Dans la suite des articles destinés à mieux appréhender l’informatique, je vous propose dans cet article de comprendre les formats de fichier.
Qu’est-ce qu’un format de fichier ?
Nous avions vu dans l’article sur les fichiers et les dossiers que l’information numérique était stockée en binaire (suite de 0 et de 1).
Un fichier est enregistré sur un support (votre disque dur par exemple) en suivant un format particulier. On peut également appelé cela un format de données. Le format permet à votre ordinateur de « comprendre » les informations binaires du fichier.
Par exemple, une photographie prise par votre smartphone va être enregistrée au format JPEG (extension .jpg ou .jpeg) et dans ce cas, les informations binaires qu’il contient vont représenter une image.
Si vous rédigez une lettre, vous allez utiliser un traitement de texte (LibreOffice Writer ou Microsoft Word). Le texte, les images intégrées, ainsi que toute la mise en forme (titres, taille, police et couleurs du texte) vont être stockés au format OpenDocument (pour LibreOffice Writer) ou au format Doc/DocX (pour Word).
De la même façon, votre musique préférée pourra être stockée au format FLAC (format audio de compression sans perte) ou plus généralement au format MP3 (format audio de compression avec perte).
Il existe des milliers de formats de fichier. Certains sont très courants : TXT, MP3, BMP, DOC, … et peuvent être lus par différents logiciels. D’autres sont très spécifiques et ne serviront qu’à un logiciel bien particulier.
Extension de fichier
L’extension d’un fichier correspond au suffixe après le dernier « . » du nom de fichier.
Par exemple pour un nom de fichier « Ma liste de courses.txt », l’extension de ce fichier est txt.
Pour un autre fichier « Photo d’un coucher de soleil sur le lac.jpg », l’extension est jpg.
Pour une musique « Ma chanson préférée.mp3 », l’extension est mp3.
L’extension donne une indication au système d’exploitation sur la façon de traiter celui-ci mais ce n’est pas elle qui change la façon dont les données sont écrites sur le support.
Dis autrement, cela ne sert à rien de changer l’extension d’un fichier (en renommant celui-ci) si vous n’utilisez pas un logiciel capable de reformater les données dans un autre format.
Par exemple, si j’ai une image au format BMP (c’est un format assez basique et sans aucune compression) et que je souhaite réduire la taille de mon image sans perdre en qualité, je souhaite utiliser le format PNG.
Dans ce cas, je dois ouvrir mon image BMP avec un logiciel adéquat (par exemple le logiciel libre « The Gimp ») afin de ré-enregistrer celui-ci dans un autre format. Le logiciel va ré-encoder les informations de l’image BMP en compressant celles-ci et les enregistrer au format PNG.
Et concrètement, un format c’est quoi ?
Un format va décrire précisément comment l’information doit être écrite et lue. Pour illustrer cela, je vous propose d’étudier ensemble le format BMP.
C’est un format non compressif de stockage d’image. Ce format possède plusieurs variantes mais non allons regarder en détail uniquement le format BMP24 créé par un logiciel sous Windows (par exemple le célèbre Paint).
Entête du format de fichier BMP
| Valeur | Taille |
| Nombre magique (BM pour un BMP créé sous Windows) | 2 octets |
| Taille du fichier BMP en octets | 4 octets |
| Identifiant1 de l’application qui a créé le fichier | 2 octets |
| Identifiant2 de l’application qui a créé le fichier | 2 octets |
| Adresse mémoire du début du contenu de l’image. Dans le cas particulier du BMP24 (il n’y a pas de palette), cette adresse mémoire commencera immédiatement après l’entête. | 4 octets |
Ensuite pour chaque pixel de l’image, on utilise 3 octets.
- 1 octet pour coder la proportion de couleur bleu du pixel
- 1 octet pour coder la proportion de couleur vert du pixel
- 1 octet pour coder la proportion de couleur rouge du pixel
Voilà, c’est tout. C’est très simple pour le format BMP.
Chaque format apporte sont lot d’avantages et d’inconvénients
Malheureusement cette simplicité d’encodage / décodage de l’image est également un point faible en ce qui concerne la taille du fichier.
Une image de définition 800 x 600 pixels (c’est une définition très faible au regard de ce qui existe actuellement avec les smartphones / Appareils photos numérique) en 24 bits va peser 1,44 Mo.
