1ère partie. Leçon 1.3

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1 1ère partie Leçon 1.3!" Les fichiers numériques :!" Les pixels, les capteurs.!" Définition, dimension et résolution d'une image numérique.!" Les différents format numériques (jpeg, tiff, gif, raw ).!" Bruit numérique.

2 Les images numériques ne sont pas formées de zones dans lesquelles la luminosité et les couleurs varient de façon continue, mais de milliers ou de millions de petits carrés de teinte uniforme appelés pixels, contraction de l'expression anglaise picture elements, autrement dit «éléments d'image». Ces carrés doivent être assez petits pour que l'on ne puisse pas les distinguer sur une image examinée dans des conditions normales. Les pixels apparaissent lorsque l'on agrandit beaucoup les images Ils disparaissent si l'on s'éloigne suffisamment de l'écran

3 L'appareil photographique numérique, l'ordinateur, l'écran ou l'imprimante travaillent donc un peu à la manière des peintres impressionnistes dont les tableaux étaient faits de minuscules touches de peinture Pour afficher une image numérique, l'ordinateur divise l'écran ou la page de l'imprimante en un réseau de petits carrés et attribue à chacun d'eux, à partir des données mises en mémoire, une luminosité et une couleur. Paul Signac, le Palais des Papes à Avignon L'image est ainsi définie point par point et l'on obtient une «carte de points» ou «bitmap» en anglais.

4 La création d'une image numérique est réalisée à l'aide d'un capteur composé d'une multitude de capteurs élémentaires appelé photosite. Chaque photosite est un composant électronique photosensible servant à convertir la lumière rayonnement électromagnétique UV, visible ou IR) en un signal électrique analogique. Ce signal est ensuite amplifié, puis numérisé par un convertisseur analogique-numérique.

5 Naturellement, ces capteurs sont sensibles à l'ensemble des couleurs (spectre) de la lumière visible. Grâce à un filtre, dit de Bayer, constitué de cellules colorées des couleurs primaires, chaque photosite du capteur ne voit qu'une seule couleur : rouge, vert ou bleu. Sur chaque groupe de quatre photosites on trouve un pour le bleu, un pour le rouge et deux pour le vert ; cette répartition correspond à la sensibilité de notre vision. Chaque pixel ne reçoit donc que les informations relatives à une seule couleur. Le processeur d'image associé au capteur photosensible combine les valeurs trouvées sur le groupe de 4 pixels pour retrouver par calcul ensuite les trois valeurs des couleurs pour chaque pixel.

6 Le codage en bits permet d'obtenir le nombre de couleurs. Un codage avec 8 bits (256 niveaux - de 0 à 255) par canal permet d'obtenir les 16,7 millions de couleurs satisfaisantes à l'oeil.(256 * 256 * 256) R : 037 V : 018 B : 014 R : 222 V : 228 B : 221 R : 137 V : 032 B : 024 R : 089 V : 132 B : 066

7 En fait dans l'appareil, le codage initial se fait généralement avec un nombre de niveaux plus importants ( par exemple 12 bits par couleur soit 4096 niveaux par couleur). L'image initiale est ensuite traitée par l'appareil pour améliorer automatiquement le contraste, la couleur, la netteté etc. avant d'être restitué sur la carte mémoire avec un codage 8 bits et généralement avec un format compressé du type jpeg. Dans les appareils sophistiqués, il est possible de récupérer l'image initiale sur 12bits (ou plus) généralement au format raw spécifique du constructeur de l'apn. Cette image ne peut pas être visualisée directement, il faut la «traiter» numériquement.

8 Deux grandes familles de capteurs sont disponibles : les CCD et les CMOS. Le CCD (Charge-Coupled Device, ou dispositif à transfert de charge) est le plus simple à fabriquer, a une bonne sensibilité, mais, du fait de son principe, le transfert de charge, est relativement lent. Mis au point par les Laboratoires Bell en 1969, il a rapidement été adopté pour des applications de pointe (imagerie astronomique) puis popularisé sur les caméras et appareils photo. Les capteurs CMOS (Complementary metal oxide semi-conductor) sont apparus dans les années 1980, à la suite des matrices de photodiodes comme le résultat de l'intégration de cellule composée d'une photodiode et d'une logique d'amplification puis d'obturation. Ils sont plus complexes à fabriquer mais sont produits selon des techniques classiques de micro-électroniques et de ce fait peuvent avoir des dimensions importantes (24 mégapixels). Les CCD sont surtout utilisés dans les appareils compact et de plus en plus délaissés dans les reflex. Les appareils reflex quant à eux, utilisent majoritairement des capteurs CMOS

