home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Usenet 1994 October / usenetsourcesnewsgroupsinfomagicoctober1994disk1.iso / answers / jpeg-faq < prev    next >
Text File  |  1993-12-26  |  61KB  |  1,111 lines

  1. Newsgroups: comp.graphics,alt.graphics.pixutils,alt.binaries.pictures.utilities,alt.binaries.pictures.d,alt.binaries.pictures.erotica.d,comp.answers,alt.answers,news.answers
  2. Path: senator-bedfellow.mit.edu!bloom-beacon.mit.edu!gatech!udel!rochester!cantaloupe.srv.cs.cmu.edu!tgl
  3. From: tgl+@cs.cmu.edu (Tom Lane)
  4. Subject: JPEG image compression: Frequently Asked Questions
  5. Message-ID: <jpeg-faq_756959470@g.gp.cs.cmu.edu>
  6. Followup-To: alt.binaries.pictures.d
  7. Summary: Useful info about JPEG (JPG) image files and programs
  8. Keywords: JPEG, image compression, FAQ
  9. Sender: news@cs.cmu.edu (Usenet News System)
  10. Supersedes: <jpeg-faq_755674131@g.gp.cs.cmu.edu>
  11. Nntp-Posting-Host: g.gp.cs.cmu.edu
  12. Reply-To: jpeg-info@uunet.uu.net
  13. Organization: School of Computer Science, Carnegie Mellon
  14. Date: Mon, 27 Dec 1993 02:31:15 GMT
  15. Approved: news-answers-request@MIT.Edu
  16. Expires: Mon, 24 Jan 1994 02:31:10 GMT
  17. Lines: 1091
  18. Xref: senator-bedfellow.mit.edu comp.graphics:48662 alt.graphics.pixutils:6708 alt.binaries.pictures.utilities:9992 alt.binaries.pictures.d:11333 alt.binaries.pictures.erotica.d:21360 comp.answers:3150 alt.answers:1488 news.answers:16176
  19.  
  20. Archive-name: jpeg-faq
  21. Last-modified: 26 December 1993
  22.  
  23. This article discusses JPEG image compression.  Suggestions for additions
  24. and clarifications are welcome.
  25.  
  26. New since version of 11 December 1993:
  27.   * New Amiga viewer, FastJPEG.
  28.   * New versions of DISP (1.60), JPEGView (3.1).
  29.  
  30.  
  31. This article includes the following sections:
  32.  
  33. [1]  What is JPEG?
  34. [2]  Why use JPEG?
  35. [3]  When should I use JPEG, and when should I stick with GIF?
  36. [4]  How well does JPEG compress images?
  37. [5]  What are good "quality" settings for JPEG?
  38. [6]  Where can I get JPEG software?
  39.     [6A] viewers, application programs, etc.
  40.     [6B] source code
  41. [7]  What's all this hoopla about color quantization?
  42. [8]  What are some rules of thumb for converting GIF images to JPEG?
  43. [9]  Does loss accumulate with repeated compression/decompression?
  44. [10]  Why all the argument about file formats?
  45. [11]  How do I recognize which file format I have, and what do I do about it?
  46. [12]  How does JPEG work?
  47. [13]  Isn't there a lossless JPEG?
  48. [14]  What about arithmetic coding?
  49. [15]  Could an FPU speed up JPEG?  How about a DSP chip?
  50.  
  51. Sections 1-6 are basic info that every JPEG user needs to know;
  52. sections 7-15 are more advanced info.
  53.  
  54. This article is posted every 2 weeks.  You can always find the latest
  55. version in the news.answers archive at rtfm.mit.edu (18.70.0.209).  By FTP,
  56. fetch rtfm.mit.edu:/pub/usenet/news.answers/jpeg-faq.  If you don't have
  57. FTP, send e-mail to mail-server@rtfm.mit.edu with the body
  58.     send usenet/news.answers/jpeg-faq
  59. (If you don't get a reply, the server may be misreading your return address;
  60. add a line such as "path myname@mysite" to specify your correct e-mail
  61. address to reply to.)  Many other FAQ articles are available in the
  62. news.answers archive, which is also accessible via WAIS, WWW, and Gopher
  63. services.  For more information about the archive, retrieve the file
  64. rtfm.mit.edu:/pub/usenet/news.answers/news-answers/introduction.
  65.  
  66.  
  67. ----------
  68.  
  69.  
  70. [1]  What is JPEG?
  71.  
  72. JPEG (pronounced "jay-peg") is a standardized image compression mechanism.
  73. JPEG stands for Joint Photographic Experts Group, the original name of the
  74. committee that wrote the standard.
  75.  
  76. JPEG is designed for compressing either full-color or gray-scale images
  77. of natural, real-world scenes.  It works well on photographs, naturalistic
  78. artwork, and similar material; not so well on lettering, simple cartoons,
  79. or line drawings.  JPEG handles only still images, but there is a related
  80. standard called MPEG for motion pictures.
  81.  
  82. JPEG is "lossy," meaning that the decompressed image isn't quite the same as
  83. the one you started with.  (There are lossless image compression algorithms,
  84. but JPEG achieves much greater compression than is possible with lossless
  85. methods.)  JPEG is designed to exploit known limitations of the human eye,
  86. notably the fact that small color details aren't perceived as well as small
  87. details of light-and-dark.  Thus, JPEG is intended for compressing images
  88. that will be looked at by humans.  If you plan to machine-analyze your
  89. images, the small errors introduced by JPEG may be a problem for you, even
  90. if they are invisible to the eye.
  91.  
  92. A useful property of JPEG is that the degree of lossiness can be varied by
  93. adjusting compression parameters.  This means that the image maker can trade
  94. off file size against output image quality.  You can make *extremely* small
  95. files if you don't mind poor quality; this is useful for applications like
  96. indexing image archives.  Conversely, if you aren't happy with the output
  97. quality at the default compression setting, you can jack up the quality
  98. until you are satisfied, and accept lesser compression.
  99.  
  100. Another important aspect of JPEG is that decoders can trade off decoding
  101. speed against image quality, by using fast but inaccurate approximations to
  102. the required calculations.  Until recently, most publicly available JPEG
  103. code has adopted a best-possible-quality philosophy, but we are now starting
  104. to see the appearance of viewers that give up some image quality in order to
  105. obtain significant speedups.
  106.  
  107.  
  108. [2]  Why use JPEG?
  109.  
  110. There are two good reasons: to make your image files smaller, and to store
  111. 24-bit-per-pixel color data instead of 8-bit-per-pixel data.
  112.  
  113. Making image files smaller is a big win for transmitting files across
  114. networks and for archiving libraries of images.  Being able to compress a
  115. 2 Mbyte full-color file down to 100 Kbytes or so makes a big difference in
  116. disk space and transmission time!  (If you are comparing GIF and JPEG, the
  117. size ratio is more like four to one.  More details in section 4.)
  118.  
  119. If your viewing software doesn't support JPEG directly, you'll have to
  120. convert JPEG to some other format for viewing or manipulating images.  Even
  121. with a JPEG-capable viewer, it takes longer to decode and view a JPEG image
  122. than to view an image of a simpler format such as GIF.  Thus, using JPEG is
  123. essentially a time/space tradeoff: you give up some time in order to store
  124. or transmit an image more cheaply.
  125.  
  126. It's worth noting that when network or phone transmission is involved, the
  127. time savings from transferring a shorter file can be greater than the extra
  128. time needed to decompress the file.
  129.  
  130. The second fundamental advantage of JPEG is that it stores full color
  131. information: 24 bits/pixel (16 million colors).  GIF, the other image format
  132. widely used on Usenet, can only store 8 bits/pixel (256 or fewer colors).
  133. GIF is reasonably well matched to inexpensive computer displays --- most
  134. run-of-the-mill PCs can't display more than 256 distinct colors at once.
  135. But full-color hardware is getting cheaper all the time, and JPEG images
  136. look *much* better than GIFs on such hardware.  Within a couple of years,
  137. 8-bit GIF will seem as obsolete as black-and-white MacPaint format does
  138. today.  Furthermore, for reasons detailed in section 7, JPEG is far more
  139. useful than GIF for exchanging images among people with widely varying
  140. display hardware.  Hence JPEG is considerably more appropriate than GIF for
  141. use as a Usenet posting standard.
