Apple a décidé d’adopter un nouveau format pour remplacer le vénérable JPEG (créé en 1992), et bien que le géant américain ne soit pas un acteur du marché des reflex, ses décisions sont souvent suivies par d’autres constructeurs. Mais quelle est la technologie qui se cache derrière le HEIF et quels sont ses avantages par rapport au JPEG ? Voici toutes les explications.

Pour commencer

Pourquoi autant de formats d’image ?

A priori, une image, c’est simple : il s’agit d’un tableau de pixels avec une valeur pour le rouge, le vert et le bleu. Alors à quoi bon autant de formats de fichiers différents ? En fait, un format de fichier image contient deux choses : l’image principale (le tableau de pixels) et des métadonnées : dans le cas d’une photo, il s'agit sont souvent d'une miniature de l’image, ainsi que des informations sur la prise de vue, l’appareil utilisé, etc.

Pourquoi compresser ?

Le stockage du tableau de pixels varie grandement d’un format à l’autre. Certains formats stockent les pixels "bêtement", sans essayer de réduire la quantité d’information : une image toute noire sera aussi volumineuse qu’une image avec un contenu. La plupart des formats proposent au minimum une compression sans perte, voire une compression avec perte.

La compression sans perte correspond à remarquer la redondance de l’information dans l’image. Il vaut mieux retenir "une image de X pixels par Y pixels, toute noire" qu’un grand tableau de 0.
La compression avec perte part du principe que certaines modifications sont tolérables et difficilement détectables à l’œil. À partir de cette hypothèse, seule la partie la plus importante visuellement est conservée.

La compression a de nombreux avantages pour le stockage des données (moins de besoins en carte mémoire, en disque dur…) et le transfert d’information. Son principal inconvénient est la quantité de traitement nécessaire à la compression et la décompression, ainsi que les éventuels artefacts créés par le processus.

Le HEIF, en détail

D’où vient le HEIF ?

Le HEIF ou High Efficiency Image File ("fichier image haute efficacité" en français) a été inventé et développé par le groupe d’experts techniques MPEG chargé de l’établissement de normes pour les fichiers vidéos (le MP4, créé en 2003), photos et audio (MP3, par exemple).
Le HEIF a été développé en parallèle du HEVC pour la vidéo à partir de 2013.

La compression HEIF

En JPEG, la compression se fait sur des blocs de 8 x 8 pixels, en utilisant une transformation mathématique (transformation en cosinus discrète) pour ne conserver que la part la plus importante de chaque bloc.

L’apport de la compression utilisée par le HEIF par rapport au JPEG est double :
• les blocs de compression peuvent être plus gros, jusqu’à 64 x 64 px, ce qui permet de mieux compresser les images de très grandes dimensions ;
• la taille de ces blocs est variable (de 8 x 8 à 64 x 64) et s’adapte au contenu de l’image. Contrairement aux précédentes technologies, la répartition des blocs peut se faire de manière non symétrique.

L'asymétrie des blocs offre une plus grande adaptabilité à chaque image (source IEEE Consumer Electronics Magazine, 2012).

Qualité d’image en HEIF

Comme tout nouveau format d’image, le HEIF promet de compresser beaucoup sans perte de qualité. Selon les tests de ses concepteurs, l’avantage est considérable en effet, même si la définition de "qualité équivalente" n’a pas de métrique scientifique absolue.

Taux de compression du HEIF par rapport aux versions JPEG, à qualité équivalente.

En y regardant de plus près, à compression modérée, le HEIF fait beaucoup mieux que le JPEG en ce qui concerne les artefacts près des zones de fort contraste, ainsi que dans les cas de dégradés. Les rares reproches qu’on pourrait adresser à ce type de compression proviennent de la perte des textures les plus fines.
Lorsque la compression est plus importante, le HEIF ne fait pas de miracles pour autant. Compresser une image au maximum donne de très mauvais résultats, en particulier dans les dégradés.

