O formato JPG ou JPEG desempenha um papel muito importante no meio digital de distribuição de imagens e fotografias, pois é amplamente utilizado em praticamente todos os tipos de trabalhos e criações digitais, tanto para nível básico quanto avançado no mundo profissional.
Antes de tudo, é preciso esclarecer que existem dois tipos de compressão de imagens, o que faz com que muitas pessoas fiquem confusas ao escolher entre os formatos JPG ou JPEG.
Assim como outras tecnologias, apesar disso, ambos os formatos possuem características específicas que podem influenciar na escolha. Por isso, vou explicar de tal forma que as diferenças entre eles fiquem claras.
Objetivo do JPEG/JPG
O Formato JPG e JPEG são dois nomes muito parecidos e com Objectivos final igual, e prevalecendo a compressão de imagens JPEG (Joint Photographic Experts Group) e JPG são, na verdade, equivalentes.
Pois a diferença entre os dois Formato JPG e JPEG reside apenas na nomenclatura: JPEG é o nome completo, e JPG surgiu devido a limitações antigas dos sistemas operacionais, como o Windows, que só permitiam extensões de arquivo com três letras. Por isso, usamos ambos os termos de forma intercambiável.
A princípio, o JPEG foi criado para permitir a compressão de imagens fotográficas com perdas, de tal forma que o tamanho do arquivo é reduzido, contudo, mantendo uma qualidade visual aceitável para o olho humano.
Logo após, o uso se disseminou porque além disso, esse tipo de compressão é extremamente eficiente para imagens fotográficas complexas, com muitos detalhes e cores variáveis.
Por causa de suas vantagens, o JPEG se tornou um dos formatos mais usados na internet e em câmeras digitais, visto que o armazenamento e a transmissão de dados são limitados.
Funcionamento do Algoritmo JPEG
O Formato JPG e JPEG é um algoritmo de compressão com perdas que usa uma combinação de transformações matemáticas para atingir uma redução substancial do tamanho do arquivo. Ele segue os seguintes passos principais:
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Passos
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Descrição
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Conversão de RGB para YCbCr
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Separação da luminância (Y) e crominância (Cb e Cr) para melhor compressão.
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Subamostragem
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Divisão em Blocos 8x8
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Transformada DCT
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Conversão de cores para o espaço de cores YCbCr:
A imagem original, geralmente em RGB, é convertida para o espaço de cores YCbCr. Nesse modelo, a luminância (Y), que contém a maior parte da informação visual perceptível, é separada dos componentes de cor Cb e Cr (crominância).
Isso é importante porque o olho humano é mais sensível à luminância do que à crominância, permitindo que os dados de cor sejam mais comprimidos.
Subamostragem da crominância (Chroma Subsampling):
O JPEG frequentemente reduz a resolução dos componentes de crominância (Cb e Cr) por meio de uma técnica chamada subamostragem (geralmente nas razões 4:2:0 ou 4:2:2).
Assim como em outras técnicas de compressão, essa abordagem aproveita-se do fato de que os detalhes de cor são menos perceptíveis para o olho humano. Por isso, com menos dados de crominância, é necessário armazenar uma quantidade menor de informações.
Divisão em blocos 8x8 e Transformada Discreta do Cosseno (DCT):
O sistema divide a imagem em blocos de 8×8 pixels. Logo após, cada bloco passa pela Transformada Discreta do Cosseno (DCT), que converte os dados espaciais da imagem (valores de pixel) em frequências.
De tal forma que, a DCT transforma a imagem em um somatório de funções de cosseno de diferentes frequências. Por isso, grande parte da energia da imagem (informação relevante) concentra-se em poucos coeficientes de baixa frequência, enquanto as frequências mais altas (detalhes finos) tornam-se menos representativas.
Quantização:
Após a DCT, os coeficientes de frequência são quantizados, ou seja, reduzidos em precisão com base em uma tabela de quantização. Esta tabela determina o quanto cada coeficiente será arredondado ou simplificado.
A quantização é o principal ponto onde ocorre a perda de qualidade no JPEG, pois muitos coeficientes de alta frequência (detalhes sutis) são fortemente arredondados para zero. Isso reduz drasticamente a quantidade de dados necessários para representar a imagem, mas também remove detalhes finos.
Codificação por Entropia (Run-Length Encoding e Huffman):
Após a quantização, os coeficientes restantes são codificados usando uma combinação de Run-Length Encoding (RLE) para zeros consecutivos e Codificação de Huffman para os coeficientes não nulos. Isso melhora ainda mais a eficiência da compressão, eliminando redundâncias.
Aplicações do JPEG/JPG
O Formato JPG e JPEG é amplamente utilizado devido à sua eficiência em balancear qualidade visual e tamanho do arquivo. Suas principais aplicações incluem:
- Fotografia digital: A compressão JPEG é ideal para fotos tiradas com câmeras digitais, pois oferece uma grande variação de cores e detalhes. Por isso, as imagens são suficientemente comprimidas de tal forma que o armazenamento e o compartilhamento ficam mais fáceis, mantendo uma qualidade aceitável.
- Imagens para a web: O JPEG é amplamente usado em websites, visto que permite uma rápida transmissão de imagens com boa qualidade e tamanho reduzido, especialmente em ambientes com largura de banda limitada.