  142.  
  143. A lot of people are scared off by the term "lossy compression".  But when
  144. it comes to representing real-world scenes, *no* digital image format can
  145. retain all the information that impinges on your eyeball.  In comparison
  146. with the real-world scene, JPEG loses far less information than GIF.  The
  147. technical meaning of "lossy" has nothing to do with this, though; it refers
  148. to loss of information over repeated compression cycles, a problem that you
  149. may or may not care about.  (If you do, see section 9.)
  150.  
  151.  
  152. [3]  When should I use JPEG, and when should I stick with GIF?
  153.  
  154. JPEG is *not* going to displace GIF entirely; for some types of images,
  155. GIF is superior in image quality, file size, or both.  One of the first
  156. things to learn about JPEG is which kinds of images to apply it to.
  157.  
  158. Generally speaking, JPEG is superior to GIF for storing full-color or
  159. gray-scale images of "realistic" scenes; that means scanned photographs and
  160. similar material.  Any continuous variation in color, such as occurs in
  161. highlighted or shaded areas, will be represented more faithfully and in less
  162. space by JPEG than by GIF.
  163.  
  164. GIF does significantly better on images with only a few distinct colors,
  165. such as line drawings and simple cartoons.  Not only is GIF lossless for
  166. such images, but it often compresses them more than JPEG can.  For example,
  167. large areas of pixels that are all *exactly* the same color are compressed
  168. very efficiently indeed by GIF.  JPEG can't squeeze such data as much as GIF
  169. does without introducing visible defects.  (One implication of this is that
  170. large single-color borders are quite cheap in GIF files, while they are best
  171. avoided in JPEG files.)
  172.  
  173. Computer-drawn images (ray-traced scenes, for instance) usually fall between
  174. photographs and cartoons in terms of complexity.  The more complex and
  175. subtly rendered the image, the more likely that JPEG will do well on it.
  176. The same goes for semi-realistic artwork (fantasy drawings and such).
  177.  
  178. JPEG has a hard time with very sharp edges: a row of pure-black pixels
  179. adjacent to a row of pure-white pixels, for example.  Sharp edges tend to
  180. come out blurred unless you use a very high quality setting.  Edges this
  181. sharp are rare in scanned photographs, but are fairly common in GIF files:
  182. borders, overlaid text, etc.  The blurriness is particularly objectionable
  183. with text that's only a few pixels high.  If you have a GIF with a lot of
  184. small-size overlaid text, don't JPEG it.
  185.  
  186. Plain black-and-white (two level) images should never be converted to JPEG;
  187. they violate all of the conditions given above.  You need at least about
  188. 16 gray levels before JPEG is useful for gray-scale images.  It should also
  189. be noted that GIF is lossless for gray-scale images of up to 256 levels,
  190. while JPEG is not.
  191.  
  192. If you have a large library of GIF images, you may want to save space by
  193. converting the GIFs to JPEG.  This is trickier than it may seem --- even
  194. when the GIFs contain photographic images, they are actually very poor
  195. source material for JPEG, because the images have been color-reduced.
  196. Non-photographic images should generally be left in GIF form.  Good-quality
  197. photographic GIFs can often be converted with no visible quality loss, but
  198. only if you know what you are doing and you take the time to work on each
  199. image individually.  Otherwise you're likely to lose a lot of image quality
  200. or waste a lot of disk space ... quite possibly both.  Read sections 7 and 8
  201. if you want to convert GIFs to JPEG.
  202.  
  203.  
  204. [4]  How well does JPEG compress images?
  205.  
  206. Very well indeed, when working with its intended type of image (photographs
  207. and suchlike).  For full-color images, the uncompressed data is normally 24
  208. bits/pixel.  The best known lossless compression methods can compress such
  209. data about 2:1 on average.  JPEG can typically achieve 10:1 to 20:1
  210. compression without visible loss, bringing the effective storage requirement
  211. down to 1 to 2 bits/pixel.  30:1 to 50:1 compression is possible with small
  212. to moderate defects, while for very-low-quality purposes such as previews or
  213. archive indexes, 100:1 compression is quite feasible.  An image compressed
  214. 100:1 with JPEG takes up the same space as a full-color one-tenth-scale
  215. thumbnail image, yet it retains much more detail than such a thumbnail.
  216.  
  217. For comparison, a GIF version of the same image would start out by
  218. sacrificing most of the color information to reduce the image to 256 colors
  219. (8 bits/pixel).  This provides 3:1 compression.  GIF has additional "LZW"
  220. compression built in, but LZW doesn't work very well on typical photographic
  221. data; at most you may get 5:1 compression overall, and it's not at all
  222. uncommon for LZW to be a net loss (less than 3:1 overall compression).
  223. When a JPEG file is made from full-color data, using a quality setting just
  224. high enough to prevent visible loss, the JPEG will typically be a factor of
  225. four or five smaller than a GIF file made from the same data.
  226.  
  227. Gray-scale images do not compress by such large factors.  Because the human
  228. eye is much more sensitive to brightness variations than to hue variations,
  229. JPEG can compress hue data more heavily than brightness (gray-scale) data.
  230. A gray-scale JPEG file is generally only about 10%-25% smaller than a
  231. full-color JPEG file of similar visual quality.  But the uncompressed
  232. gray-scale data is only 8 bits/pixel, or one-third the size of the color
  233. data, so the calculated compression ratio is much lower.  The threshold of
  234. visible loss is often around 5:1 compression for gray-scale images.
  235.  
  236. The exact threshold at which errors become visible depends on your viewing
  237. conditions.  The smaller an individual pixel, the harder it is to see an
  238. error; so errors are more visible on a computer screen (at maybe 70
  239. dots/inch) than on a high-quality color printout (300 or more dots/inch).
  240. Thus a higher-resolution image can tolerate more compression ... which is
  241. fortunate considering it's much bigger to start with.  The numbers quoted
  242. above are typical for screen viewing.  Also note that the threshold of
  243. visible error varies somewhat across images.
  244.  
  245.  
  246. [5]  What are good "quality" settings for JPEG?
  247.  
  248. Most JPEG compressors let you pick a file size vs. image quality tradeoff by
  249. selecting a quality setting.  There seems to be widespread confusion about
  250. the meaning of these settings.  "Quality 95" does NOT mean "keep 95% of the
  251. information", as some have claimed.  The quality scale is purely arbitrary;
  252. it's not a percentage of anything.
  253.  
  254. In fact, quality scales aren't even standardized across JPEG programs.  The
  255. quality settings discussed in this article apply to the free JPEG software
  256. described in section 6B, and to many programs based on it.  Other JPEG
  257. implementations, notably Apple's and HSI's, use completely different quality
  258. scales; for instance, Apple's scale covers 0-4, not 0-100.  Some programs
  259. don't even provide a numeric scale, just "high"/"medium"/"low"-style
  260. choices.  (Fortunately, this doesn't prevent different implementations from
  261. exchanging compressed files.)
  262.  
  263. In most cases the user's goal is to pick the lowest quality setting, or
  264. smallest file size, that decompresses into an image indistinguishable from
  265. the original.  This setting will vary from one image to another and from one
  266. observer to another, but here are some rules of thumb.
  267.  
  268. For good-quality, full-color source images, the default quality setting
  269. (Q 75) is very often the best choice.  This setting is about the lowest you
  270. can go without expecting to see defects in a typical image.  Try Q 75 first;
  271. if you see defects, then go up.
  272.  
  273. If the image was less than perfect quality to begin with, you might be able
  274. to drop down to Q 50 without objectionable degradation.  On the other hand,
  275. you might need to go to a *higher* quality setting to avoid further loss.
  276. Q 85 to 95 is often best for converting GIFs (see section 8 for more info).
  277.  
  278. Except for experimental purposes, never go above about Q 95; using Q 100
  279. will produce a file two or three times as large as Q 95, but of hardly any
  280. better quality.  If you see a file made with Q 100, it's a pretty sure sign
  281. that the maker didn't know what he/she was doing.
