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1 1. Signal analogique et signal numérique 2. Image matricielle - notion de pixel 2.1 La définition 2.2 La résolution 3. Image numérique 3.1 Image en niveaux de gris 3.2 Image en couleurs 4. Formats d image et histogramme 4.1 Image en noir et blanc 4.2 Image en couleurs 4.3 Format RAW 1

2 1. Signal analogique et signal numérique Le son et la lumière sont des phénomènes continus. Pour les diffuser, il est nécessaire de les enregistrer sur un support. Il y a alors deux solutions : soit on enregistre le signal de façon continue, on parle alors de signal analogique ; soit on n enregistre que certaines valeurs de ce signal, il s agit d un signal numérique. Un signal numérique ne peut prendre qu un certain nombre de valeurs, pour le son c est en général valeurs différentes. Le signal sera donc moins riche qu un signal analogique. Un signal numérique n est pas identique au signal à enregistrer mais il a d autres avantages. Les enregistrements numériques sont très faciles à dupliquer et peuvent être communiqués par ondes électromagnétiques en limitant les pertes d information, contrairement aux enregistrements analogiques. signal signal temps temps Signal analogique Avantages : signal riche Signal numérique Avantages : bonne conservation du signal reproduction facile et fidèle moindre coût 2. Image matricielle Une image numérique est constituée d un ensemble de points appelés pixels, chacun codé par une valeur numérique, qui constitue un ensemble de 0 et La définition La définition est le qui constituent une image. Une définition de 1024 x 768 points comporte 1024 lignes de 768 points chacune, soit un total de pixels lignes points La résolution La résolution d une image est définie par un nombre de pixels par unité de longueur. La qualité d une image va dépendre de la résolution. La résolution détermine la taille du pixel. = 1 pixel = codage binaire 2

3 La résolution d une image peut s exprimer : en dpi : (dot per inch) c est le nombre de points d impression sur 1 pouce soit 2,54 cm. C est l unité adaptée pour l impression d une image (CMJN) ppp : (pixel par pouce) il s agit du affiché sur 1 pouce d écran soit 2,54 cm. C est l unité adaptée pour l affichage d une image sur un écran (RVB). Rmq : l affichage écran peut être bon, mais lors de l impression, les pixels apparaissent. 1 pouce = 2,54 cm 1 pouce = 2,54 cm un cercle en 10 ppp un cercle en 20 ppp Cas de l impression CMJN : imprimante Pour avoir un bon résultat en impression, il ne faut pas pouvoir discerner les points d impression. Pour cela, on rapproche les points. L œil n est alors pas capable de distinguer deux points côte à côte. En imprimerie, les graphistes impriment les documents à 300 dpi. Cas de l affichage RVB: écran, scanner Il est nécessaire de trouver un compromis entre le poids du fichier et la qualité de l image. La qualité et le poids du fichier dépendent de la résolution. Les webdesigners optimisent leurs images et diminuent la résolution par rapport à une impression. Pour que l œil ne puisse pas séparer les pixels, ils choisissent une résolution de 72 ppp ou 92 ppp. Rmq : dans le cas d un affichage web, il est nécessaire de trouver un compromis entre taille de fichier et qualité d affichage, surtout pour les fichiers vidéo (affichage de 25 images par seconde). En effet, si on affiche sur une page web une image d une définition de 20 Mpx enregistrée sur 24 bits par couleur, soit un fichier de 20 x24/8 = 60 Mo (mégaoctet), et que l on ne dispose que d une connexion dont le débit est de 1Mo/s, il faut faudra 60 secondes pour afficher la page. 3. Image numérique Le niveau de détails (N) d une image est lié au nombre d éléments binaires enregistré pour un pixel. Ce nombre est noté n et se mesure en bits. On utilise pour cela la formule : Tableau d exemple : N = 2 n Nombre de bits (n) Niveau de détail (N) = = = = = millions N niveau de détails n nombre de bits 3

4 3.1 Image en niveaux de gris Un ordinateur ne traite que les nombres. Pour qu il puisse traiter une image, on doit donc la numériser. Il existe une infinité de niveaux entre le noir total et le blanc pur, alors qu il n existe pas une infinité de niveaux dans les codages d image. Le format JPEG code, pour chaque pixel, 256 niveaux de gris différents. En numérisant, on perd en régularité du dégradé : on a des «sauts» d un niveau à l autre et ceux-ci ne sont pas toujours régulièrement répartis. 0 Image bitmap noir et blanc enregistrée sur 1 bit. Elle ne contient que 2 1 =2 valeurs codées 0 pour le noir et 1 pour le blanc. 1 Augmenter le nombre de niveaux permet d avoir un ensemble plus régulier et à partir d un certain stade, l œil ne différencie plus le vrai dégradé de celui qui est numérisé. Un dégradé à 256 niveaux de gris nous paraît continu, alors qu il ne l est pas Image en niveaux de gris enregistrée sur 2 bits. Elle ne contient que 2 2 =4 valeurs. Image en niveaux de gris enregistrée sur 8 bits. Elle contient 2 8 =256 valeurs : du noir ( ) au blanc ( ). 3.2 Image en couleurs Une image numérique matricielle couleur peut être obtenue de deux manières différentes soit à l aide d un appareil photo numérique, soit à l aide d un scanner. Dans les deux cas, la lumière est transformée en signaux électriques qui sont alors stockés sous forme de nombres binaires, 0 ou 1. 4

