compression (informatique)

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Présentation

compression (informatique), technique de réduction de données informatiques sur un support de stockage, dans le but d’optimiser leur transmission.

La compression de données s’accompagne nécessairement d’une technique de décompression, qui permet de restituer dans leur format original les données compressées.

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Principe

Le stockage des données informatiques nécessite plus ou moins d’espace mémoire, mesuré en octets, pour ranger l’information. Par exemple, sur un octet, il est possible de représenter un nombre inférieur à 256. Sur 20 octets, il est possible de représenter un mot de 20 caractères. En revanche, lorsqu’il s’agit d’images, de son ou de vidéo, l’espace mémoire requis est beaucoup plus important. Par exemple, pour représenter une image en qualité 256 couleurs avec 1 024 × 768 pixels, il faut 2,3 Mo (méga-octets). Pour une vidéo qui, selon les formats, contient 25 images (format PAL / SECAM) ou 30 images (format NTSC) par seconde, le problème est encore plus évident. Pour représenter une heure de vidéo au format PAL / SECAM, il faudrait 212 Go (giga-octets).

La compression de données a donc pour but de minimiser le nombre d’octets nécessaires pour représenter une donnée, soit minimiser l’espace de stockage, mais aussi de minimiser l’utilisation de la bande passante pour le transfert des données sur les réseaux, notamment sur Internet. Cette opération nécessite de grandes capacités de calcul, mais l’augmentation de la puissance des processeurs (et microprocesseurs) permet de banaliser l’exécution des opérations de compression et de décompression des données.

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Algorithmes de compression

Il existe différents types d’algorithmes de compression de données, selon le type de données concerné et la qualité requise. Pour une image, les algorithmes s’appuieront sur le fait que certaines parties de l’image sont de couleur uniforme. Pour une vidéo, les algorithmes pourront se baser sur la proximité entre les différentes images de la vidéo. Certains de ces algorithmes sont dits sans perte, c’est-à-dire qu’ils permettent de reconstruire la donnée originale de manière identique lors de la décompression : on parle alors de compression réversible. Par exemple, l’algorithme de codage de Huffman ou l’algorithme de Lempel-Ziv-Welch (LZW) sont des algorithmes sans perte très largement utilisés. Néanmoins, ce type d’algorithmes s’avère peu performant pour les images ou les vidéos, notamment quand la distribution des pixels est faible.

D’autres algorithmes, dits avec pertes, perdent volontairement certaines informations : on parle de compression non réversible ou destructive ; l’objectif étant évidemment de perdre de l’information de manière imperceptible pour l’utilisateur (nuances de teinte des pixels, qualité sonore légèrement inférieure). Ces algorithmes avec pertes conviennent parfaitement à la compression d’images, de sons et de vidéos.

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Compression d’images

Pour les images, l’un des formats les plus répandus est le format JPEG (Joint Photographic Expert Group), qui est un standard depuis 1992. Cette méthode de compression résulte d’un algorithme avec perte. Elle permet de réduire la taille des images d’un facteur 20 à 25, sans perte évidente de qualité.