  282.  
  283. If you want a very small file (say for preview or indexing purposes) and are
  284. prepared to tolerate large defects, a Q setting in the range of 5 to 10 is
  285. about right.  Q 2 or so may be amusing as "op art".
  286.  
  287.  
  288. [6]  Where can I get JPEG software?
  289.  
  290. Most of the programs described in this section are available by FTP.
  291. If you don't know how to use FTP, see the FAQ article "How to find sources".
  292. (If you don't have direct access to FTP, read about ftpmail servers in the
  293. same article.)  That article appears regularly in news.answers, or you can
  294. get it by sending e-mail to mail-server@rtfm.mit.edu with
  295. "send usenet/news.answers/finding-sources" in the body.  The "Anonymous FTP
  296. List FAQ" may also be helpful --- it's usenet/news.answers/ftp-list/faq in
  297. the news.answers archive.
  298.  
  299. NOTE: this list changes frequently.  If you have a copy more than a couple
  300. months old, get the latest JPEG FAQ from the news.answers archive.
  301.  
  302.  
  303. [6A]  If you are looking for viewers, application programs, etc:
  304.  
  305. This section covers programs for the following kinds of systems:
  306.     X Windows, MS-DOS, Microsoft Windows, OS/2, Macintosh,
  307.     Amiga, Atari ST, Acorn Archimedes, NeXT.
  308. If you don't see what you want for your machine, check out the free JPEG
  309. source code described in section 6B.  Assuming you have a C compiler and at
  310. least a little knowledge of compiling C programs, you should be able to
  311. prepare JPEG conversion programs from the source code.  You'll also need a
  312. viewer program.  If your display is 8 bits or less, any GIF viewer will do
  313. fine; if you have a display with more color capability, try to find a viewer
  314. that can read Targa or PPM 24-bit image files.
  315.  
  316. Note that this list concentrates on free and shareware programs that you can
  317. obtain over Internet; but a few commercial programs are listed too.  If you
  318. choose a commercial JPEG product, make sure that it can handle the Usenet-
  319. standard JFIF file format, or you won't be able to exchange images with
  320. anyone else.  (See section 10 if you want to know more about file formats.)
  321.  
  322.  
  323. X Windows:
  324.  
  325. XV (shareware, $25) is an excellent viewer for JPEG, GIF, and many other
  326. image formats.  It can also do format conversion and some simple image
  327. manipulations.  It's available for FTP from ftp.x.org (198.112.44.100), file
  328. contrib/xv-3.00a.tar.Z.  Version 3.00 is a major upgrade with support for
  329. 24-bit displays and many other improvements; however, it is brand new and
  330. still has some bugs lurking.  If you prefer not to be on the bleeding edge,
  331. stick with version 2.21, also available from ftp.x.org.  Note that version
  332. 2.21 is not a good choice if you have a 24-bit display (you'll get only
  333. 8-bit color), nor is it good for converting 24-bit images to JPEG.  But 2.21
  334. works fine for converting GIF and other 8-bit images to JPEG.  CAUTIONS:
  335. * with version 3.0, if you have an 8-bit display then you need to "lock
  336.   8-bit mode" to get decent display of JPEG images.
  337. * with version 2.21, be sure to check the "save at normal size" checkbox
  338.   when saving a JPEG file, or the file will be blurry.
  339. Both of these workarounds can be set up in your .Xdefaults file.
  340.  
  341. Another good choice for X Windows is John Cristy's free ImageMagick package,
  342. also available from ftp.x.org, file contrib/ImageMagick.tar.Z.  This package
  343. handles many image processing and conversion tasks.  The ImageMagick viewer
  344. handles 24-bit displays correctly; for colormapped displays, it does better
  345. (though slower) color quantization than XV or the basic free JPEG software.
  346. The current version is 2.3.4.
  347.  
  348. Both of the above are large, complex packages.  If you just want a simple
  349. image viewer, try xloadimage or xli.  xloadimage views and converts many
  350. image file types including JPEG.  Version 4.1 has better JPEG support than
  351. prior versions and is easier to install.  xloadimage is free and available
  352. from ftp.x.org, file contrib/xloadimage.4.1.tar.Z.  xli is a variant version
  353. of xloadimage; xli is slightly better as an interactive viewer, but it can't
  354. be used as a converter, and it supports fewer file formats.  xli is also
  355. free and available from ftp.x.org, file contrib/xli.1.15.tar.Z.
  356.  
  357. If you want a command-line JPEG conversion program, see the IJG source code
  358. described in section 6B.  (This code is included as a subdirectory in most
  359. of the above-mentioned packages.)
  360.  
  361. MS-DOS:
  362.  
  363. This covers plain DOS; for Windows or OS/2 programs, see the next headings.
  364.  
  365. QPEG is an *extremely* fast viewer, about twice as fast as the next best
  366. contender (WECJ).  In exchange for the speed, QPEG gives up some image
  367. quality, particularly on 256-or-less-color displays.  QPEG is new and still
  368. has some bugs and rough edges, but it's definitely worth having.  Its small
  369. preview image mode is especially nice for scanning through a bunch of files.
  370. Requires 386-or-better CPU and VGA-or-better display card.  Shareware, $20.
  371. Current version is 1.2e, available from ftp.tu-clausthal.de (139.174.2.10),
  372. file pub/msdos/graphics/qpeg12e.exe (a self-extracting archive).  In the US,
  373. a closer source is ftp.rahul.net: pub/bryanw/pc/jpeg/.
  374.  
  375. DVPEG is a good free viewer for JPEG, GIF, Targa, and PPM files.  The
  376. current version, 3.0f, is available by FTP from sunee.uwaterloo.ca
  377. (129.97.50.50), file pub/jpeg/viewers/dvpeg30f.zip.  This is a good basic
  378. viewer that works on either 286 or 386/486 machines.  The user interface is
  379. not flashy, but it's functional.  For 286 machines, this is the best and
  380. fastest viewer available; 386/486 users have more choices.
  381.  
  382. Lesser-used DOS viewers include:
  383. * DISPLAY, aka DISP.  Many features including contact-sheet generation.
  384.   But for simple viewing, it is clunky and hard to use.  Requires 386 or
  385.   better, will not work under Windows.  Current version is 1.60, available
  386.   from nctuccca.edu.tw: /PC/graphics/disp/disp160.zip.  Freeware.
  387. * ColorView for DOS.  This viewer's main advantage is easy installation.
  388.   Menu interface is spiffy-looking but a bit clunky unless you use a mouse.
  389.   Does not require 386, should work with any display that has a VESA
  390.   driver.  Current version is 2.1, available from Simtel archive sites (see
  391.   NOTE below), file msdos/graphics/dcview21.zip.  Requires a VESA graphics
  392.   driver; if you don't have one, look in vesadrv2.zip or vesa-tsr.zip from
  393.   the same directory.  Shareware, $30.
  394.  
  395. DISRECOMMENDATION: The well-known GIF viewer CompuShow (CSHOW) supports JPEG
  396. in its latest revision, 8.60a.  However, CSHOW's JPEG implementation isn't
  397. very good: it's much slower than any of the above viewers, and image quality
  398. is poor except on hi-color displays.  It has some interesting bugs with
  399. images bigger than screen size, too.  Too bad ... it'd have been nice to see
  400. a good JPEG capability in CSHOW.  If you want it anyway, see Simtel archive
  401. sites (see NOTE below), file msdos/gif/cshw860a.zip.  Shareware, $25.
  402.  
  403. Due to the remarkable variety of PC graphics hardware, any one of these
  404. viewers might not work on your particular machine.  If you can't get *any*
  405. of them to work, you'll need to use one of the following conversion programs
  406. to convert JPEG to GIF, then view with your favorite GIF viewer.  (If you
  407. have hi-color hardware, don't use GIF as the intermediate format; try to
  408. find a TARGA-capable viewer instead.  VPIC5.0 is reputed to do the right
  409. thing with hi-color displays.)
  410.  
