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CLICK HERE FOR AN MORE UP TO DATE AND BANNER FREE VERSION David GLAUDE e-mail : glu@who.net Bruxelles, le 13 août 1996 Diplôme d’Etude Spéciale en Télématique et Organisation Examen de "Bureautique, télématique et organisations" Kaivers Evolution des formats graphiques utilisés dans le World Wide WebIntroductionLe World Wide Web est un enfant de l’internet. Il est composé de textes, d’images et de liens entre des pages contenant ces images et ces pages. Le principe même d’hypertexte n’est pas nouveau, l’utilisation de fichiers graphiques dans un hypertexte est un pas qui avait déjà été franchi. Ce qui est original, c’est que l’hypertexte se fait sur un mode client/serveur et que les pages, et même leur contenu, peuvent se trouver réparties sur plusieurs serveurs n’importe où sur l’internet. Le World Wide Web des origines ne ressemble pas à celui qui existe actuellement, et de nombreux changement sont encore à prévoir. Les sociétés commerciales se battent à coup de nouveaux gadgets rajoutés aux protocoles existants. Une évolution rapide dans un milieu en forte concurrence n’est pas propice à l’établissement de normes. Tous les gadgets rajoutés au cours du temps n’ont pas résolu un des problèmes de base qui est l’absence d’un format de fichier graphique réellement adapté aux besoins du World Wide Web. Un événement au départ indépendant du World Wide Web à poussé au développement d’un nouveau format graphique prometteur. Nous allons présenter les caractéristiques souhaitées pour un format graphique adapté au World Wide Web. Ensuite, nous présenterons les formats utilisés actuellement sur l’internet (GIF et JPEG) en insistant sur les originalités et les particularités. Enfin, nous décrirons plus en détail ce nouveau format graphique appelé PNG et nous expliquerons en quoi il répond à une partie des attentes du World Wide Web. Nous conclurons sur l’évolution probable des formats graphiques sur l’internet et sur les difficultés liées à cette évolution. Caractéristiques souhaitées d’un format graphique pour le World Wide WebNous allons essayer de distinguer les caractéristiques répondant au besoin du World Wide Web des autres caractéristiques que devraient avoir tous les formats graphiques en général. Caractéristiques spécifiques au besoin du World Wide Web.
Caractéristique propre au succès d’un format graphique
Le format GIFIntroductionLe format GIF (Graphics Interchange Format) a été l’un des plus utilisés dans le grand public. En effet, il offrait, à l’époque des premières cartes vidéo VGA, la possibilité de transmettre des images couleurs avec jusqu’à 256 couleurs et ce avec un très bon taux de compression. Il a été très utilisé sur tous les BBS du monde et en particulier sur Compuserve qui en est "l’inventeur". HistoireEn 1987, la première version du format GIF (GIF87a) est née. Ce format a été développé à l’origine par les équipes de Compuserve. Très vite ce format est devenu un standard pour l’échange d’images en particulier sur les réseaux. En 1989, un nouvelle version du format GIF (GIF89a) est introduite. Elle rajoute un certain nombre de possibilités au format précédent. En 1995, la société Unisys, après avoir découvert qu’elle possède un brevet sur l’algorithme de compression et décompression utilisé dans le format GIF, décide de défendre ses droits sur cet algorithme. La société Compuserve qui ne connaissait pas l’existence de ce brevet arrive à un accord avec la société Unisys : toute société développant un programme capable de coder ou décoder un fichier GIF devra, si elle en fait un bénéfice, obtenir une licence de la part de Compuserve. Cette licence oblige à redistribuer à Compuserve un pourcentage sur les ventes de ce produit. A charge en suite à Compuserve d’acquitter une partie de la somme à Unisys. Pour les programmes distribués gratuitement, leurs auteurs devront payer un seule fois la somme de un dollar Compuserve. Caractéristiques principalesLe format GIF se base sur la présence d’une palette de couleurs. Cette palette peut contenir un maximum de 256 couleurs. Les pixels de l’image sont ensuite encodés sur un byte et font référence à une des couleurs entrées dans