Compressão de imagem é uma parte extremamente importante da computação moderna, sendo que quase todas as câmeras fotográficas digitais a usam de alguma forma para deixar os arquivos menores e mais facilmente manejáveis.

Durante a compressão, dados que são duplicados ou que não têm nenhum valor são eliminados ou são salvos em uma forma reduzida, diminuindo em muito o tamanho de um arquivo. Quando a imagem for editada ou exibida, o processo de compressão será invertido.

Há dois fatores nas imagens digitais que tornam a compressão possível. O primeiro é o fator repetição. O segundo é a invisibilidade. A fotografia digital usa ambas as formas.

* Repetição (Compressão reversível): certos padrões nas cores desenvolvem-se ao longo de uma determinada fotografia. Há tipos de compressão que tiram proveito dos padrões repetidos. Infelizmente, a redução do tamanho do arquivo não é muito grande.
* Invisibilidade (Compressão irreversível): com este principio consegue-se uma compressão maior que com o sistema reversível. Fotografias digitais são registros de informações de uma imagem, que evidentemente ocupam espaço, sendo que muitos destes dados não são reconhecidos facilmente pelo olho humano, ou são invisíveis, portanto, sem importância. O olho é muito sensível a variações de brilho e proporcionalmente pouco sensível a variações de cor, especialmente às das freqüências mais altas. Algumas rotinas de compressão tiram proveito deste fator para descartar informações sem sentido.

JPEG (.jpg)

O JPEG (Joint Photographic Experts Group) é projetado para explorar limitações conhecidas do olho humano. JPEG refere-se apenas a uma família de algoritmos de compressão que utiliza o método da repetição e da invisibilidade. Ele sobressaiu sobre os outros métodos e devido à sua ampla utilização na fotografia digital. A única vantagem de se utilizar uma imagem com compressão é a redução do tamanho do arquivo. As outras vantagens são conseqüência desta.

A compressão por JPEG trabalha em três fases principais:
1. Transformação: formatação dos dados da imagem que expressam a variação de cor e do brilho. Este passo é preparatório é crítico para o próximo.
2. Quantificação: é o passo que de fato descarta alguns dados para definir uma imagem menor. A imagem inteira é analisada por áreas de 8 x 8 pixels, que compõem blocos de 64 pixels cada. Por um processo matemático complexo, as variações de cor encontradas nestes blocos são calculadas em uma média, de forma que menos dados são necessários para expressar os valores no bloco (simplificação).
3. Codificação: finalmente, um passo de codificação que usa um processo semelhante à compressão reversível é aplicado aos dados, para compactar ainda mais.

Quando o arquivo for aberto, o processo será invertido, recriando-se uma imagem que será semelhante à original, quando vista por olhos humanos. Esta manobra necessita de um tempo, geralmente muito curto.

Para alcançar economias reais no tamanho das imagens, JPEG e muitos outros sistemas de compressão sacrificam algumas informações da imagem. Uma conveniência (fundamental) do JPEG é que ele armazena as informações das cores de forma cheia, 24 bits/pixel - 16 milhões de cores. GIF, um outro formato de imagem com compressão extremamente utilizado na Internet, pode armazenar só 8 bits/pixel - 256 cores.

No caso do JPEG, é difícil predizer qual será o tamanho do arquivo depois da compressão, pois dependerá do conteúdo da imagem, sobretudo da quantia de detalhes capturados. Por exemplo, uma fotografia de uma paisagem bem vazia terá como resultado um arquivo JPEG pequeno, outra com uma paisagem cheia de detalhes, como folhagens, terá um arquivo maior, pois neste caso, o JPEG conseguirá menor compressão.

O uso do JPEG exige alguns cuidados. Ao editar uma imagem em várias sessões, é recomendado, para não degradá-la em uso, a utilização em um formato sem ou com baixa compressão como TIFF, BMP ou qualidade máxima do JPEG. Isto é realizado para evitar o acúmulo de perdas de JPEG. Cada vez que o arquivo é salvo, um pouco de perda ocorre. Uma vez ou outra pode ser imperceptível, mas o acúmulo pode ser bem visível. Uma dica: quando trabalhar com uma imagem JPEG, deve-se procurar fazer todas as alterações possíveis e depois salvar uma única vez, apenas no trabalho final. É de boa norma manter uma cópia do arquivo original para trabalhos futuros.

A compressão JPEG pode reduzir várias vezes o tamanho que o arquivo ocupa na gravação, mantendo a mesma quantidade de pixels. Tipicamente a compressão sem perda visível gira em torno de 10:1, podendo chegar até 20:1 (uma imagem de 2 Mbytes tem seu tamanho reduzido para 100 Kbytes). O limiar de erro visível varia consideravelmente por imagem. Compressão de 30:1 a 50:1 é possível com imperfeições moderadas. Acima disto, como o extremo 100:1, a qualidade da imagem sofre perdas acentuadas.

As imagens apenas com tons de cinza sofrem uma compressão menor pelo JPGE do que as coloridas. O JPEG atua pouco no brilho e muito nas cores. Como as cores do cinza são poucas (1/3 das cores normais) a compressão é menor. Para estes tipos de imagens, o limiar visível de perda na compressão é ao redor de 5:1, freqüentemente.

A atualização do padrão de JPEG, o JPEG 2000 faz um trabalho muito melhor, através de alta tecnologia.

O importante é conhecer como funciona a compressão JPEG para saber, de acordo com a imagem, como e onde utilizá-la. Como já foi descrito, algumas manobras e situações devem ser evitadas ao utilizar o JPEG, como no resumo abaixo:

Tirando o máximo de proveito do JPEG
- JPEG funciona muito bem para imagens de objetos gerais, mas não é a melhor opção para imagens de gráficos e textos.
- Evite salvar uma imagem JPEG várias vezes. Faça todas as alterações e grave de uma vez só.
- Evite compactações de imagem coloridas acima de 20:1.

Quando a câmera fotográfica obteve a imagem, mas ainda não a transformou em JPEG, tem-se o arquivo da forma original, que pode ser no formato RAW ou TIFF. Os dois podem sofrer compressão, mas com baixa intensidade, possuem grande qualidade de imagem, mas os arquivos são grandes.

O melhor modo para determinar se é necessário utilizar arquivos JPEGs, TIFFs ou RAWs é testá-los com as devidas finalidades. Se for possível a convivência com os JPEGs – a grande maioria de usuários que fotografia digital consegue muito bem – o trabalho será simplificado em muitas frentes.

Prof. Mike R. Bueno
- Especialista em Radiologia Odontológica - USP - Baurú.
- Mestre em Radiologia - UNCC - Campinas.
- Professor responsável pela disciplina de Semiologia da UNIC – MT.
- Professor responsável pela disciplina de Radiologia da UNIVAG – MT.
- Co-Autor do livro: Metodologia Científica – ensino e pesquisa em odontologia, Artes Médicas, 2001.
- Co-Autor do livro: ATM e Dores Craniofaciais – Fisiologia Básica, Santos, 2002.
- Autor do CD-Rom Curso Completo de Fotografia Odontológica.