  411. The free IJG JPEG converters are available from Simtel archive sites (see
  412. NOTE below), file msdos/graphics/jpeg4.zip (or jpeg4386.zip if you have a
  413. 386 and extended memory).  These files are DOS compilations of the free
  414. source code described in section 6B; they will convert JPEG to and from GIF,
  415. Targa, and PPM formats.
  416.  
  417. Handmade Software offers free JPEG<=>GIF conversion tools, GIF2JPG/JPG2GIF.
  418. These are slow and are limited to conversion to and from GIF format; in
  419. particular, they can't produce 24-bit color output from a JPEG.  The major
  420. advantage of these tools is that they will read and write HSI's proprietary
  421. JPEG format as well as the Usenet-standard JFIF format.  Since HSI-format
  422. files are rather widespread on BBSes, this is a useful capability.  Version
  423. 2.0 of these tools is free (prior versions were shareware).  Get it from
  424. Simtel archive sites (see NOTE below), file msdos/graphics/gif2jpg2.zip.
  425. NOTE: do not use HSI format for files to be posted on Usenet, since it is
  426. not readable on non-PC platforms.
  427.  
  428. Handmade Software also has a shareware image conversion and manipulation
  429. package, Image Alchemy.  This will translate JPEG files (both JFIF and HSI
  430. formats) to and from many other image formats.  It can also display images.
  431. A demo version of Image Alchemy version 1.7 is available from Simtel archive
  432. sites (see NOTE below), file msdos/graphics/alch17.zip.
  433.  
  434. JPGINDEX is a useful tool for making indexes of JPEG image collections.
  435. Available from Simtel archive sites, file msdos/graphics/jpgidx13.zip.
  436.  
  437. NOTE ABOUT SIMTEL FILES:  The largest Internet collection of PC-related
  438. programs is the Simtel archives (named for the original archive site, now
  439. defunct).  The principal archive site for these files is oak.oakland.edu
  440. (141.210.10.117), which keeps Simtel files under /pub; so look in, eg,
  441. /pub/msdos/graphics.  There are many mirror sites which keep copies of the
  442. Simtel files; for quickest response you should use the mirror site closest
  443. to you.  Consult the periodic postings in comp.archives.msdos.announce to
  444. find your nearest mirror site.  If you have no FTP capability, the same
  445. postings will tell you how to retrieve Simtel files by e-mail.
  446.  
  447. Microsoft Windows:
  448.  
  449. LView is a freeware viewer/converter for JPEG, GIF, Targa, and BMP files.
  450. The latest version is 3.1, available from world.std.com (192.74.137.5),
  451. file src/pc/graphics/lview/lview31.zip.  Requires 386 or better CPU.
  452. This is a very good, feature-laden program.  LView can load JPEGs with
  453. either fast/low-quality (ECJ) code or slow/high-quality (IJG) code.
  454.  
  455. WinECJ is free and very fast.  This is a no-frills viewer with image quality
  456. noticeably worse than most other JPEG viewers.  But it's so fast you'll use
  457. it anyway, at least for previewing.  (You can purchase a version with better
  458. image quality for AUD$30.)  Version 1.2 is available from Simtel archive
  459. sites (see NOTE above), file msdos/windows3/winecj12.zip.  Requires Windows
  460. 3.1 and 256-or-more-colors mode.  If you want more than bare-bones features,
  461. try LView instead; LView with the ECJ option is only fractionally slower
  462. than WinECJ, and it does much more.
  463.  
  464. WinJPEG (shareware, $20) displays JPEG,GIF,Targa,TIFF,PCX, and BMP files;
  465. it can write all of these formats too, so it can be used as a converter.
  466. It has some other nifty features including color-balance adjustment and
  467. slideshow.  The current version is 2.31, available from Simtel archive
  468. sites (see NOTE above), file msdos/windows3/winjp231.zip.  (This is a
  469. 286-compatible version; if you register, you'll get the 386-only version,
  470. which is roughly 25% faster.)
  471.  
  472. DVPEG (see DOS heading) works under Windows, but only in full-screen mode,
  473. not in a window.  Also note that you can run the DOS conversion programs
  474. described earlier inside a Windows DOS window.
  475.  
  476. OS/2:
  477.  
  478. The following files are available from ftp.cdrom.com (192.153.46.2):
  479.  
  480. os2/2_x/graphics/joevw121.zip
  481.     JoeView 1.21: free JPEG/GIF/BMP/PCX/TIFF viewer.
  482. os2/2_x/graphics/pmjpg142.zip
  483.     PMJPEG 1.42: OS/2 2.x port of WinJPEG, a popular viewer for Windows
  484.     (see description in Windows section).  Shareware, $20.
  485. os2/2_x/graphics/pmview86.zip
  486.     PMView 0.86: JPEG/GIF/BMP/Targa/PCX viewer.  GIF viewing very fast,
  487.     JPEG viewing roughly the same speed as the above two programs.  Has
  488.     image manipulation & slideshow functions.  Shareware, $35.
  489. os2/2_x/graphics/imgarc13.zip
  490.     Image Archiver 1.03: image conversion/viewing with PM graphical interface.
  491.     Strong on conversion functions, viewing is a bit weaker.  Shareware, $15.
  492. os2/2_x/graphics/jpegv4.zip
  493.     32-bit version of free IJG conversion programs, version 4.
  494. os2/all/graphics/jpeg4_16.zip
  495.     16-bit version of same, for OS/2 1.x.
  496.  
  497. All of the OS/2 viewers require Palette Manager for best display quality.
  498.  
  499. Macintosh:
  500.  
  501. Most Mac JPEG programs rely on Apple's JPEG implementation, which is part of
  502. the QuickTime system extension; so you need to have QuickTime installed.
  503. To use QuickTime, you need a 68020 or better CPU and you need to be running
  504. System 6.0.7 or later.  (If you're running System 6, you must also install
  505. the 32-bit QuickDraw extension; it is built-in on System 7.)  The latest
  506. version of QuickTime is 1.6.1, available by FTP from ftp.apple.com, file
  507. dts/mac/sys.soft/quicktime/quicktime-1-6-1.hqx.
  508.  
  509. Mac users should keep in mind that QuickTime's JPEG format, PICT/JPEG, is
  510. not the same as the Usenet-standard JFIF JPEG format.  (See section 10 for
  511. details.)  If you post images on Usenet, make sure they are in JFIF format.
  512. Most of the programs mentioned here can handle either format.
  513.  
  514. JPEGView is an excellent free program for viewing JFIF, PICT/JPEG, and GIF
  515. files.  It also can convert between the two JPEG formats and can create
  516. preview images for files.  The current version is 3.1, available from
  517. sumex-aim.stanford.edu (36.44.0.6), file info-mac/grf/util/jpeg-view-31.hqx.
  518. Requires System 7 and QuickTime.  JPEGView usually produces the best color
  519. image quality of all the currently available Mac JPEG viewers, and it needs
  520. much less memory to view large images than most other Mac viewers.  Given a
  521. large image, JPEGView automatically scales it down to fit on the screen,
  522. rather than presenting scroll bars like most other viewers.  (You can zoom
  523. in on any desired portion, though.)  Some people like this behavior, some
  524. don't.  Overall, JPEGView's user interface is very well thought out.
  525.  
  526. GIFConverter, a shareware ($40) image viewer/converter, supports JFIF,
  527. PICT/JPEG, GIF, and many other image formats.  Current version is 2.3.4,
  528. available at mac.archive.umich.edu (141.211.120.11), file
  529. mac/graphics/graphicsutil/gifconverter2.34.cpt.hqx.  Requires System 6.0.5
  530. or later.  GIFConverter is not better than JPEGView as a plain JPEG/GIF
  531. viewer, but it has much more extensive image manipulation and format
  532. conversion capabilities.  Also, GIFConverter can load and save JFIF images
  533. *without* QuickTime, so it is your best bet if your machine is too old to
  534. run QuickTime.  (But it's faster with QuickTime.)  Hint: if GIFConverter
  535. runs out of memory while loading a large JPEG, try converting the file to
  536. GIF with JPEG Convert, then viewing the GIF version.
  537.  
  538. JPEG Convert, a Mac version of the free IJG JPEG conversion utilities, is
  539. available from sumex-aim.stanford.edu, file info-mac/app/jpeg-convert-10.hqx.
