'immagine mwfgcontenuta ad essere effettivamente in formato jpg. Si tratta dello stesso ordine di concetti relativo ad esempio ai file video mwfwavi o mwgamkv, che possono contenere file compressi con una moltitudine di algoritmi estremamente vari. JPEG è divenuto il più diffuso standard di compressione delle immagini mwgqfotografiche.

• Storia

• Descrizione

• Caratteristiche del formato jpeg

• Conversione immagine da bitmap a JPEG

• Utilizzo

• Altri formati di compressione "lossy"

• Note

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

La specifica JPEG originale pubblicata nel 1992 implementa i processi di vari precedenti documenti di ricerca e brevetti citati dal mwhqCCITT (ora ITU-T) e dal Joint Photographic Experts Group.cite-ref-0-1-0[1] La base principale per l'algoritmo di compressione con perdita di dati di JPEG è la trasformata discreta di coseno (DCT), proposta per la prima volta da Nasir Ahmed come tecnica di compressione delle immagini nel 1972. Ahmed ha sviluppato un algoritmo DCT pratico con T. Natarajan della Kansas State University e KR Rao della University of mwiwTexas nel 1973.cite-ref-0-1-1[1] Il loro documento fondamentale del 1974 è citato nelle specifiche JPEG, insieme a diversi articoli di ricerca successivi che hanno ulteriormente lavorato su DCT, tra cui un articolo del 1977 di Wen-Hsiung Chen, CH Smith e SC Fralick che descriveva un veloce algoritmo DCT, nonché un articolo del 1978 di NJ Narasinha e SC Fralick, e un articolo del 1984 di BG Lee. La specifica cita anche un articolo del 1984 di Wen-Hsiung Chen e WK Pratt come influenza sul suo algoritmo di mwkaquantizzazione, e l'articolo del 1952 di David A. Huffman per il suo algoritmo di codifica Huffman.

La specifica JPEG cita brevetti di diverse aziende. I seguenti brevetti hanno fornito le basi per il suo algoritmo di mwkgcodifica aritmetica.

• mwlqIBM

• mwmaBrevetto USA 4.652.856 - 4 febbraio 1986 - Kottappuram MA Mohiuddin e Jorma J. Rissanen - Codice aritmetico multi-alfabeto senza moltiplicazione

• mwmgBrevetto USA 4.905.297 - 27 febbraio 1990 - G. Langdon, JL Mitchell, WB Pennebaker e Jorma J. Rissanen - Sistema di codifica e decodifica aritmetica

• mwnaBrevetto USA 4.935.882 - 19 giugno 1990 - WB Pennebaker e JL Mitchell - Adattamento della probabilità per programmatori aritmetici

• mwngMitsubishi Electric

• mwoqJP H02202267 ( mwog1021672 ) - 21 gennaio 1989 - Toshihiro Kimura, Shigenori Kino, Fumitaka Ono, Masayuki Yoshida - Sistema di codifica

• mwpaJP H03247123 ( mwpq2-46275 ) - 26 febbraio 1990 - Fumitaka Ono, Tomohiro Kimura, Masayuki Yoshida e Shigenori Kino - Apparecchi di codifica e metodo di codifica

La specifica JPEG cita anche altri tre brevetti di IBM. Altre società citate come titolari di brevetti includono mwpwAT&T (due brevetti) e Canon Inc. Assente dall'elenco è il brevetto USA 4.698.672, depositato da Wen-Hsiung Chen e Daniel J. Klenke di Compression Labs nell'ottobre 1986. Il brevetto descrive un Algoritmo di compressione delle immagini basato su DCT, che sarebbe poi causa di polemiche nel 2002 (vedi mwqapolemiche sui brevetti di seguito)cite-ref-2[2]. Tuttavia, la specifica JPEG citava due precedenti lavori di ricerca di Wen-Hsiung Chen, pubblicati nel 1977 e nel 1984.cite-ref-0-1-2[1]

JPEG specifica solamente come una immagine possa essere trasformata in una sequenza di mwtabyte, 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 mwtgtrasformata discreta del coseno (DCT-mwtwDiscrete Cosine Transformì) con "mwuacompressione di tipo lossy" cioè con perdita di mwuqinformazione, l'altro sull'uso di un metodo predittivo con compressione di tipo "mwuglossless" cioè senza perdita di informazionecite-ref-3[3].

L'mwygalgoritmo base del 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.