la table. Les bytes contenant l’information de couleurs sont compressés en utilisant l’algorithme LZW (Lempel-Zif-Welch) que l’on sait maintenant faire l’objet d’un brevet. Le format GIF87a permet également l’entrelacement des données graphiques et le positionnement d’une image dans un écran logique. Améliorations de la version GIF89aLa version 89 du format de fichier apporte quelques extensions à la version précédente. Malheureusement, ces améliorations se font au coût d’une incompatibilité avec la version précédente du format. En effet, la signature du format ayant changé, les applications capables de travailler avec le format GIF87a ne sont pas capables de reconnaître le format GIF89a, et ce même si le fichier n’utilise pas les extensions du nouveau format. Les nouvelles extensions sont :
D’autres extensions existent mais elles ne sont pas implantées dans de nombreux décodeurs (y compris le Navigateur de Netscape) : affichage de lignes de texte, attente d’un input de l’utilisateur et spécification sur comment doit être supprimée une image après avoir été affichée. GIF TransparentLa possibilité offerte par la version 89 de GIF de définir une couleur comme transparente permet d’afficher des images sur un fond sans que celles-ci ne soient forcément rectangulaires. Malheureusement, cette possibilité est assez limitée, en effet, il s’agit en effet d’une transparence tout ou rien. Animation GIFLa possibilité de contenir plusieurs images dans le même fichier, déjà présente dans le format version 87, permet déjà de créer des animations. Malheureusement, ces animations ne peuvent pas être effectuées en boucle. La société Netscape a profité de la possibilité d’ajouter des extensions dans le format version 89 pour ajouter la possibilité d’indiquer le nombre de fois que doit être effectué l’affichage de l’animation. Cette extension commence à être incorporée dans les navigateurs concurrents. Néanmoins, le Navigateur de la société Netscape ne supporte pas entièrement toutes les extensions du format GIF89a. EntrelacementL’entrelacement du format GIF est facultatif, il se fait selon une seule dimension, c’est-à-dire selon les lignes et uniquement les lignes. Il est découpé et transféré en quatre passes. Si l’on numérote les lignes à partir de zéro et que l’on en calcule le modulo 8, alors :
En résumé voici un tableau reprenant un ensemble de huit lignes et indiquant à quelle passe elles sont transmises.
RéférencesLes spécifications exactes des formats GIF87a et GIF89a sont disponibles sur le site de Compuserve : http://www.compuserve.com/. Les informations sur le brevet détenu par UNISYS sont disponibles sur leur site : http://www.unisys.com/. Le format JPEGIntroductionJPEG est l’acronyme pour " Joint Photographic Expert’s Group ". JPEG n’est pas, à proprement parler, un format de fichier graphique, mais plutôt un format de compression d’images. Dans ce document, nous utiliserons le terme JPEG pour référer à ce qui est en fait JFIF (JPEG File Interchange Format). JFIF est apparu comme un standard de facto de l’internet en raison de l’absence de consensus au sein de l’ISO sur la façon de transporter des images compressées avec les algorithmes définis par le JPEG committee. Récemment, les membres de l’ISO JPEG committee semble s’être mis d’accord sur un format de fichier qui s’appellera SPIFF. Etant donné le retard pour l’apparition d’une norme sur un format graphique, il y a peu de chances que celui-ci connaisse un réel succès. Caractéristiques principalesLe format de compression d’images JPEG fait l’objet d’une norme de jure au niveau ISO. La compression JPEG est une compression avec perte. Elle est destinée à stocker des images photographiques acceptant un certain niveau de perte de qualité. La première opération consiste à découper l’image en carré de 64 pixels. Ensuite le signal correspondant à ces pixels fait l’objet d’un transformation de Fourrier. Le signal ainsi transformé fait l’objet d’un filtrage et les fréquences de faible intensité sont effacées. Ensuite, le signal résultant est codé sans perte afin de prendre le moins de place possible. Le travail du décodeur consiste à effectuer la décompression des données et ensuite à effectuer