  540. This will run on any Mac, but it only does file conversion, not viewing.
  541. You can use it in conjunction with any GIF viewer.
  542.  
  543. Previous versions of this FAQ recommended Imagery JPEG v0.6, a JPEG<=>GIF
  544. converter based on an old version of the IJG code.  If you are using this
  545. program, you definitely should replace it with JPEG Convert.
  546.  
  547. Storm Technology's Picture Decompress is a free JPEG viewer/converter.
  548. This rather old program is inferior to the above programs in many ways, but
  549. it will run without System 7 or QuickTime, so you may be forced to use it on
  550. older systems.  (It does need 32-bit QuickDraw, so really old machines can't
  551. use it.)  You can get it from sumex-aim.stanford.edu, file
  552. info-mac/app/picture-decompress-201.hqx.
  553.  
  554. If your machine is too old to run 32-bit QuickDraw (a Mac Plus for instance),
  555. GIFConverter is your only choice for single-program JPEG viewing.  If you
  556. don't want to pay for GIFConverter, use JPEG Convert and a free GIF viewer.
  557.  
  558. More and more commercial Mac applications are supporting JPEG, although not
  559. all can deal with the Usenet-standard JFIF format.  Adobe Photoshop, version
  560. 2.0.1 or later, can read and write JFIF-format JPEG files (use the JPEG
  561. plug-in from the Acquire menu).  You must set the file type of a downloaded
  562. JPEG file to 'JPEG' to allow Photoshop to recognize it.
  563.  
  564. Amiga:
  565.  
  566. Most programs listed in this section are available from "AmiNet" archive
  567. sites.  The master AmiNet site is wuarchive.wustl.edu (128.252.135.4), but
  568. there are many mirror sites and you should try to use the closest one.
  569.  
  570. FastJPEG is a new free JPEG viewer; it's fast and has pretty good image
  571. quality, but it has some limitations (notably, it won't view grayscale
  572. JPEGs, nor anything other than JPEG format).  Version 1.0 is available from
  573. Aminet sites, file pub/aminet/gfx/show/FastJPEG_1.0.lha.
  574.  
  575. HamLab Plus is an excellent JPEG viewer/converter, as well as being a
  576. general image manipulation tool.  It's cheap (shareware, $20) and can read
  577. several formats besides JPEG.  The current version is 2.0.8.  A demo version
  578. is available from AmiNet sites, file pub/aminet/gfx/edit/hamlab208d.lha.
  579. The demo version will crop images larger than 512x512, but it is otherwise
  580. fully functional.
  581.  
  582. Rend24 (shareware, $30) is an image renderer that can display JPEG, ILBM,
  583. and GIF images.  The program can be used to create animations, even
  584. capturing frames on-the-fly from rendering packages like Lightwave.
  585. The current version is 1.05, available from AmiNet sites, file
  586. pub/aminet/os30/gfx/rend105.lha.  (Note: although this directory is
  587. supposedly for AmigaDOS 3.0 programs, the program will also run under
  588. AmigaDOS 1.3, 2.04 or 2.1.)
  589.  
  590. Viewtek is a free JPEG/ILBM/GIF/ANIM viewer.  The current version is 2.0,
  591. available from AmiNet sites, file pub/aminet/gfx/show/ViewTek20.lha.
  592. Viewtek is fast but sacrifices some image quality to get the speed.
  593.  
  594. The free IJG JPEG software is available compiled for Amigas from AmiNet
  595. sites, file pub/aminet/gfx/conv/AmigaJPEGV4.lha.  These programs convert
  596. JPEG to/from PPM,GIF,Targa formats.
  597.  
  598. If you're willing to spend real money, there are several commercial packages
  599. that support JPEG.  Two are written by Thomas Krehbiel, the author of Rend24
  600. and Viewtek.  These are CineMorph, a standalone image morphing package, and
  601. ImageFX, an impressive 24-bit image capture, conversion, editing, painting,
  602. effects and prepress package that also includes CineMorph.  Both are
  603. distributed by Great Valley Products.  Art Department Professional (ADPro),
  604. from ASDG Inc, is the most widely used commercial image manipulation
  605. software for Amigas.  ImageMaster, from Black Belt Systems, is another
  606. well-regarded commercial graphics package with JPEG support.
  607.  
  608. The Amiga world is heavily infested with quick-and-dirty JPEG programs, many
  609. based on an ancient beta-test version of the free IJG JPEG software (thanks
  610. to a certain magazine that published same on its disk-of-the-month, without
  611. so much as notifying the authors).  Among these are "AugJPEG", "NewAmyJPEG",
  612. "VJPEG", and probably others I have not even heard of.  In my opinion,
  613. anything older than IJG version 3 (March 1992) is not worth the disk space
  614. it's stored on; if you have such a program, trash it and get something newer.
  615.  
  616. Atari ST:
  617.  
  618. GEM-View (shareware, $26) displays JPEG, GIF, and other image formats.
  619. Current version is 2.48, available from atari.archive.umich.edu, file
  620. /atari/Graphics/Gemview/gview248.lzh.  This is a well regarded viewer.
  621. The English documentation tends to be a few versions behind, though.
  622.  
  623. The free IJG JPEG software is available compiled for Atari ST/TT/etc
  624. from atari.archive.umich.edu, file /atari/Graphics/jpeg4bin.zoo.
  625. These programs convert JPEG to/from PPM, GIF, Targa formats.
  626.  
  627. For monochrome ST monitors, try MGIF, which manages to achieve four-level
  628. gray-scale effect by flickering.  Version 4.2 loads JPEG files much faster
  629. than 4.1 did.  Available from atari.archive.umich.edu, file
  630. /atari/Graphics/mgif42b.zoo.
  631.  
  632. Acorn Archimedes:
  633.  
  634. !ChangeFSI, supplied with RISC OS 3 version 3.10, can convert from and view
  635. JPEG JFIF format.  Provision is also made to convert images to JPEG,
  636. although this must be done from the CLI rather than by double-clicking.
  637.  
  638. The Acorn archive at micros.hensa.ac.uk (148.88.8.84) contains several
  639. JPEG-capable programs.  Read the file /micros/arch/riscos/index for
  640. retrieval instructions.  Interesting archive entries include:
  641. a022 Translator 7.18: image file format converter (shareware)
  642. b008 FYEO 1.02: For Your Eyes Only, fast JPEG/GIF image viewer
  643. b024 ARCJPEG 1.12R: IJG v4 software (JPEG<=>PPM,GIF,Targa) w/ desktop front end
  644.  
  645. There's also a commercial product called !JPEG which provides JPEG read/write
  646. functionality and direct JPEG viewing, as well as a host of other image
  647. format conversion and processing options.  Contact: DT Software, FREEPOST,
  648. Cambridge, UK.  Tel: 0223 841099.
  649.  
  650. NeXT:
  651.  
  652. ImageViewer is a PD utility that displays images and can do some format
  653. conversions.  The current version reads JPEG but does not write it.
  654. ImageViewer is available from the standard NeXT archives at
  655. sonata.cc.purdue.edu and cs.orst.edu, somewhere in /pub/next (both are
  656. currently being re-organized, so it's hard to point to specific
  657. sub-directories).  Note that there is an older version floating around that
  658. does not support JPEG.
  659.  
  660. NeXTStep includes built-in support for TIFF/JPEG, but not for the
  661. Usenet-standard JFIF format.  Be warned that the TIFF/JPEG standard is
  662. likely to change away from the flavor currently produced by NeXTStep,
  663. so compatibility with other platforms is doubtful.
  664.  
  665.  
  666. [6B]  If you are looking for source code to work with:
  667.  
