هرآنچه باید از فرمت JPEG بدانید

JPEG چگونه یک عکس را فشرده می‌کند؟

JPEG از یک تکنیک تبدیل کسینوسی گسسته برای فشرده‌سازی عکس‌ها استفاده می‌کند. این همان روش فشرده‌سازی است که در بسیاری از انواع مختلف رسانه‌ها، از جمله تصاویر دیجیتال، ویدیو و صدا استفاده می‌شود. از آنجایی که نور و صدا در طبیعت به صورت امواج وجود دارند، منطقی است که استفاده از کدگذاری فرکانسی بهترین راه برای پردازش این نوع داده‌ها باشد.
فشرده‌سازی JPEG فرکانس‌هایی را که برای چشم انسان مهم‌تر هستند، ترجیح می‌دهد. از آنجایی که چشم به تغییرات فرکانس بالا حساسیت کمتری دارد، آن نواحی نمایش‌های کمتر دقیقی را حفظ می‌کنند و یک بلوک ۸ در ۸ پیکسلی برای تقسیم یک تصویر به مناطقی با رنگ‌ها و روشنایی مشابه استفاده می‌شود.

اطلاعات گاهی اوقات می‌توانند بدون هیچ اتلافی فشرده شوند، مانند زمانی که از فرمت محبوب ZIP برای ارسال بسته‌های آرشیو شده فایل‌ها از طریق اینترنت استفاده می‌شود. این می‌تواند به طور قابل توجهی اندازه اسناد و سایر فایل‌های خلوت را که مقدار زیادی داده تکراری دارند، کاهش دهد. از طرف دیگر، عکس‌ها معمولاً به طور متراکم با اطلاعات منحصربه‌فردی پر شده‌اند که شکستن آنها به اجزای تکراری برای فشرده‌سازی بدون اتلاف، دشوار است.

به همین دلیل است که برای دستیابی به فایل‌های به طور چشمگیری کوچکتر، به فشرده‌سازی با اتلاف نیاز است. در حالی که هنگام از حالت فشرده خارج کردن یک برنامه یا سند، هیچ تغییری قابل تحمل نیست، تغییرات بصری در یک تصویر ممکن است تفاوت قابل درک کمی ایجاد کند. این ایده پشت JPEG است – کاهش اندازه فایل با حداقل تأثیر بر کیفیت تصویر هنگام استفاده برای به اشتراک‌گذاری عکس‌ها برای مشاهده.

چرا JPEG اینقدر محبوب است؟

اینترنت اولیه با استانداردهای مدرن فوق‌العاده کند بود. تصاویر بر حسب کیلوبایت اندازه‌گیری می‌شدند، نه مگابایت. مودم‌های دیال-آپ اولیه که برای اینترنت استفاده می‌شدند، نرخ داده ۵۶ کیلوبیت بر ثانیه داشتند. این بدان معناست که یک عکس JPEG ده مگابایتی حداقل ۲۳ دقیقه برای دانلود کامل نیاز داشت. واضح است که ابعاد تصویر برای به حداقل رساندن اندازه فایل و جلوگیری از صرف چندین دقیقه زمان برای انتظار برای نمایش محتوای یک صفحه، بسیار محدود بود. بسیاری از صفحات وب تقریباً به طور کامل به متن متکی بودند.

سرعت اینترنت به طور قابل توجهی افزایش یافته است اما وضوح تصاویر و مقدار کد مورد نیاز برای نمایش یک وب‌سایت مدرن نیز افزایش یافته است. به این واقعیت اضافه کنید که JPEG عمیقاً در استانداردهای اینترنت تعبیه شده است و به راحتی می‌توان فهمید که چرا دهه‌ها بعد هنوز هم فرمت غالب است. جایگزین‌هایی وجود دارد و در آینده نزدیک، JPEG ممکن است شروع به جایگزینی با یک فرمت کارآمدتر کند.

JPEG چقدر فضا صرفه‌جویی می‌کند؟

مقدار فضای صرفه‌جویی شده با استفاده از تصاویر فشرده JPEG به جای یک فایل RAW یا TIFF بسیار زیاد است، به ویژه با در نظر گرفتن سرعتی که تصاویر در اینترنت آپلود می‌شوند. هرگونه کاهش در اندازه فایل و پهنای باند برای یک عکس واحد را می‌توان در صدها میلیون ضرب کرد، زیرا این تعداد تصاویری است که روزانه در رسانه‌های اجتماعی به اشتراک گذاشته می‌شود. حتی در استفاده شخصی، JPEG می‌تواند مقدار فضای ذخیره‌سازی مورد استفاده را تا ۹۰٪ کاهش دهد.