Dans le même ordre d’idée, pour la musique, le format WAV va stocker l’information brute (sans compression). Ainsi une musique de quelques minutes va peser facilement 40 Mo.
Bien sûr, il est possible de changer les paramètres du format (mono/stéréo, taux échantillonnage, débit binaire) mais cela impactera notablement la qualité du fichier audio si l’on choisit des valeurs trop faibles.
Cela nous amène naturellement vers la 4ème partie de cet article, la compression
La Compression
Formats « compressifs »
Je ne suis pas certain que terme soit officiellement reconnu mais je vais vous expliquer ici comment il est possible de réduire drastiquement la taille en Mo d’un fichier son/d’une image/d’une vidéo.
Compression avec perte :
Ces formats (jpeg, mp3 pour ne citer qu’eux), vont appliquer des traitements spécifiques à l’information stockée.
Par exemple pour le format MP3, l’information audio est diminuée par rapport à ce que l’oreille humaine est capable de discerner. En effet, si au même moment 2 fréquences d’intensités différentes sont présentent sur la musique, l’oreille humaine ne pourra en distinguer qu’une seule (surtout si les fréquences sont très proches).
En jouant sur plusieurs facteurs similaires, le format MP3 permet de stocker une musique de 3 minutes dans un fichier qui pèsera entre 4 et 8 Mo (la taille dépend du taux de compression choisit)
Le format JPEG va également détruire de l’information en codant avec la même couleur les couleurs proches. Ce n’est pas la seule « optimisation » réalisée par ce format mais c’est celle qui parle le plus lorsqu’on souhaite comprendre la notion de format de compression avec perte. L’information ne pourra plus être retrouvée ensuite (sauf si vous avez gardé le fichier original non compressé). Là encore, on peut sélectionner le taux de compression pour avoir des résultats très qualitatifs. C’est d’ailleurs pour cela que le format JPEG s’est imposé en tant que format de prédilection sur Internet et pour stocker les photos sur la quasi totalité des supports
Compression sans perte :
Pour la musique, le format FLAC permet de compresser l’information musicale mais sans détruire (ou déformer) celle-ci. Un fichier FLAC est entre 1,5 à 2,5 fois moins lourd que la même musique au format WAV. Le gain de place est appréciable mais cela reste assez volumineux. Notamment si vous voulez ripper (anglicisme signifiant numériser un CD) vos CD en FLAC et que vous avez énormément de CD Audio.
Pour les images, il y a de nombreux formats qui compressent l’information sans perte de qualité. Il y a notamment le format PNG qui est devenu le standard universel de la compression sans perte avec un gain de 60 à 80 % par rapport à un fichier BMP. D’autres formats existent bien sûr, il y a notamment WebP et AVIF (qui est très efficace mais l’encodage est particulièrement lent).
Compresser sans changer de format via les archives compressées
Vous en avez certainement déjà manipulé des archives compressées. Elles permettent de grouper un ensemble de fichier (cela peut être également plusieurs répertoires/sous-répertoires contenant chacun plusieurs fichiers) en un seul fichier dont la taille sera réduite.
C’est plus pratique pour s’échanger plusieurs fichiers par mail (la taille des pièces jointes est généralement limitée à 20/25 Mo maximum).
Pour cela, le logiciel de compression (par exemple 7-Zip que je vous présente dans cet article), va appliquer un algorithme pour trouver les morceaux de fichiers répétitifs afin de ne stocker qu’une fois l’information (c’est une explication très basique, l’idée est de simplifier).
Une archive va ainsi vous permettre de réduire la taille des fichiers qu’elle contient mais il n’y a pas de « miracle ».
Si l’information est déjà « optimisée » (comme c’est le cas avec les formats « compressifs » comme mp3, jpg, …) vous ne pourrez plus gagner beaucoup de place supplémentaire. Par contre pour les formats « bruts » (bmp / wav pour ne citer qu’eux) le gain en espace disque sera plus conséquent.
Si vous avez un peu de temps, n’hésitez pas à tester les différents types d’archives (les archives 7z sont généralement déjà bien optimisées mais vous pouvez toujours trouver mieux) en faisant varier les formats et les paramètres de ceux-ci.
Conclusion
Ainsi s’achève cet article visant à comprendre les formats de fichier. N’hésitez pas à laisser un commentaire pour donner votre avis ou partager vos astuces.