  668. Free, portable C code for JPEG compression is available from the Independent
  669. JPEG Group, which I lead.  A package containing our source code,
  670. documentation, and some small test files is available from ftp.uu.net
  671. (192.48.96.9) in directory /graphics/jpeg.  The current release is v4, file
  672. jpegsrc.v4.tar.Z.  (This is a compressed TAR file; don't forget to retrieve
  673. in binary mode.)  You can retrieve this file by FTP or UUCP.  Copies can
  674. also be found at many other Internet sites.  If you are on a PC and don't
  675. know how to cope with .tar.Z format, you may prefer ZIP format, which you
  676. can find at Simtel archive sites (see NOTE above), file
  677. msdos/graphics/jpegsrc4.zip.  On CompuServe, see the GRAPHSUPPORT forum (GO
  678. GRAPHSUP), library 15, file jpgs4a.zip.  If you have no FTP access, you can
  679. retrieve the source from your nearest comp.sources.misc archive; version 4
  680. appeared as issues 55-72 of volume 34.  (If you don't know how to retrieve
  681. comp.sources.misc postings, see the FAQ article "How to find sources",
  682. referred to at the top of section 6.)
  683.  
  684. The free JPEG code provides conversion between JPEG "JFIF" format and image
  685. files in GIF, PBMPLUS PPM/PGM, Utah RLE, and Truevision Targa file formats.
  686. The core compression and decompression modules can easily be reused in other
  687. programs, such as image viewers.  The package is highly portable; we have
  688. tested it on many machines ranging from PCs to Crays.
  689.  
  690. We have released this software for both noncommercial and commercial use.
  691. Companies are welcome to use it as the basis for JPEG-related products.
  692. We do not ask a royalty, although we do ask for an acknowledgement in
  693. product literature (see the README file in the distribution for details).
  694. We hope to make this software industrial-quality --- although, as with
  695. anything that's free, we offer no warranty and accept no liability.
  696.  
  697. The Independent JPEG Group is a volunteer organization; if you'd like to
  698. contribute to improving our software, you are welcome to join.
  699.  
  700.  
  701. A different free JPEG implementation, written by the PVRG group at Stanford,
  702. is available from havefun.stanford.edu in directory pub/jpeg.  This program
  703. is designed for research and experimentation rather than production use;
  704. it is slower, harder to use, and less portable than the IJG code, but it
  705. implements a larger subset of the JPEG standard.
  706.  
  707.  
  708. [7]  What's all this hoopla about color quantization?
  709.  
  710. Most people don't have full-color (24 bit per pixel) display hardware.
  711. Typical display hardware stores 8 or fewer bits per pixel, so it can display
  712. 256 or fewer distinct colors at a time.  To display a full-color image, the
  713. computer must choose an appropriate set of representative colors and map the
  714. image into these colors.  This process is called "color quantization".
  715. (This is something of a misnomer; "color selection" or "color reduction"
  716. would be a better term.  We're stuck with the standard usage though.)
  717.  
  718. Clearly, color quantization is a lossy process.  It turns out that for most
  719. images, the details of the color quantization algorithm have *much* more
  720. impact on the final image quality than do any errors introduced by JPEG
  721. itself (except at the very lowest JPEG quality settings).  Making a good
  722. color quantization algorithm is a black art, and no single algorithm is best
  723. for all images.
  724.  
  725. Since JPEG is a full-color format, converting a color JPEG image for display
  726. on 8-bit-or-less hardware requires color quantization.  The speed and image
  727. quality of a JPEG viewer running on such hardware are largely determined by
  728. its quantization algorithm.  You'll see great variation in image quality
  729. among viewers on 8-bit displays, much more than occurs on 24-bit displays.
  730.  
  731. On the other hand, a GIF image has already been quantized to 256 or fewer
  732. colors.  (A GIF *does* have a specific number of colors in its palette, and
  733. the format doesn't allow more than 256 palette entries.)  GIF has the
  734. advantage that the image maker precomputes the color quantization, so
  735. viewers don't have to; this is one of the things that make GIF viewers
  736. faster than JPEG viewers.  But this is also the *disadvantage* of GIF:
  737. you're stuck with the maker's quantization.  If the maker quantized to a
  738. different number of colors than what you can display, you'll either waste
  739. display capability or have to quantize again to further reduce the number of
  740. colors (which results in much poorer image quality than if you had quantized
  741. once from a full-color image).  Furthermore, if the maker didn't use a
  742. high-quality color quantization algorithm, you're out of luck --- the image
  743. is ruined.
  744.  
  745. For this reason, JPEG promises significantly better image quality than GIF
  746. for all users whose machines don't match the image maker's display hardware.
  747. JPEG's full color image can be quantized to precisely match the viewer's
  748. display hardware.  Furthermore, you will be able to take advantage of future
  749. improvements in quantization algorithms (there is a lot of active research
  750. in this area), or purchase better display hardware, to get a better view of
  751. JPEG images you already have.  With a GIF, you're stuck forevermore with
  752. what was sent.
  753.  
  754. A growing number of people have better-than-8-bit display hardware already:
  755. 15-bit "hi-color" PC displays, true 24-bit displays on workstations and
  756. Macintoshes, etc.  For these people, GIF is already obsolete, as it cannot
  757. represent an image to the full capabilities of their display.  JPEG images
  758. can drive these displays much more effectively.
  759.  
  760. In short, JPEG is an all-around better choice than GIF for representing
  761. images in a machine-independent fashion.
  762.  
  763.  
  764. It's sometimes thought that a JPEG converted from a GIF shouldn't require
  765. color quantization.  This is false: even when you feed a 256-or-less-color
  766. GIF into JPEG, what comes out of the decompressor is not 256 colors, but
  767. thousands of colors.  This happens because JPEG's lossiness affects each
  768. pixel a little differently, so two pixels that started with identical colors
  769. will usually come out with slightly different colors.  Each original color
  770. gets "smeared" into a group of nearby colors.  Therefore quantization is
  771. always required to display a color JPEG on a colormapped display, regardless
  772. of the image source.
  773.  
  774. The same effect makes it nearly meaningless to talk about the number of
  775. colors used by a JPEG image.  Even if you were to count the number of
  776. distinct pixel values, different JPEG decoders would give you different
  777. results because of roundoff error differences.  I occasionally see posted
  778. images described as "256-color JPEG".  This tells me that the poster
  779. (a) hasn't read this FAQ and (b) probably converted the JPEG from a GIF.
  780. JPEGs can be classified as color or gray-scale, but number of colors just
  781. isn't a useful concept for JPEG, any more than it is for a real photograph.
  782.  
  783.  
  784. [8]  What are some rules of thumb for converting GIF images to JPEG?
  785.  
  786. Converting GIF files to JPEG is a tricky business --- you are piling one set
  787. of limitations atop a quite different set, and the results can be awful.
  788. Certainly a JPEG made from a GIF will never be as good as a JPEG made from
  789. true 24-bit color data.  But if what you've got is GIFs, and you need to
  790. save space, here are some hints for getting the best results.
  791.  
  792. With care and a clean source image, it's often possible to make a JPEG of
  793. quality equivalent to the GIF.  This does *not* mean that the JPEG looks
  794. identical to the GIF --- it probably won't on an 8-bit display, because the
  795. color quantization process used to display the JPEG won't exactly match the
  796. GIF's quantization.  (See section 7 for more about that.)  But given a good
  797. viewer, the JPEG will look as good as the GIF.  Some people claim that on
  798. 24-bit displays, a carefully converted JPEG can look better than the GIF
  799. source, because dither patterns have been eliminated.  (More about dithering
  800. in a moment.)
  801.  
  802. On the other hand, JPEG conversion *will* degrade an unsuitable image or one
  803. that is converted carelessly.  If you are not willing to take the amount of
  804. trouble suggested below, you're much better off leaving your GIF images
  805. alone.  Simply cranking the JPEG quality setting up to a very high value
  806. wastes space (which defeats the whole point of the exercise...) and some
  807. images will be degraded anyway.
  808.  
  809. The first rule is never to convert an image that's not appropriate for JPEG
  810. (see section 3 about that).  Large, high-visual-quality photographic images
  811. are usually the best material.  And they take up lots of space in GIF form,
  812. so they offer significant potential space savings.  (A good rule of thumb is
  813. not to bother converting any GIF that's much under 100 Kbytes; the potential
  814. space savings isn't worth the hassle.)
  815.  