5 Sur un capteur d image numérique, chaque élément sensible à la lumière est pourvu d un filtre rouge, vert ou bleu. Une image couleur peut alors être reconstituée à partir de ses 3 couleurs dites primaires en synthèse lumière. Il y a environ 2 fois plus de filtres verts par pixel que de filtres rouges et bleus, pour compenser la façon dont l œil perçoit les couleurs. Cet arrangement de couleurs est connu sous le nom de matrice de filtre de Bayer. Rmq : il n existe pas qu une seule technologie. Les capteurs de type fovéon fonctionnent d une autre manière. matrice de filtre de Bayer La lumière est transformée en signal électrique puis en données binaires. Chaque couleur primaire est enregistrée sur 8 bits soit 3x8=24 bits par couleur. R = 8 bits V = 8 bits B = 8 bits Une séquence de 8 bits permet de coder 256 valeurs vertes différentes. Par conséquent, la valeur de la composante verte d un pixel peut être représentée selon 256 niveaux différents, allant du 0 (absence de vert) à 255 (vert d intensité maximum). C est pourquoi sur un logiciel de traitement d image, on peut choisir un trio RVB compris entre 0 et 255, soit 256 valeurs différentes. Il en est de même pour les 2 autres composantes primaires, le rouge et le bleu. Le carré ci-contre est formé de pixels d une couleur uniforme dont les caractéristiques RVB sont les suivantes: Décimale Binaire (sur 8 bits) R : V : B : Le codage binaire sur 24 bits de cette couleur est donc le suivant : Poids de l image, profondeur de codage Chaque couleur constituant l image est enregistrée sur 24 bits ; sachant que 8 bits correspondent à 1 octet, chaque couleur est alors enregistrée sur 3 octets. Chaque pixel constituant l image est enregistré sur 3 octets. Si on connaît la définition ( constituant l image), il est possible de retrouver le poids du fichier grâce à la formule : Poids = déf x profondeur de codage (Mo) (Mpx) (octet) 5

6 4. Formats d image et histogramme L histogramme est un graphique qui représente : en ordonnée, le de l image en abscisse, leur luminosité. foncé clair luminosité Les tons foncés dominent la gauche de l histogramme. La photo est sous-exposée. Luminosité : caractéristique attribuée à une source lumineuse selon qu elle paraît émettre plus ou moins de lumière. Contraste : le contraste correspond au rapport lumineux entre les parties claires et sombres d une image. foncé clair luminosité Les tons clairs dominent la partie droite de l histogramme. La photo est surexposée. foncé clair luminosité L histogramme est à peu près homogène, la photo est bien équilibrée et contrastée, les points sont régulièrement répartis. 4.1 Image en noir et blanc L image ci-dessous utilise 3 niveaux de gris Pixels codés (R:40 ; V:40 ; B :40) Pixels codés (R:95 ; V:95 ;B:95) Pixels codés (R:212 ; V:212 ; B :212) 6

7 4.2 Image en couleurs L image couleur fonctionne sur le même principe : chaque couleur primaire (R,V,B) est représentée par un histogramme. Cette image est constituée de 4 couleurs + le blanc : blanc = px violet = px vert foncé = px vert clair = px orange = 200 px L histogramme de l image est le suivant : Couche : RVB blanc (R :255, V :255, B :255) violet (R :50, V :45, B :65) vert foncé (R :32, V :60, B :61) vert clair (R :44, V :138, B :102) orange (R :240, V :102, B :53) 4000px 3000px 2000px 1000px Couche : rouge Couche : vert Couche : bleu blanc R : 255 violet R : 50 vert foncé R : 32 vert R : 44 orange R : 240 blanc V : 255 violet V : 45 vert foncé V : 60 vert V : 138 orange V : 102 blanc B : 255 violet B : 65 vert foncé B : 61 vert B : 102 orange B : 53 7

8 4.3 Format RAW Le format standard d une image est le JPEG : c est un format d image compressé, c est-à-dire que l on a supprimé des informations du fichier acquis avec l appareil photo. Pour obtenir un fichier JPEG, l appareil photo réalise différents traitements : dématriçage, balance des blancs, courbe de contraste, lissage, redressement géométrique, correction gamma, saturation... Ces traitements automatiques diminuent la qualité du fichier. Afin d obtenir un fichier contenant le maximum d informations et n ayant pas subi de modifications, il faut choisir le format RAW. Il permet aux photographes et aux graphistes de modifier, à l aide d un logiciel comme Photoshop ou Gimp, sa prise de vue. Néanmoins, ce fichier ne peut pas être lu par tous les logiciels ou les navigateurs Internet. La dernière étape consiste à enregistrer l image en JPEG. Dans les fichiers RAW, l information sur la luminosité est codée sur 10 ou 12 bits au lieu des 8 bits pour le JPEG (et généralement aussi du TIFF). Les données enregistrées sont alors plus nombreuses = 4096 valeurs (pour le RAW 12 bits) différentes au lieu de 256 par couleur primaire. Lors du traitement numérique, certaines couleurs «disparaissent» : on observe un histogramme en forme de peigne lors du traitement d une image JPEG. Dans le cas d un traitement RAW, on n observe pas cet histogramme. Couche : RVB Couche : RVB Histogramme avant traitement (RAW) Histogramme après traitement (JPEG), il y a des sauts de contraste (couleurs manquantes) Réussir une belle photographie 1. régler son appareil Choisissez une définition adaptée à l utilisation de votre photo : au minimum 2,1 MPx pour une photo 10x15 cm imprimée en 300 dpi, et au minimum pixels soit moins de 1 MPx pour une image affichée au format 16/9 sur un écran de 19 pouces avec une résolution de 72 ppp. 1 MPx 2. choisir un format RAW si vous souhaitez retoucher vos photos. JPEG si vous souhaitez communiquer vos photos tout de suite sur les réseaux sociaux. 3. vérifier Attention à l histogramme affiché sur votre appareil pour savoir si vos photos sont bien contrastées. 4. admirer! 2,1 MPx 8

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