Compression 28Compression 51
Compression 28 - LaserCompression 51 - Laser

Métadonnées du HEIF

Le HEIF permet de stocker beaucoup d’informations annexes à l’image proprement dite. C’est probablement sa plus grande force et ce qui le différencie du BPG, inventé en 2014 par le français Fabrice Bellard, utilisant par ailleurs la même méthode de compression.

Plus spécifiquement, le HEIF permet de joindre à l’image :
• une miniature qui peut prendre la forme d’une séquence animée d’images ;
• des images contenant de l’information complémentaire : une carte de profondeur ou une multi-exposition ;
• des informations d’orientation permettant une création rapide d’un aperçu en fonction de la rotation souhaitée ;
• des informations sur le recadrage.

Surtout, le HEIF se veut plus ouvert à de possibles évolutions des technologies de compression, ainsi qu'à de nouveaux usages.

Comparaison des différents formats (source Nokia)

Adoption…

Le HEIF n’est pas le premier format à tenter de remplacer le JPEG. Nombre des remplaçants proposés ont échoué, au premier rang duquel le JPEG2000.

Le HEIF est-il un bon format ? Certainement, tout comme de nombreuses alternatives au JPEG. Mais malheureusement, l’adoption d’un format par le grand public se fait rarement sur des critères techniques.

Les principaux avantages du HEIF pour s’imposer

En premier lieu, le HEIF est particulièrement adapté à des utilisations mobiles (rotation ou adaptation à différentes tailles d’écran). On peut estimer que le faible volume des images compressées contribuera à fluidifier la navigation internet.

De plus, l'un des atouts du HEIF réside dans sa capacité à embarquer des images supplémentaires. Dans le cadre d’une démocratisation des doubles capteurs photo pour les smartphones, il est possible d’imaginer de nombreuses nouvelles possibilités pour ce format, notamment une sélection de la profondeur de champ a posteriori pour les images, voire une sélection du focus a posteriori. Les possibilités de stocker de multiples images pourraient permettre aussi de gérer au mieux la dynamique d’une scène ou bien de sélectionner l’image la plus nette dans une rafale. Les applications ne manquent pas.

Enfin, un dernier point positif du standard HEIF, c’est qu’il est évolutif. Il est en effet possible de changer le processus de compression sans changer le format. Autrement dit, le HEIF pourrait être mis à jour techniquement sans que le format ne soit changé.

Les points bloquants

Premièrement, les ordinateurs/téléphones/télévisions actuels ne sont pas équipés d’un outil permettant de lire une image HEIF. Nous vous avons proposé quelques images HEIF à ouvrir et à l’heure actuelle, il n’est presque pas possible de les lire. À ce jour, le site jpgtoheif est le seul à proposer un lecteur HEIF en ligne.

Deuxièmement, de nombreux systèmes ne peuvent pas être mis à jour (télévision, systèmes plus supportés par les fabricants), ce qui va retarder l’adoption du format.

Troisièmement, le HEIF dépend de plusieurs brevets et est donc soumis à des royalties. Autrement dit, les logiciels libres ne le supporteront pas dans les années à venir. À l’inverse, le BPG qui propose la même technologie de compression est libre et des convertisseurs gratuits sont déjà disponibles.

Enfin, quatrièmement, l’adoption par Apple du standard est un grand pas en avant, mais ce n’est pas forcément la preuve que le format sera accepté. Apple a par exemple déjà remplacé le MP3 au profit du AAC sans provoquer pour autant la mort du MP3.

En somme, le HEIF propose indéniablement de vraies avancées par rapport au JPEG qui, vieux d’un quart de siècle, est de moins en moins adapté aux usages modernes. Mais il est peu probable que ce nouveau format remplace purement et simplement le JPEG dans les années à venir, et la cohabitation du JPEG et du HEIF sera sans doute longue.

Voir aussi

Timothée Cognard

Ingénieur en Optique de formation, photographe de coeur... Collectionneur compulsif de focales fixes. Ses publications 

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