  816. The second rule is to look at each JPEG, to make sure you are happy with it,
  817. before throwing away the corresponding GIF; this will give you a chance to
  818. re-do the conversion with a higher quality setting if necessary.  Also
  819. compare the file sizes --- if the image isn't suitable JPEG material, a JPEG
  820. file of reasonable quality may come out *larger* than the GIF.
  821.  
  822. The third rule is to get rid of the border.  Many people have developed
  823. an odd habit of putting a large single-color border around a GIF image.
  824. While useless, this is nearly free in terms of storage cost in GIF files.
  825. It is NOT free in JPEG files, either in storage space or in decoding time;
  826. and the sharp border boundary can create visible artifacts ("ghost" edges).
  827. Furthermore, when viewing a bordered JPEG on an 8-bit display, the quantizer
  828. will think the border color is important because there's so much of it, and
  829. hence will waste color palette entries on the border, thus actually reducing
  830. the displayed quality of the main part of the image!  So do yourself a favor
  831. and crop off any border before JPEGing.
  832.  
  833. Gray-scale images usually convert without much problem.  When using cjpeg,
  834. be sure to specify -gray.  (Otherwise, cjpeg treats a GIF as color data;
  835. this works but wastes space and time for gray-scale data.)  Quality settings
  836. around the default (75) are usually fine.
  837.  
  838. Color images are much trickier.  Color GIFs of photographic images are
  839. usually "dithered" to fool your eye into seeing more than the 256 colors
  840. that GIF can actually store.  If you enlarge the image, you will find that
  841. adjacent pixels are often of significantly different colors; at normal size
  842. the eye averages these pixels together to produce the illusion of an
  843. intermediate color value.  The trouble with dithering is that, to JPEG, it
  844. looks like high-spatial-frequency color noise; and JPEG can't compress noise
  845. very well.  The resulting JPEG file is both larger and of lower image
  846. quality than what you would have gotten from JPEGing the original full color
  847. image (if you had it).  To get around this, you need to "smooth" the GIF
  848. image before compression.  Smoothing averages together nearby pixels, thus
  849. approximating the color that you thought you saw anyway, and in the process
  850. getting rid of the rapid color changes that give JPEG trouble.  Proper use
  851. of smoothing will both reduce the size of the compressed file and give you a
  852. better-looking output image than you'd get without smoothing.
  853.  
  854. With the V4 free JPEG software (or programs based on it), a simple smoothing
  855. capability is built in.  Try "-smooth 10" or so when converting GIFs.
  856. Values of 10 to 25 seem to work well for high-quality GIFs.  Heavy-handed
  857. dithering may require larger smoothing factors.  (If you can see regular
  858. fine-scale patterns on the GIF image even without enlargement, then strong
  859. smoothing is definitely called for.)  Too large a smoothing factor will blur
  860. the output image, which you don't want.  If you are an image processing
  861. wizard, you can also do smoothing with a separate filtering program, but
  862. appropriate use of such tools is beyond the scope of this FAQ.
  863.  
  864. Quality settings around 85 (a bit higher than default) usually work well
  865. when converting color GIFs, assuming that you've picked a good smoothing
  866. factor.  You may need to go higher if you can't hide the dithering pattern
  867. with a reasonable smoothing factor.  Really badly dithered GIFs are best
  868. left as GIFs.
  869.  
  870. Don't expect JPEG files converted from GIFs to be as small as those created
  871. directly from full-color originals.  You won't be able to smooth away all of
  872. the dithering noise without ruining the image, and this noise wastes space.
  873. Typically, a good-quality converted JPEG will be 1/2 to 1/3rd the size of
  874. the GIF file, not 1/4th as suggested in section 4.  (If the JPEG comes out
  875. much more than half the size of the GIF, this is a good sign that the image
  876. shouldn't be converted at all.)
  877.  
  878. The upshot of all this is that "cjpeg -quality 85 -smooth 10" is probably a
  879. good starting point for converting color GIFs.  But if you care about the
  880. image, you'll want to check the results and maybe try a few other settings.
  881. Blindly converting a large GIF library at this or any other setting is a
  882. recipe for disaster.
  883.  
  884.  
  885. [9]  Does loss accumulate with repeated compression/decompression?
  886.  
  887. It would be nice if, having compressed an image with JPEG, you could
  888. decompress it, manipulate it (crop off a border, say), and recompress it
  889. without any further image degradation beyond what you lost initially.
  890. Unfortunately THIS IS NOT THE CASE.  In general, recompressing an altered
  891. image loses more information.  Hence it's important to minimize the number
  892. of generations of JPEG compression between initial and final versions of an
  893. image.
  894.  
  895. It turns out that if you decompress and recompress an image at the same
  896. quality setting first used, little or no further degradation occurs.
  897. (Counterintuitively, this works better the lower the quality setting.
  898. But you must use *exactly* the same setting, or all bets are off.)
  899. This means that you can make local modifications to an image without
  900. material degradation of other areas of the image.  Unfortunately, cropping
  901. doesn't count as a local change!  JPEG processes the image in small blocks,
  902. and cropping usually moves the block boundaries, so that the image looks
  903. completely different to JPEG.  You can take advantage of the low-degradation
  904. behavior if you are careful to crop the top and left margins only by a
  905. multiple of the block size (typically 16 pixels), so that the remaining
  906. blocks start in the same places.
  907.  
  908. The bottom line is that JPEG is a useful format for archival storage and
  909. transmission of images, but you don't want to use it as an intermediate
  910. format for sequences of image manipulation steps.  Use a lossless format
  911. (PPM, RLE, TIFF, etc) while working on the image, then JPEG it when you are
  912. ready to file it away.  Aside from avoiding degradation, you will save a lot
  913. of compression/decompression time this way :-).
  914.  
  915.  
  916. [10]  Why all the argument about file formats?
  917.  
  918. Strictly speaking, JPEG refers only to a family of compression algorithms;
  919. it does *not* refer to a specific image file format.  The JPEG committee was
  920. prevented from defining a file format by turf wars within the international
  921. standards organizations.
  922.  
  923. Since we can't actually exchange images with anyone else unless we agree on
  924. a common file format, this leaves us with a problem.  In the absence of
  925. official standards, a number of JPEG program writers have just gone off to
  926. "do their own thing", and as a result their programs aren't compatible with
  927. anybody else's.
  928.  
  929. The closest thing we have to a standard JPEG format is some work that's been
  930. coordinated by people at C-Cube Microsystems.  They have defined two
  931. JPEG-based file formats:
  932.   * JFIF (JPEG File Interchange Format), a "low-end" format that transports
  933.     pixels and not much else.
  934.   * TIFF/JPEG, aka TIFF 6.0, an extension of the Aldus TIFF format.  TIFF is
  935.     a "high-end" format that will let you record just about everything you
  936.     ever wanted to know about an image, and a lot more besides :-).  TIFF is
  937.     a lot more complex than JFIF, and is generally less transportable,
  938.     because different vendors have often implemented slightly different
  939.     and incompatible subsets of TIFF.  It's not likely that adding JPEG to
  940.     the mix will do anything to improve this situation.
  941. Both of these formats were developed with input from all the major vendors
  942. of JPEG-related products; it's reasonably likely that future commercial
  943. products will adhere to one or both standards.
  944.  
  945. JFIF has emerged as the de-facto standard on Usenet.  JFIF is simpler than
  946. TIFF and is available now; the TIFF 6.0 spec for incorporating JPEG is not
  947. widely implemented, partly because it has some serious design flaws.  It is
  948. likely that the TIFF 6.0 JPEG section will be changed significantly before
  949. widespread adoption occurs.  Even when TIFF/JPEG is well defined, the JFIF
  950. format is likely to be a widely supported "lowest common denominator";
  951. TIFF/JPEG files may never be as transportable.
  952.  
  953. A particular case of wide interest is Apple's Macintosh QuickTime software.
  954. QuickTime uses a JFIF-compatible format wrapped inside the Mac-specific PICT
  955. structure.  Conversion between JFIF and PICT/JPEG is pretty straightforward,
  956. and several Mac programs are available to do it (see Mac portion of section
  957. 6A).  If you have an editor that handles binary files, you can even strip a
  958. PICT/JPEG file down to JFIF by hand; see section 11 for details.
  959.  
