Nel corso del tempo sono stati sviluppati centinaia di formati immagine per il salvataggio di foto e altri elementi grafici, tuttavia la maggior parte di questi formati ha trovato scarsissima diffusione. Al contrario, JPG e PNG sono da decenni i formati grafici in assoluto più importanti (in particolare in ambito web). Entrambi hanno vari vantaggi e svantaggi.
Alcuni formati immagine più recenti, come HEIF per le foto e WebP per gli elementi grafici, stanno incontrando un apprezzamento crescente, tuttavia la loro diffusione non è ancora paragonabile a quella dei formati JPG o PNG.
JPEG è il più comune formato grafico per le foto. La compressione dell’immagine utilizzata da questo formato è stata definita nel 1992 nella norma ISO/IEC 10918-1. Il nome JPEG deriva dal Joint Photographic Experts Group che ha sviluppato questo standard. Poiché solitamente le estensioni dei file prevedono solo tre caratteri, come estensione per i file immagine è stata concordata la sigla JPG.
Il PNG è un formato grafico che risulta adatto in particolare per grafiche pixel, screenshot e loghi. Il formato PNG, la cui sigla significa Portable Network Graphics, è stato sviluppato da un gruppo di lavoro del World Wide Web Consortium (W3C) a partire dal 1994 e in seguito sancito nello standard ISO/IEC 15948:2003.
Il PNG lavora senza perdita e permette di definire diverse profondità cromatiche e tavolozze di colori flessibili. Il PNG è stato sviluppato anche allo scopo di creare un’alternativa gratuita al formato GIF vincolato all’acquisto di una licenza: come il GIF, infatti, anche il PNG supporta un canale alfa per definire nell’immagine aree trasparenti che, tra le altre cose, sono necessarie per creare loghi e icone per siti web e app.
Al contrario del GIF, in cui soltanto uno dei 256 colori possibili può essere trasparente, il PNG offre un vero e proprio canale alfa che permette anche aree semitrasparenti, ad es. per realizzare dissolvenze.
La regola di base è la seguente: tanto maggiore è il rapporto di compressione di una foto JPG, quanto peggiore è la qualità. Nei programmi di elaborazione di immagini, la compressione viene indicata come un valore della qualità: un valore di 100 corrisponde a una qualità al cento percento senza compressione.
A questo riguardo, non esiste un rapporto lineare tra il grado di compressione e le dimensioni del file. Già a basse compressioni, in cui la qualità è ancora molto elevata, è possibile ottenere riduzioni significative delle dimensioni dei file.
La foto raffigurata, ad esempio, ha una dimensione non compressa di 22,16 MB con una risoluzione di 4.000 x 1.936 pixel. Già al livello di qualità 95 raffigurato, la compressione JPEG porta le dimensioni del file a 1,25 MB. Nella maggior parte delle fotocamere e degli smartphone, 95 è l’impostazione standard della qualità per il salvataggio di foto in formato JPG.
La compressione al livello di qualità 60 riduce le dimensioni del file a 194 KB, ossia il 15 percento circa rispetto al livello di qualità 95. Nell’immagine, la differenza è appena percepibile:
Con una compressione maggiore, la qualità dell’immagine appare molto più scarsa a fronte di una riduzione trascurabile delle dimensioni del file. Nel cielo blu della foto esemplificativa, ad esempio, al livello di qualità 25 sono chiaramente riconoscibili artefatti sotto forma di anelli cromatici e il colore non è più uniforme:
In caso di forte ingrandimento, gli artefatti della compressione JPEG sono visibili già a livelli di qualità medi, come mostra l’esempio seguente. Per questo motivo la qualità JPG delle fotografie che si desidera far stampare su carta a definizione molto elevata attraverso i servizi di foto online o nei supermercati dovrebbe rimanere quanto possibile invariata rispetto all’originale.
L’immagine ingrandita mostra che gli artefatti di compressione diventano particolarmente visibili su superfici monocromatiche e in corrispondenza di bordi a elevato contrasto. Per questo motivo il formato JPG non è adatto per le grafiche con aree cromatiche estese, per gli screenshot e per le icone.
A seconda delle prestazioni del sistema e della velocità di trasferimento, la visualizzazione di foto molto pesanti può richiedere un certo tempo. Le foto in JPG sono composte da cosiddetti coefficienti, ossia blocchi di 8 x 8 pixel, che normalmente vengono salvati in successione. L’immagine viene pertanto costruita riga per riga.
Con il JPG progressivo viene dapprima salvato un valore cromatico medio di ciascun coefficiente. In questo modo, in brevissimo tempo è possibile visualizzare un’immagine sfocata con pixel grandi, a cui fanno seguito informazioni cromatiche per un quarto e un sesto di ciascun coefficiente. La qualità della visualizzazione aumenta progressivamente. L’osservatore può tuttavia ottenere sin da subito un’idea dell’immagine, senza dover attendere che quest’ultima venga costruita riga per riga.
I programmi di elaborazione di immagini elaborano ogni singolo pixel di un’immagine presente nel file, vale a dire anche i pixel il cui colore è stato falsato dalla compressione. Se su un’immagine viene applicato un filtro cromatico o un effetto, oppure se l’immagine viene ridimensionata, al successivo salvataggio viene eseguita una nuova compressione e si verifica quindi un peggioramento della qualità.