9 Caractéristiques des capteurs pour photoscope Le tableau ci-après donne les dimensions courantes des capteurs CCD ou CMOS utilisés couramment dans les appareils photo numériques accessibles. Mégapixels Format Ratio L/H Largeur (mm) Hauteur (mm) Rapport 7 1 / 2,5 pouce 4/3 5,1 3,8 7 10,5 1 / 1,8 pouce 4/3 7,1 5, / 1,7 pouce 4/3 7,5 5,6 4,6 8 1 / 1,6 pouce 4/ ,3 8 2/3 pouce 4/3 8,8 6, *15mm 3/ ,6 10 4/3 pouce 4/3 17,8 13,4 2 12,1 23,6*15,8mm 3/2 23,6 15,8 1, ,8*18,7mm 3/2 28,77 18,7 1,3 12,5 36*24mm 3/

10 L'image numérique est matérialisée sur un moniteur (d'ordinateur, de télévision...) sur un écran blanc à partir d'un vidéoprojecteur ou sur du papier à partir d'une imprimante. Cette image est matérialisée à partir d'un fichier informatique présent sur la carte mémoire d'un appareil photo ou sur le disque dur d'un ordinateur. Cette matérialisation se peut se faire directement par exemple sur une télévision ou via une imprimante si ce dipositif dispose d'une entrée capable de lire les cartes mémoires. Sinon on passe par l'intermédiaire d'un microordinateur. Sur la carte mémoire ce fichier est identifié par un nom composé de deux parties séparées par un point. Avant le point on trouve le nom donné par l'appareil photo (ou renommé ultérieurement par l'utilisateur) - par exemple "maphotonumero18". Après le point on trouve 3 lettres qui identifie le format c'est à dire la manière normalisée dont les informations constituant l'image ont été enregistrée - par exemple xxxx.jpg

11 Image ete Fichier image Bien souvent, quand on parle d'un de ces fichiers on utilise le terme image (Par exemple : l'image "maphoto.jpg" est sous exposée... Pour clarifier mon propos je préfère parler de "fichier image". Je préfère utiliser le mot image à ce qui va être matérialisé sur un écran ou sur un papier d'imprimante. Le fichier présent sur la carte mémoire ou sur le disque dur est loin d'être une image même si on utilise un puissant microscope pour essayer de le voir. Pour résumer : on voit une image, on ne voit pas le fichier image qui en est la source.

12 LA DEFINITION Ce terme s'applique aussi bien aux images (visibles) qu'aux fichiers images : La définition est simplement déterminée par les nombres de pixels en hauteur et en largeur, par exemple x pixels (soit de pixels ou 6 mégapixels (Mpixels) Un APN est caractérisé par la définition maximale des images qu il peut enregistrer. Actuellement la plupart des appareils reflex ont une définition supérieure à 12 Mpixels. Pour obtenir une photographie capable de reproduire beaucoup de fins détails, et donc pouvant être beaucoup agrandie, il faut a priori beaucoup de pixels ; cependant, un nombre très élevé de pixels enregistrés derrière un mauvais objectif donnera toujours de mauvaises images. Avec la plupart des APN, on peut choisir d enregistrer les images avec différentes définitions par exemple choix entre 6Mpixels, 3,84Mpxels, 1,5Mpixels. De même les logiciels de traitement permettent de 'ré-echantilloner" le fichier image pour passer par exemple de 4500*3000 pixels à 1500*1000 pixels. Mais ne pas oublier qu en diminuant la définition, on obtient un fichier informatique qui tient moins de place en mémoire mais l'image résultante va forcément perdre beaucoup de détails et en piqué.

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14 LA DIMENSION D'UNE IMAGE A partir du moment où on visualise ou on imprime l image, celle-ci va avoir une certaine largeur et une certaine hauteur : il s'agit des dimensions de l'image. Par exemple on peut imprimer une image au format 30cm * 40 cm ou au format 15cm * 10cm. Sur un écran d'ordinateur on peut agrandir ou diminuer les dimensions (en cm) de l'image. Si on affiche une image en plein écran, l'image aura les dimensions de l'écran. (Souvent on caractérise les dimensions d'un écran par la longueur de sa diagonale et par le rapport longueur sur largeur - 24pouces et 16/9). On peut aussi agrandir l'image au delà des dimensions de l'écran en ne visualisant qu'une partie de l'image. La dimension en cm d'une image ne concerne pas le fichier image qui a servi à la visualiser ou à l'imprimer : en effet sur la carte mémoire la place occupée par le fichier image (quelques millièmes de millimètre) n'a strictement aucune importance..