  960. Another particular case is Handmade Software's DOS programs (GIF2JPG/JPG2GIF
  961. and Image Alchemy).  These programs are capable of reading and writing JFIF
  962. format.  By default, though, they write a proprietary format developed by
  963. HSI.  This format is NOT readable by any non-HSI programs and should not be
  964. used for Usenet postings.  Use the -j switch to get JFIF output.  (This
  965. applies to old versions of these programs; the current releases emit JFIF
  966. format by default.  You still should be careful not to post HSI-format
  967. files, unless you want to get flamed by people on non-PC platforms.)
  968.  
  969.  
  970. [11]  How do I recognize which file format I have, and what do I do about it?
  971.  
  972. If you have an alleged JPEG file that your software won't read, it's likely
  973. to be HSI format or some other proprietary JPEG-based format.  You can tell
  974. what you have by inspecting the first few bytes of the file:
  975.  
  976. 1.  A JFIF-standard file will start with the four bytes (hex) FF D8 FF E0,
  977.     followed by two variable bytes (often hex 00 10), followed by 'JFIF'.
  978.  
  979. 2.  If you see FF D8 at the start, but not the rest of it, you may have a
  980.     "raw JPEG" file.  This is probably decodable as-is by JFIF software ---
  981.     it's worth a try, anyway.
  982.  
  983. 3.  HSI files start with 'hsi1'.  You're out of luck unless you have HSI
  984.     software.  Portions of the file may look like plain JPEG data, but they
  985.     won't decompress properly with non-HSI programs.
  986.  
  987. 4.  A Macintosh PICT file, if JPEG-compressed, will have several hundred
  988.     bytes of header (often 726 bytes, but not always) followed by JPEG data.
  989.     Look for the 3-byte sequence (hex) FF D8 FF --- the text 'Photo - JPEG'
  990.     will usually appear shortly before this header, and 'JFIF' or 'AppleMark'
  991.     will usually appear shortly after it.  Strip off everything before the
  992.     FF D8 FF and you should be able to decode the file.
  993.  
  994. 5.  Anything else: it's a proprietary format, or not JPEG at all.  If you are
  995.     lucky, the file may consist of a header and a raw JPEG data stream.
  996.     If you can identify the start of the JPEG data stream (look for FF D8),
  997.     try stripping off everything before that.
  998.  
  999. In uuencoded Usenet postings, the characteristic JFIF pattern is
  1000.  
  1001.     "begin" line
  1002.     M_]C_X ...
  1003.  
  1004. whereas uuencoded HSI files will start with
  1005.  
  1006.     "begin" line
  1007.     M:'-I ...
  1008.  
  1009. If you learn to check for the former, you can save yourself the trouble of
  1010. downloading non-JFIF files.
  1011.  
  1012.  
  1013. [12]  How does JPEG work?
  1014.  
  1015. The buzz-words to know are chrominance subsampling, discrete cosine
  1016. transforms, coefficient quantization, and Huffman or arithmetic entropy
  1017. coding.  This article's too long already, so I'm not going to say more
  1018. than that here.  For technical information see the comp.compression FAQ,
  1019. which is available from the news.answers archive at rtfm.mit.edu, in files
  1020. /pub/usenet/news.answers/compression-faq/part[1-3].  If you need help in
  1021. using the news.answers archive, see the top of this article.
  1022.  
  1023. The comp.compression FAQ is also a good starting point for information on
  1024. other state-of-the-art image compression methods, such as wavelets and
  1025. fractals.  A quick comparison: wavelets are likely to be the basis of the
  1026. next generation of image-compression standards, but they are 5 or 10 years
  1027. behind JPEG in the standardization pipeline; as for fractals, it's very
  1028. difficult to separate real performance from hype.
  1029.  
  1030.  
  1031. [13]  Isn't there a lossless JPEG?
  1032.  
  1033. There's a great deal of confusion on this subject.  The JPEG committee did
  1034. define a truly lossless compression algorithm (i.e., one that guarantees the
  1035. final output is bit-for-bit identical to the original input).  However, this
  1036. lossless mode has almost nothing in common with the regular lossy JPEG
  1037. algorithm, and it offers much less compression.  At present, very few
  1038. implementations of lossless JPEG exist.  The PVRG code mentioned in section
  1039. 6B is the only noncommercial code I know of that handles lossless JPEG.
  1040.  
  1041. Lossless JPEG typically compresses full-color data by around 2:1.  Lossless
  1042. JPEG works well only on continuous-tone images; it does not provide useful
  1043. compression of palette-color images or low-bit-depth images.  (The JBIG
  1044. standard is considered superior to lossless JPEG for images of less than 6
  1045. bits/sample.)
  1046.  
  1047. Cranking a regular JPEG implementation up to its maximum quality setting
  1048. *does not* get you a lossless image.  Even at the maximum possible quality
  1049. setting, regular JPEG is not lossless, because it is subject to roundoff
  1050. errors in various calculations.  Roundoff errors are nearly always too small
  1051. to be seen, but they will accumulate if you put the image through multiple
  1052. cycles of compression.
  1053.  
  1054. Many implementations won't even let you get to the maximum possible setting,
  1055. because it's such an inefficient way to use regular JPEG.  With the IJG JPEG
  1056. software, for example, you have to say not only "-quality 100" but also
  1057. "-sample 1x1" to eliminate all deliberate loss of information.  The
  1058. resulting files are far larger and of only fractionally better quality than
  1059. files generated at more reasonable settings.  If you really need lossless
  1060. storage, don't try to approximate it with regular JPEG.
  1061.  
  1062.  
  1063. [14]  What about arithmetic coding?
  1064.  
  1065. The JPEG spec defines two different "back end" modules for the final output
  1066. of compressed data: either Huffman coding or arithmetic coding is allowed.
  1067. The choice has no impact on image quality, but arithmetic coding usually
  1068. produces a smaller compressed file.  On typical images, arithmetic coding
  1069. produces a file 5 or 10 percent smaller than Huffman coding.  (All the
  1070. file-size numbers previously cited are for Huffman coding.)
  1071.  
  1072. Unfortunately, the particular variant of arithmetic coding specified by the
  1073. JPEG standard is subject to patents owned by IBM, AT&T, and Mitsubishi.
  1074. Thus *you cannot legally use arithmetic coding* unless you obtain licenses
  1075. from these companies.  (The "fair use" doctrine allows people to implement
  1076. and test the algorithm, but actually storing any images with it is dubious
  1077. at best.)
  1078.  
  1079. At least in the short run, I recommend that people not worry about
  1080. arithmetic coding; the space savings isn't great enough to justify the
  1081. potential legal hassles.  In particular, arithmetic coding *should not*
  1082. be used for any images to be exchanged on Usenet.
  1083.  
  1084.  
  1085. [15]  Could an FPU speed up JPEG?  How about a DSP chip?
  1086.  
  1087. Since JPEG is so compute-intensive, many people suggest that using an
  1088. FPU chip (a math coprocessor) should speed it up.  This is not so.
  1089. Production-quality JPEG programs use only integer arithmetic and so are
  1090. unaffected by the presence or absence of floating-point hardware.
  1091. Converting the key operations to floating point would only slow things down.
  1092. (On some very expensive machines, where floating point arithmetic is
  1093. actually faster than integer, such a rewrite would indeed be a win.  Most
  1094. such hardware has "Cray" on the nameplate :-).)
  1095.  
  1096. On the other hand, DSP chips are ideally suited for fast repetitive integer
  1097. arithmetic, so programming a DSP to do JPEG can yield significant speedups.
  1098. DSPs are starting to be found as add-ons for workstations and PCs, so you
  1099. can expect to see DSP-based JPEG programs popping up.
  1100.  
  1101.  
  1102. ---------------------
  1103.  
  1104. If you have more questions about JPEG in general or the free JPEG software
  1105. in particular, contact the Independent JPEG Group at jpeg-info@uunet.uu.net.
  1106.  
  1107. -- 
  1108.             tom lane
  1109.             organizer, Independent JPEG Group
  1110.             tgl@cs.cmu.edu or tgl@netcom.com
  1111.