Comment une compression peut-elle être sans perte ?

Parce qu'il existe deux types de compression et que les confondre est une erreur courante. La compression avec perte gagne de la place en calculant puis en écartant les informations que l'œil perçoit peu, et les données écartées ne reviennent pas. La compression sans perte, elle, n'écarte aucune information : elle se contente d'exprimer la même information de façon plus concise. Le PNG appartient à la seconde catégorie : il réécrit les données en exploitant les motifs répétitifs et la ressemblance entre pixels voisins, puis reconstitue intégralement l'original à l'ouverture.

Un fichier PNG occupe-t-il aussi moins de mémoire une fois ouvert ?

Non, la compression ne concerne que la représentation sur le disque. Quand vous ouvrez un fichier PNG, le logiciel le décode et place les pixels en mémoire sous forme brute ; à ce moment-là, l'espace occupé en mémoire est le même que pour un BMP. L'avantage du PNG se situe donc du côté du stockage et du transfert : moins d'espace disque, chargement plus rapide, partage plus simple. En termes de performances d'affichage, vous ne constaterez en pratique aucune différence significative entre les deux formats.

Si je reconvertis le PNG en BMP, obtiendrai-je un fichier identique à l'original ?

Du point de vue des données de pixels oui, mais les fichiers ne seront pas nécessairement identiques octet par octet. La valeur de couleur de chaque pixel est préservée, la correspondance est donc parfaite visuellement et au niveau des données. En revanche, les en-têtes de fichier, l'organisation de la profondeur de bits, le remplissage de fin de ligne et les éventuelles métadonnées peuvent être écrits différemment. Le résultat est donc la même image, mais ne vous attendez pas à ce que les deux fichiers correspondent exactement dans un outil de comparaison.

De combien la version PNG de la même image est-elle plus légère ?

Cela dépend entièrement du contenu de l'image et il est impossible d'avancer un taux fixe. Sur les visuels comportant des aplats de couleur, des motifs répétitifs et une palette limitée — captures d'écran, logos, schémas —, le gain est très marqué. Sur un contenu bruité, richement texturé ou photographique, le PNG trouve peu de motifs et la réduction reste plus mesurée. Il n'en demeure pas moins que, face à un BMP non compressé, le PNG est presque toujours nettement plus léger.

Pourquoi la conversion du BMP vers le PNG reste-t-elle sans perte ?

La même image, deux fichiers très différents

Quand vous convertissez un fichier BMP en PNG, il se produit quelque chose de curieux : le fichier s'allège nettement, mais pas un seul pixel de l'image ne change. La plupart de ceux qui découvrent ce phénomène éprouvent un doute légitime — si l'on réduit quelque chose, ne faut-il pas renoncer à quelque chose ?

La réponse est non, et cet article explique précisément pourquoi.

Il existe deux types de compression

La source de la confusion tient à ce que le mot « compression » désigne deux opérations totalement différentes.

La compression avec perte gagne de la place en réduisant les données. C'est ce que fait le JPG : en exploitant les caractéristiques du système visuel humain, il calcule les informations difficiles à percevoir par l'œil et les écarte. Le fichier s'allège beaucoup, mais les données écartées sont définitivement perdues. Rouvrir le JPG et l'enregistrer dans un autre format ne les restitue pas.

La compression sans perte ne réduit pas les données ; elle se contente d'exprimer les mêmes données de façon plus concise. Un exemple textuel aide à s'en convaincre : écrire « 10 fois a » plutôt que « aaaaaaaaaa » occupe moins de place sans qu'aucune information ne soit perdue. À l'ouverture, vous reconstituez exactement l'original.

Le PNG appartient à la seconde catégorie. Le BMP est également sans perte — il ne compresse simplement pas du tout. Le passage du BMP au PNG est donc un passage d'un format sans perte à un autre format sans perte, et la seule chose qui change ici, c'est la manière dont les données sont empaquetées.

Pourquoi le BMP ne compresse-t-il pas ?

La philosophie de conception du BMP repose sur la simplicité. Le fichier commence par un court bloc d'en-tête, puis les valeurs des pixels sont écrites les unes après les autres. Ce que contient l'image n'a aucune influence sur le poids du fichier ; celui-ci est entièrement le produit de la largeur, de la hauteur et de la profondeur de bits.