I contrasti sui bordi o i colori andati perduti non potranno più essere recuperati. Soprattutto se in seguito si tenta di aumentare la nitidezza dell’immagine, gli artefatti di compressione risulteranno accentuati. Tanto minore è il livello di qualità di una foto, quanto più evidenti saranno gli effetti degli interventi successivi sulla qualità. In questo caso, aumentare nuovamente il livello della qualità in un momento successivo non serve a nulla.
Rotazione senza perdita: il formato JPG permette la rotazione senza perdita dell’immagine in passi di 90°. Tuttavia, questa funzione deve essere supportata dal programma di elaborazione immagini. In caso contrario la nuova compressione determina perdite di qualità. Alcuni programmi consentono anche di eseguire tagli perpendicolari senza che l’area tagliata venga nuovamente compressa al momento del salvataggio.
In qualunque tipologia di documentazione relativa a programmi informatici è necessario fare ricorso a screenshot di finestre Windows o di app per smartphone. L’ideale è creare questi screenshot in formato PNG, opzione peraltro già preimpostata in quasi tutti i programmi per screenshot. Anche gli smartphone Android, ad esempio, salvano gli screenshot automaticamente in formato PNG.
Gli screenshot sono realizzati con linee diritte e ben definite, con contrasti nitidi e superfici monocromatiche, senza sfumature. Tutte queste caratteristiche sono grandi punti deboli del formato JPG. I seguenti screenshot di una finestra di dialogo di Windows 10 mostrano la differenza tra il formato JPG e il formato PNG.
La differenza di qualità tra JPG e PNG risulta particolarmente evidente quando le immagini vengono ingrandite. Lo screenshot seguente mostra gli artefatti del formato JPG nell’area della tavolozza di colori e attorno alle lettere nere su sfondo bianco.
Tra i formati JPG e PNG esistono numerose differenze. Entrambi i formati presentano vantaggi e svantaggi, riassunti nella tabella seguente.
| JPEG | PNG | |
|---|---|---|
| Compressione | Con perdita, impostabile | Senza perdita |
| Dimensioni dei file | Molto ridotte, a seconda della compressione | Nettamente maggiori rispetto al JPG |
| Colori | 16,7 milioni | Fino a 16,7 milioni, possibili anche minori profondità di colore per limitare le dimensioni dei file. |
| Visualizzazione progressiva | Sì | No |
| Trasparenza | No | Sì, con canale alfa |
| Elaborazione senza perdita | Rotazione 90° e tagli, se supportati dal programma | Sì |
| Metadati nell’immagine | Standard EXIF e IPTC | Possibili, ma non standardizzati (non leggibili da tutti i programmi) |
| Posizione GPS nell’immagine | Possibile a seconda delle funzioni della videocamera | No |
| Salvataggio automatico sullo smartphone | Foto | Screenshot |
| Dimensioni massime dell’immagine | Lato più lungo: 65.535 pixel | A seconda del sistema, in teoria illimitate |
Sono stati fatti ripetuti tentativi di ampliare i due noti formati immagine JPG e PNG. Finora, tuttavia, nessuno di questi formati alternativi è riuscito a raggiungere il grado di diffusione del JPG o del PNG.
Questo formato, non compatibile con l’originale JPEG, consente una migliore compressione a pari livello di qualità o compressione senza perdita. Alcune aree dell’immagine, più ricche di dettagli, possono essere visualizzate con una qualità migliore rispetto alle aree meno importanti. Sono possibili più di 8 bit per canale colore e dimensioni dell’immagine molto più grandi.
Per la visualizzazione è possibile scegliere tra diverse modalità di progressione e i metadati possono contenere qualunque informazione in formato XML. Le possibili estensioni dei file sono: .jp2, .j2k, .jpf, .jpg2, .jpx, .jpm. Nonostante i numerosi vantaggi, il JPEG 2000 non è finora riuscito a soppiantare il classico JPEG.
Il JPEG Network Graphics (JNG) amplia il formato JPEG di un canale alfa che può essere integrato senza perdita sotto forma di flusso di dati PNG.
Il formato Animated Portable Network Graphics (APNG) aggiunge al formato PNG le animazioni, analogamente a quanto possibile con il formato GIF.
Amplia il formato PNG aggiungendo livelli di immagine (layer) e layout multipagina. Questo formato è stato utilizzato solo dal programma Microsoft Picture It! (ora interrotto) e non è riuscito ad affermarsi.
Il formato JPG è stato sviluppato per le foto e, per questo, dà il meglio di sé in quest’ambito. Soprattutto le immagini di panorami o persone non mostrano quasi alcun artefatto da compressione. Grazie alle ridotte dimensioni dei file, il formato JPG è ideale per creare le immagini destinate ai siti web. Qualche artefatto è visibile soltanto nelle fotografie di prodotti molto dettagliate e con bordi ben definiti. Anche la rimozione dello sfondo per l’isolamento di oggetti all’interno di fotografie di prodotti viene resa più difficoltosa dalla compressione.
Il formato PNG è ideale per tutti i tipi di elementi grafici in cui sono presenti bordi definiti e superfici monocromatiche. Lo stesso vale per gli screenshot e per la conversione di grafiche vettoriali in grafiche raster nei sistemi che non sono in grado di rappresentare grafiche vettoriali. Il canale alfa consente di impostare aree dell’immagine trasparenti, particolarmente importanti per creare icone per app e siti web.
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