معایب استفاده از JPEG

هدف از یک تصویر JPEG در تعیین اینکه آیا فرمت مناسبی برای استفاده است یا نه، بسیار مهم است. از آنجایی که JPEG برای ذخیره عکس‌ها بهینه شده است، تمایل دارد داده‌های فرکانس بالا را با شدت بیشتری فشرده کند.

در مقایسه، تصاویر تولید شده توسط کامپیوتر می‌توانند به طور غیرطبیعی واضح با مقدار زیادی جزئیات دقیق باشند. یک صفحه متن یک مثال عالی است. استفاده از فشرده‌سازی JPEG روی اسکرین‌شات‌ها ایده بدی خواهد بود زیرا نمی‌تواند داده‌ها را به خوبی بدون اضافه کردن تعداد زیادی آرتیفکت (مصنوعات تصویری) فشرده کند.

یکی از معایب اصلی فشرده‌سازی JPEG، آرتیفکت‌ها در تصویر حاصل است.
بدتر از آن، اگر یک تصویر JPEG ویرایش و دوباره در فرمت JPEG ذخیره شود، آرتیفکت‌های فشرده‌سازی با تصاویر پیکسلی و نویز بلوکی شکل که به طور فزاینده‌ای آشکار می‌شوند، به جمع شدن ادامه خواهند داد.

از دست دادن نسل دیجیتال که از طریق چرخاندن و ذخیره با اتلاف یک JPEG تا ۲۰۰۰ بار دیده می‌شود.

برای به حداقل رساندن مشکلات از دست دادن نسل، تصاویر در حالت ایده‌آل باید قبل از استفاده از فشرده‌سازی JPEG در مرحله نهایی برای خروجی گرفتن یک فایل آماده وب، به صورت بدون اتلاف ویرایش شوند.
در نهایت، تصاویر JPEG از شفافیت (transparency) پشتیبانی نمی‌کنند.

جایگزین‌های JPEG: JPEG 2000، HEIC و WebP

JPEG فرمت تصویر پیشرو در اینترنت است و تقریباً هر دستگاه مدرنی از ذخیره و مشاهده تصاویر با این کدگذاری پشتیبانی می‌کند. کارایی آن چندین سال پیش پیشی گرفته شد، اما برای هر فرمت جدیدی دشوار است که پشتیبانی کافی برای به اندازه JPEG فراگیر شدن را به دست آورد.
WebP به عنوان یک رقیب جدی برای سلطه JPEG ظهور کرده است.

JPEG 2000 یک استاندارد جدیدتر JPEG است که در سال ۲۰۰۰ تکمیل شد.
اپل HEIC را در سال ۲۰۱۷ به عنوان فرمت اصلی عکس برای آیفون معرفی کرد.

پسوندهای فایل متعدد JPEG: فقط .jpg نیست

فایل‌های JPEG معمولاً پسوند فایل .jpg دارند، با این حال، .jpeg نیز غیرمعمول نیست. پسوندهای دیگر شامل .jpe، .jif، .jfif و .jfi هستند. همه اینها دقیقاً یکسان هستند.

چه کسی JPEG را ساخت و چرا؟

JPEG به عنوان یک استاندارد تصویر دیجیتال توسط گروه مشترک کارشناسان عکاسی در سال ۱۹۹۲ نهایی شد. این کمیته مشترک بخشی از سازمان‌های استانداردهای بین‌المللی بزرگتر، ISO/IEC و ITU-T است. کار بر روی استانداردسازی گرافیک‌های با کیفیت عکاسی در سال ۱۹۸۳ آغاز شد. الگوریتم فشرده‌سازی DCT در هسته JPEG و بسیاری از فرمت‌های رسانه‌ای دیگر توسط نصیر احمد، یک مهندس برق و دانشمند کامپیوتر، توسعه یافت.

لوگوی گروه مشترک کارشناسان عکاسی، خالقان فرمت JPEG.

نتیجه‌گیری

اگر می‌پرسید فرمت JPEG چیست، باید بدانید که این فرمت به یک اندازه هم فوق‌العاده و هم وحشتناک است و اینکه کدام طرف غالب شود، تا حد زیادی در کنترل کاربر است. اگر هوشمندانه استفاده شود، JPEG می‌تواند از هدر رفتن منابع جلوگیری کند. اما اگر مراقبت نشود و از فرمت سوءاستفاده شود، عکس‌های حاصل یکپارچگی خود را از دست خواهند داد.
عکس‌های اصلی بهتر است در یک فرمت با وفاداری بالاتر ذخیره شوند و برای تصاویر مهم، باید یک فرمت فشرده نشده را در نظر گرفت زیرا بیشترین آزادی را برای استفاده از آن عکس‌ها به روش‌های مختلف در آینده فراهم می‌کند.