la transformation inverse pour retrouver le signal original. En raison du filtrage effectué par le codeur, et des erreurs d’arrondi, l’image originale ne peut être reproduite sans perte. A l’exception de quelques phénomènes liés aux images contenant des transitions de couleur brutes, l’image rendue est visuellement acceptable pour l’observateur humain. En effet dans tous les phénomènes de reproduction graphique (scannage, impression, ...), il existe des pertes d’informations. Le filtrage effectué par la compression JPEG a été choisi en fonction de la sensibilité de l’œil humain aux variations de couleurs. Le format graphique JPEG ne s’adresse donc qu’aux images de type photographique en truecolor. Les taux de compression atteints sont impressionnants même si de nouveaux algorithmes de compression encore plus performants apparaissent (wavedrop, fractal). L’avenir du format JPEG semble compromis à moyen terme par le succès probable de ces nouveaux algorithmes de compression. En attendant, ce format connaît ses heures de gloire en particulier grâce à sa complémentarité avec le format GIF et à son utilisation sur le World Wide Web. Progressive JPEGLe format de compression JPEG comporte la possibilité de stocker une version à faible résolution d’une image et de progressivement améliorer cette résolution. Cette partie du format est rarement présente dans les programmes travaillant avec le format JPEG en raison de son manque d’intérêt. On se rend compte seulement maintenant des avantages que cette partie du format permet. Cette possibilité se rapproche de l’entrelacement du format GIF, mais il est beaucoup plus doux. Malheureusement, peu de Navigateurs à ce jour supportent ce format et ne sont pas capables de décoder de telles images. Néanmoins, l’intérêt de ce format rend fortement probable son inclusion dans les nouvelles versions de tous les Navigateurs. Comparaison entre GIF et JPEGCes deux formats sont actuellement les seuls formats utilisés pour l’insertion d’images dans les pages du World Wide Web et ils supportent à un certain degré un affichage progressif. De plus, ils souffrent tous deux de problèmes d’implémentation partielle de la part des vendeurs de Navigateurs. Ces deux formats étant totalement différents. Nous pouvons néanmoins les comparer sur base de plusieurs critères pour mettre en évidence leurs différences et leurs usages. On remarquera que ces deux formats sont fortement complémentaires du fait de leurs différences.
Le format à choisir pour insérer un graphique dans une page du World Wide Web dépend donc presque uniquement du type d’image dont on dispose, dessin ou photo. RéférencesUne bonne source d’information sur le format JPEG se trouve sur l’internet à l’adresse suivante : http://www.cis.ohio-state.edu/hypertext/faq/usenet/jpeg-faq/top.html. Existence d’une niche pour un nouveau format graphique.Avec les problèmes de copyright liés au format GIF et l’absence d’un format simple pour le stockage d’images truecolor sans perte, il existe une place pour un nouveau format de fichier graphique. Le format GIF ayant maintenant bientôt 10 ans, de nombreuses évolutions sont apparues dans le domaine de la compression des données et dans les capacités graphiques des ordinateurs. L’expérience acquise permet de concevoir un nouveau format graphique suffisamment souple pour être capable d’évoluer et répondant aux nouvelles exigences de l’affichage de graphiques sur l’internet. Pour toute ces raisons, le format PNG a été développé. Il semble être un bon remplacement pour le format GIF dont il reprend la plupart des caractéristiques et il offre une alternative à JPEG dans le domaine des images truecolor. Le succès de ce format graphique dépendra essentiellement de son acceptation en tant que norme mais aussi, et surtout, de l’existence de librairies pour permettre rapidement son inclusion dans les nouvelles versions des Navigateurs du World Wide Web. Une fois le format bien accepté par les Navigateurs, les outils graphiques pour manipuler ce format suivront. Le format PNGIntroductionLe format PNG a été développé par les utilisateurs de l’internet suite au problème de brevet lié à l’utilisation de l’algorithme de compression