Vi förklarar JPEG

För den som har koll på det digitala kommer det inte som någon direkt chock att filstorlek och bildkvalitet i det närmaste kan likställas med varandra. Men ändå är detta inte hela sanningen. I grund och botten beror allt egentligen på vilket sätt som filens eller bildens information har sparats på.

Jpeg står för Joint Photographic Experts Group, efter den kommitté som skapade filformatet 1986. 1994 blev formatet jpeg, eller jpg, en bildformatsstandard som flitigt började användas i alla möjliga program. Formatet blev snabbt populärt eftersom det kunde minska filstorlekarna till en tiondel av originalfilen. Men det fanns en hake.

Ändrar filinformationen

Minskning av filstorlekar, eller komprimering, kan ske på flera olika vis, genom olika matematiska algoritmer. I dag brukar man tala om två olika typer av komprimering: icke-förstörande (felfri) och förstörande (degraderande). Skillnaden mellan dessa är att man med den första, icke-förstörande komprimeringen kan arrangera om bildinformationens ettor och nollor så att dessa tar mindre plats.

Ett exempel på detta skulle kunna vara att göra om texten JAAAAA till J5A där de fem A:na ersätts med siffran 5 och endast en bokstav A efter – vilket tar mindre plats eftersom man använder färre bokstäver. På så vis kan man utan problem göra om J5A till vad det var innan, och det blir exakt likadant som det var då.

Den andra komprimeringstypen som är den som vi ser hos jpeg-formatet, är så kallad förstörande komprimering. Här arrangerar man också om bildinformationen så att ettor och nollor tar mindre plats, men med skillnaden att man inte kan få tillbaka exakt de data som bildfilen hade från början, utan bara ungefär.

I samma exempel som innan så skulle JAAAAA exempelvis kunna komprimeras till JA – vilket är rätt snarlikt originalet men ändå inte riktigt samma –men tar mindre plats än J5A. Problemet här är att man med JA har kastat bort alla möjligheter att hitta tillbaka till ursprunget: JAAAAA.

Kort sagt – information som bedöms vara onödig kastas bort.

Komprimeringen beror på bilden

Bilder sparade i jpeg-formatet använder sig alltså av en förstörande typ av komprimering (den intresserade kan googla på diskret cosinustransform eller dct). Nackdelen med detta är att både bildens pixlar och filens ettor och nollor alltid ändras mot originalfilen, vilket ger upphov till en kvalitetsförlust. Hur stor förlusten är, eller om den ens är synlig, är upp till användaren själv att bestämma.

När man tittar på hur själva komprimeringen fungerar på bilden så beror detta på bildens innehåll. Många detaljer och objekt ger en större bildfil eftersom fler detaljer behöver beskrivas och tas hänsyn till. En bild med få skillnader är alltså lättare att komprimera. Samma sak gäller när man tittar på brus – eftersom brus också kan ses som mycket små detaljer i en bild så påverkar också detta hur jpeg-algoritmen komprimerar en bild med mycket brus. Resultatet blir att en bild med lite brus tar mindre plats än en bild med mycket brus.

I stort kan man säga att bilden delas upp i block av 8 gånger 8 pixlar, eller 16 gånger 16 pixlar. Om vi ser detta som en egen bild i sig så blir skillnaderna i ljus och färg mindre bland dessa pixlar än i bilden som helhet. Därför kan dessa block manipuleras matematiskt för att ta mindre plats på hårddisken. Det är också denna block-metod som gör att jpeg inte passar sig perfekt för att spara bilder med raka linjer eller mjuka tonövergångar.

Med fördelar kommer nackdelar

Men givetvis är ingenting gratis. För den som vill spara in på hårddiskutrymmet och manipulera pixelblocken finns ett pris att betala. Fördelen är att du har möjlighet att själv välja hur mycket bildkvalitet du är villig att betala för den minskade filstorleken. När du sparar i jpeg i exempelvis Photoshop, kan du själv välja hur mycket du vill att det matematiska trolleritricket ska slå till mot dina bilder. Väljer du låga värden för kvaliteten när du sparar bilden i jpeg blir den hårdare komprimerad.

En originalbild i okomprimerat tiff-format som tar runt 36 megabyte tar i jpeg i stället runt 900 kilobyte sparad i kvalitet 5. Komprimeringen minskar alltså filstorleken med runt 40 gånger. I kvalitetsläget 1 minskar filstorleken i stället med 120 gånger. Men vill man det?

Svaret är kanske. Sparar man för webben kanske filstorleken är viktigare än kvaliteten, och om ursprungsbilden inte är så högkvalitativ från början så kanske komprimeringen också spelar mindre roll. Men då får man också räkna med möjligheten att råka ut för så kallad blocking, eller jpeg-artefakter, som uppstår i bilden som synliga kvadrater av pixelgrupper som skapats av hård komprimering. En minskad komprimeringsgrad kan däremot motverka dessa fula artefakter.

Med Photoshop finns möjligheten att spara upp till kvalitetsläge 12, något som många är förvirrade över. Men det finns också en förklaring till detta. Med kvalitetsläget 10 ger vår tiff-bild en filstorlek på 3,4 megabyte, med 11 blir filen 5,1 megabyte – och med 12 blir den 8 megabyte. Det hela handlar alltså om att bildkvaliteten i läget 11 eller 12 knappt blir bättre medan filstorleken i stället blir mycket större. Läget 10 är därför tänkt att vara hög och optimal bildkvalitet i förhållande till sin filstorlek.

Jpeg 2000

Framtiden är också komprimerad. Men vi ser att utvecklingen när det gäller bildkomprimering går mer åt det dynamiska hållet. Filkomprimering kommer alltid att vara viktigt, eftersom vi med utvecklingen får allt större filer från våra digitalkameror. År 2000 började en utveckling av det då nästan 15 år gamla jpeg-formatet att ta fart. Det vi såg var Jpeg 2000, eller J2K. Tanken med formatet var att det skulle erbjuda just den dynamik och avvägning som kan behövas när man sparar bilder.

Några fördelar som vi ser hos Jpeg 2000 är möjligheten att spara bilder med icke-förstörande komprimering, att komprimera olika delar av bilden olika hårt, spara genomskinlighet samt att kunna bevara all Exif-information i filen.

Man kan i dag spara och läsa Jpeg 2000 i exempelvis Photoshop, men när vi ser det som en standard i alla våra applikationer och program är fortfarande oklart.