Le estensioni di file più comuni per i file che utilizzano la compressione JPEG sono mwzamwzq.jpge mwzgmwzw.jpeg, tuttavia sono utilizzate anche mwaa.jpe, mwaq.jfife mwag.jif. È anche possibile che i dati JPEG vengano incorporati in altri tipi di file: i file codificati TIFF spesso incorporano un'immagine JPEG come anteprima dell'immagine principale o contengono direttamente immagini compresse con JPEG; i file MP3 possono contenere nel tag ID3v2 un'immagine compressa tramite JPEG, copertina del brano / album.

Essenzialmente il JPEG opera in 4 passi fondamentali per trasformare un'mwbqimmagine bitmap 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 i blocchi di dati fossero di dimensioni più grandi, l'elaborazione risulterebbe troppo pesante e lenta; se più piccoli, non conterrebbero sufficiente informazione). Per ogni blocchetto si hanno le seguenti elaborazioni in sequenza:

• Rappresentazione in mwcgambito frequenziale tramite DCT (mwcwtrasformata discreta del coseno) se opera in mwdamodalità lossy, uso dei predittori in mwdqmodalità lossless.

• mwdwQuantizzazione effettuata tramite opportune matrici, che, di solito, danno maggior peso ai coefficienti di ordine più basso (che rappresentano le basse frequenze spaziali), in quanto, per le proprietà della DCT, sono più importanti ai fini della sintesi dell'immagine, in quanto il sistema visivo umano percepisce meglio le basse frequenze spaziali rispetto alle alte frequenze.

• mweqCodifica entropica ed eliminazione delle ridondanze di tipo statistico tramite mwegcodifica RLE e mwewcodici di Huffman; la componente continua della DCT, invece, è codificata in mwfaDPCM (mwfqDifferential pulse-code modulation).

Il mwgafattore 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.

Esempio di immagine compressa con l'algoritmo standard a diverse qualità:

Come si può notare, il miglior rapporto qualità/dimensione si ha con valore intorno al 90%. È inoltre immediatamente osservabile come, all'aumentare del livello di compressione, compaiano mwnwartefatti sempre più evidenti dal punto di vista visivo. Tra questi, il più tipico per il formato JPEG (come per tutti i formati che si basano sulla DCT) è la quadrettatura, o "blocking"; oltre ad esso si verificano fenomeni di "ringing" (mwoafenomeno di Gibbs) e "blurring", o "blur" (sfocatura).

JPEG è l'algoritmo più diffuso per la memorizzazione di fotografie. È inoltre molto comune su mwowWorld Wide Web.

Non è invece adatto per disegni geometrici, immagini al tratto e a colori uniformi, testo o icone, impieghi per i quali sono di impiego più comune i formati mwpqPortable Network Graphics (PNG) e mwpgGraphics Interchange Format (GIF).

Non possiede la possibilità di generare immagini animate

Nuovi metodi lossy, in particolare quelli basati sulle DWT (Discrete mwqgWavelet Transform), garantiscono migliori risultati in alcuni casi.

Il comitato JPEG ha creato un nuovo standard basato su wavelet, mwraJPEG 2000, con la prospettiva di sostituire nel tempo lo standard JPEG.

cite-note-0-11. ↑ mwtwmwuamwuqDCT-History_How I Came Up with the Discrete Cosine Transform | Data Compression | Applied Mathematics | Prova gratuita di 30 giorni, su mwugScribd. mwuwURL consultato il 18 maggio 2020.

cite-note-22. ↑ mwvw(mwwamwwqEN) Robert Lemos, mwwgmwwwFinding patent truth in JPEG claim, su mwxaCNET. mwxqURL consultato il 18 maggio 2020.

cite-note-33. ↑ mwyqmwygmwywLucide del corso di Elaborazione Elettronica di Immagini II presso l'università di Trieste (mwzamwzqPDF), su mwzgwww2.units.it. mwzwURL consultato il 3 marzo 2017 mw0a(archiviato dall'mw0qurl originale il 4 marzo 2017).

• mw1qImmagine digitale

• mw1wFormato di file

• mw2qGrafica raster

• mw2wElaborazione digitale delle immagini

• mw3qTrasformata discreta del coseno

Altri progetti

• Wikizionario

• Wikimedia Commons

• Wikizionario contiene il lemma di dizionario «JPEG»

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sul JPEG

• (EN) Sito ufficiale, su jpeg.org.

• citereftreccani-itJPEG, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.

• citereflessico-del-xxi-secoloJPEG, in Lessico del XXI secolo, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 2012.

• citerefbritannica-com(EN) JPEG, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

• citereffoldoc(EN) Denis Howe, JPEG, in Free On-line Dictionary of Computing. Disponibile con licenza mw5aGFDL

• mw5g(EN) Formato file JFIF (PDF), su w3.org.