Conséquence concrète : un carré parfaitement blanc et une photographie complexe de mêmes dimensions occupent pratiquement la même place en BMP. Les répétitions, la régularité ou la simplicité du contenu ne sont jamais prises en compte.

La spécification définit un mécanisme de compression appelé RLE, mais il n'est en pratique presque jamais utilisé et ne s'applique qu'aux faibles profondeurs de bits. L'écrasante majorité des fichiers BMP que vous rencontrerez sont bruts.

Cette simplicité avait une justification : ne pas exiger de décodage. Même un processeur très limité peut lire directement un BMP et l'afficher à l'écran. Aujourd'hui, cet avantage n'a de sens que pour les systèmes embarqués et les appareils industriels ; sur le bureau et sur le web, il est totalement dénué de valeur.

Comment le PNG allège-t-il les mêmes pixels ?

Le travail du PNG se déroule en deux étapes, et toutes deux préservent l'information.

Première étape : la prédiction. Plutôt que d'écrire chaque pixel tel quel, le PNG écrit de combien il diffère de son voisin. Comme les pixels voisins se ressemblent généralement beaucoup dans une image, ces écarts sont de petits nombres, et les petits nombres occupent moins de place. Sur une photo de ciel, par exemple, la couleur évolue très lentement à mesure qu'on progresse horizontalement ; le PNG peut exprimer cette évolution lente comme « presque identique ».

Deuxième étape : la compression par motifs. Une compression sans perte à usage général est appliquée aux données d'écart obtenues. Cette étape repère les séquences répétitives et les abrège. La barre d'outils grise d'une capture d'écran, l'aplat de couleur d'un logo, le fond blanc d'un schéma — tout cela produit ici un gain important.

Le point commun de ces deux étapes est d'être réversibles. Quand vous ouvrez le fichier, les opérations sont exécutées en sens inverse et l'intégralité des valeurs de pixels d'origine est reconstituée.

Qu'est-ce que cela signifie en pratique ?

Vous n'avez pas besoin de conserver l'original. Une fois que vous avez converti le BMP en PNG, le PNG contient toute l'information que portait le BMP. Archiver le fichier source n'apporte aucun avantage en termes d'information. La seule exception est le cas où vous devez fournir le fichier à un logiciel qui n'accepte que le BMP.

Il n'y a aucun souci de qualité. Vous n'avez pas de réglage de qualité à choisir, pas d'essais à mener, pas besoin de zoomer sur le résultat pour y chercher des artefacts. Le résultat est déjà identique à la source.

Les opérations répétées n'accumulent aucune dégradation. En JPG, ouvrir et enregistrer un fichier ajoute à chaque fois un peu de dégradation. En PNG, cette accumulation n'existe pas ; vous pouvez ouvrir et enregistrer le fichier cent fois sans que l'image change. C'est une garantie importante pour les fichiers sur lesquels vous allez travailler.

Le gain dépend du contenu. Les captures d'écran, les enregistrements d'interface, les logos, les schémas et les textes numérisés s'allègent de façon spectaculaire en PNG. Sur un contenu photographique bruité et richement texturé, le gain est plus mesuré, car le PNG trouve peu de motifs à exploiter. Si vous vous trouvez dans ce cas, considérez que votre contenu est en réalité photographique et que le JPG constitue peut-être une cible plus adaptée dans un objectif de partage.

La compression s'applique-t-elle aussi en mémoire ?

C'est une question fréquente : le PNG reste-t-il léger une fois ouvert ?

Non. La compression ne concerne que la représentation sur le disque. Quand vous ouvrez une image, le logiciel décode le fichier et place les pixels en mémoire sous forme brute ; à ce moment-là, l'espace occupé en mémoire est le même que pour un BMP. L'avantage du PNG se situe du côté du stockage et du transfert : moins d'espace disque, téléchargements plus rapides, fichiers qui tiennent dans un e-mail.

En résumé

Le BMP et le PNG sont deux formats qui stockent la même information ; ce qui les distingue, c'est la façon dont ils l'écrivent. Le BMP écrit tout sous forme brute, tandis que le PNG exprime la même chose de façon bien plus concise en exploitant les motifs. Comme aucune donnée n'est écartée lors de la conversion, la réponse à la question « qu'est-ce que je perds ? » est nette : rien. Ce que vous gagnez, c'est de l'espace disque, de la transportabilité et un format qui fonctionne partout.