- Redes sociais e compartilhamento de imagens: O JPEG é o formato mais comum para o compartilhamento de fotos em redes sociais, plataformas de mensagens e e-mails, por causa de sua natureza leve e eficiente.
Limitações do JPEG/JPG
Apesar de sua eficiência, o formato JPEG possui algumas limitações:
- Compressão com perdas: Como a compressão é com perdas, sempre há uma diminuição na qualidade da imagem original, especialmente quando o nível de compressão é alto.
- Artefatos de compressão: Quando uma imagem é excessivamente comprimida, artefatos visuais, como blocos quadrados ou distorções nas bordas, tornam-se visíveis. Esses artefatos surgem devido à quantização agressiva e à divisão em blocos.
- Ineficiente para imagens com poucos detalhes ou gráficos: Imagens como logos, ícones, textos e gráficos simples (com grandes áreas de cores planas) não são bem representadas pelo JPEG, já que o algoritmo é mais eficiente para compressão de imagens com alta variação de detalhes e cores. Para essas situações, formatos como PNG ou SVG são mais adequados.
Por que o JPEG/JPG ainda é usado?
- Compatibilidade universal: O JPEG é amplamente compatível com praticamente todos os dispositivos e navegadores, tanto em sistemas antigos quanto modernos. Isso o torna a escolha padrão para muitas aplicações.
- Bom compromisso entre qualidade e tamanho: Mesmo com a compressão com perdas, o JPEG é capaz de oferecer uma qualidade visual suficientemente boa para a maioria dos usuários comuns, ao mesmo tempo em que mantém arquivos pequenos.
- Eficiência para imagens fotográficas: O JPEG foi projetado especificamente para fotos, onde a variação de cores e detalhes é grande. Em muitas situações cotidianas, como redes sociais e galerias de fotos online, o JPEG é mais eficiente em termos de compressão do que outros formatos.
- Desempenho em redes de baixa largura de banda: Para sites e aplicativos que visam alcançar o maior número de usuários possível, o JPEG permite tempos de carregamento rápidos, mesmo em redes mais lentas, sem comprometer drasticamente a qualidade da imagem.
Aqui abaixo está uma tabela com alguns detalhes rápidos sobre o formato JPG e JPEG, para que você possa analisar e perceber como o JPEG é muito bem estruturado.
Por isso, ele ainda é amplamente utilizado como formato de distribuição de imagens. Além disso, sua eficiência e simplicidade contribuem para sua longevidade no meio digital.
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Aspecto
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JPEG/JPG
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Nome Completo
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JPEG: Joint Photographic Experts Group
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Extensões
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.jpeg, .jpg
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Tipo de Compressão
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Compressão com perdas (lossy)
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Transformação de Cores
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Conversão de RGB para YCbCr
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Subamostragem de Crominância
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Frequentemente 4:2:0 ou 4:2:2, reduz a resolução da crominância para economizar espaço.
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Divisão em Blocos
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Imagem dividida em blocos de 8x8 pixels
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Transformação de Frequência
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Transformada Discreta do Cosseno (DCT) para converter a imagem em frequências.
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Quantização
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Reduz a precisão dos coeficientes de frequência, removendo detalhes finos e comprimindo a imagem.
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Codificação
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Run-Length Encoding (RLE) + Codificação de Huffman para compressão de dados.
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Perda de Qualidade
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Sim, devido à quantização (dependendo do nível de compressão).
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Artefatos de Compressão
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Visíveis em altas compressões (blocos e distorções nas bordas).
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Tamanho do Arquivo
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Reduzido, eficiente para fotos e imagens detalhadas.
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Uso Ideal
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Fotografia digital, imagens com alta variação de cores e detalhes.
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Inadequado Para
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Imagens com poucas cores, gráficos simples (ex.: logos, ícones, texto), onde PNG ou SVG são preferíveis.
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Compatibilidade
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Suporte universal (dispositivos móveis, navegadores, câmeras digitais).
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Eficiência
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Excelente para imagens fotográficas; menor eficiência em imagens com áreas de cor sólida.
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Alternativas Modernas
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WebP, HEIC – oferecem melhor compressão sem perder qualidade, mas menos suportados atualmente.
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Por que Ainda é Usado?
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Alta compatibilidade, equilíbrio entre tamanho e qualidade, amplamente adotado e suportado.
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Vantagens
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Boa qualidade visual com tamanhos de arquivo pequenos, rápido carregamento em redes lentas.
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Desvantagens
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Compressão com perdas, presença de artefatos em alta compressão, ineficiente para gráficos.
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Futuros formatos de compressão
Nos últimos anos, novos formatos, como WebP e HEIC, surgiram para substituir o JPEG, pois oferecem melhores níveis de compressão e qualidade.
Contudo, o Formato JPG e JPEG continua relevante por causa de sua ampla adoção, suporte universal e implementação simples.
Além disso, esses novos formatos, como o HEIC, utilizam métodos mais avançados de compressão, visto que são baseados em tecnologias como o High Efficiency Video Coding (HEVC).
Assim como isso, esses métodos permitem uma compressão mais eficiente com menor perda de qualidade. Apesar disso, a transição para esses formatos é gradual, por tanto, é necessário garantir suporte e compatibilidade retroativa.