utilisé dans le format GIF. PNG est l’acronyme pour " Portable Network Graphics ". Ce format semble très prometteur et bien défini et c’est bien plus qu’un bon remplaçant pour le format GIF. HistoireLe 28 Décembre 1994, Compuserve annonce la nouvelle licence pour l’utilisation du format GIF suite aux discussions passées avec Unisys . La réaction de l’Internet est forte et l’idée du développement d’un nouveau format est dans l’air. Le 7 Février 1996, Compuserve annonce qu’il supporte le format PNG comme base pour son format de fichier graphique GIF24 le successeur de GIF. Le 7 Mars 1996, la neuvième version des spécifications du format PNG sont publiées, toutes les versions suivantes seront compatibles. Le 23 Février 1996, l’IETF (Internet Engineering Task Force) publie la spécification du format PNG comme un " Internet Draft ". Le 1 Juillet 1996, la spécification du format PNG est déposée comme une " Proposed Recommendation " auprès du World Wide Web Consortium (W3C). L’histoire continue et normalement, la spécification du format PNG fera l’objet d’un " Request For Comment " (RFC) de la part de l’IETF et fera l’objet d’une " Recommendation " de la part du W3C. En moins de deux ans, le format PNG sera alors passé d’une idée à une norme de l’internet. Caractéristiques principalesAfin de mettre en évidence les caractéristiques principales du format PNG, nous allons reprendre les " Caractéristiques souhaitées d’un format graphique pour le World Wide Web " et pour chacune d’entre elles, indiquer ce que offre le format PNG.
D’autres éléments viennent renforcer l’intérêt de ce format. Il supporte :
EntrelacementL’entrelacement du format PNG est facultatif, il se fait selon les deux dimensions c’est à dire sur les lignes et les colonnes. Il est composé de sept passes. L’image est découpée logiquement en carrés de quatre pixels sur quatre. Chaque passe transmet une partie des pixels de chacun de ces carrés. Le tableau suivant reprend, pour chaque pixel d’un de ces carrés, le numéro de la passe à laquelle il est transmis.
Cet entrelacement permet d’afficher l’image complète à faible résolution alors que 1/64 des pixels de l’image sont transmis. Ensuite, à chaque passe, la résolution est améliorée. Comparaison entre PNG et GIFLe format PNG ayant été créé après le format GIF dans le but avoué de le remplacer, il possède beaucoup d’avantages. Nous nous limiterons à rappeler ou à mettre en évidence ce qu’apporte ce nouveau format :
Comparaison entre PNG et JPEGUne comparaison entre ces deux formats est délicate en raison de leurs différences de principe. En effet, PNG offre une compression sans perte. Même s’il existe, dans le format JPEG, un algorithme de compression sans perte, celui-ci est rarement implémenté. On peut néanmoins comparer JPEG et PNG dans le domaine du stockage d’image en truecolor :
RéférencesToutes les références concernant le format PNG peuvent être trouvées à partir de la " home page " consacrée à ce format : http://quest.jpl.nasa.gov/PNG/. ConclusionIl est difficile d’imaginer que le format GIF va disparaître de la face du World Wide Web, mais son usage a toute les chances de diminuer avec la montée de la popularité du format PNG. Le format GIF reste encore irremplaçable pour les petites animations sur le World Wide Web, en attendant un format similaire à PNG adapté à cet usage (on parle déjà de MPNG). Sur la bataille des images en truecolor, le format PNG a également une grande place à prendre en particulier dans le domaine du stockage d’images devant encore être manipulées. En effet, la compression avec perte de JPEG ne lui permet pas cette utilisation. JPEG reste encore le format le plus adapté pour le stockage d’images truecolor ne devant plus être modifié et ne nécessitant pas une qualité irréprochable. A l’avenir, la compression JPEG pourrait se voir placer au rang de vieillerie avec l’arrivée de nouveaux algorithmes de compression avec perte plus performant. Ces nouveaux algorithmes pourraient facilement être utilisés à l’intérieur du format PNG, celui-ci devenant dès lors capable de répondre à la majorité des attentes en terme de format graphique. Annexe 1 : Lexique
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