15 LA RESOLUTION D'UNE IMAGE A partir du moment on destine une image à l'impression, on lui fixe une certaine largeur (et une certaine hauteur). Cette largeur comporte un certain nombre de pixels. On peut alors définir la résolution de l image c'est-à-dire le nombre de pixels par unité de longueur. Par exemple si une image de 4500*3000 pixels est imprimée sur papier de 45cm de large et de 30 cm de hauteur, la résolution sera de 4500 divisé par 45 soit 100 pixels par cm En imagerie on utilise l unité dpi (dot per inch) ou son équivalent français ppp (point par pouce). 100 pixels par cm sont équivalent à 254dpi (un pouce mesurant 2,54cm) De même que les dimensions, la résolution d'une image ne concerne pas le fichier image qui a servi à la visualiser ou à l'imprimer..

16 RELATION entre DEFINITION, DIMENSION et RESOLUTION La résolution (en pixels par cm) est égal à la définition exprimée en nombre de pixels (en largeur ou en hauteur) divisée par la dimension de l'image (en largeur ou en hauteur) exprimée en cm La résolution (en dpi - pixels par pouce) est égal à la définition exprimée en nombre de pixels (en largeur ou en hauteur) divisée par la dimension de l'image (en largeur ou en hauteur) exprimée en pouce La résolution en dpi (pixels par pouce) est égal la résolution en pixels par cm multiplié par 2,54.

17 Exercices : Calculez les résolutions des images suivantes fichier image dans l ordinateur Image sur écran 17 pouces Image sur télévision HD 32 pouces Image transférée sur papier photo 10cm * 15 cm Image imprimée jet d encre sur papier A4 Définition (l&h) 3264 * * * * * 1650 Définition (Mpixels) 8 Mpixels 0,8 Mpixels 2 Mpixels 2 Mpixels 4 Mpixels Rapport l/h 4 / 3 4 / 3 16 / 9 3 / 2 14 / 10 Largeur Sans objet 35 cm 70 cm 15 cm 29,7 cm Hauteur Sans objet 26 cm 40 cm 10 cm 21 cm Résolution????? La résolution dépend donc de la taille et du taux d'agrandissement de l'image. Une trop faible résolution fait apparaître les pixels de l'image et diminue la perception des détails. En pratique, pour l impression, une résolution inférieure à 200dpi conduit à une dégradation visible de la qualité de l image et une résolution supérieure à 300dpi n apporte strictement rien à la qualité de l image mais augmente inutilement sa place mémoire.

18 Résolution et définition recommandées des images en fonction de leurs destinations Ecran 17 " Ordinateur Ecran télé HD Impression 10cm*15cm Impression 13cm*18cm Impression A4 Impression 30cm*40cm mini maxi mini maxi mini maxi mini maxi Résolution 72dpi 72dpi 200dp i 300dpi 200dpi 300dpi 200dpi 300dpi 200dp i 300dpi Définition Image 0,8 Mpixels 2 Mpixels 1 Mpixels 2 Mpixels 1,5 Mpixels 3 Mpixels 4 Mpixels 8 Mpixels 8 Mpixels 16 Mpixels

19 On viens de voir que la caractéristique essentielle d'un fichier image (dans la mémoire de l'ordinateur) était la définition (nombre de pixels en largeur et en hauteur) et que ce fichier image (par exemple photovacances18.jpg) n'était caractérisé ni par une dimension ni par une résolution. En effet à partir du même fichier on peut imprimer une image 10*15 cm ou 30*45cm. On peut également visualiser cette image sur un moniteur ou la projeter sur un mur avec un vidéoprojecteur (2 * 3 mètres ). Pourtant, quant on ouvre un fichier image avec photoshop et qu'on va dans les menu "/image /taille de l'image" on trouve à la fois :!" les informations de définition (par exemple 4016*2761 pixels)!" les informations de dimension (par exemple 34*23,38cm)!" les informations de résolution (par exemple 300dpi)

20 Sans changer ces valeurs, en demandant l'impression de ce fichier image sur mon imprimante je peux choisir d'imprimer au format 10*15cm Je peux également porter ce même fichier image chez le photographe et demander un tirage 30*45cm A noter que dans les deux cas la résolution sera changée

21 La définition de l'image (appelée dimensions de pixel dans photo-shop) C'est l'information essentielle concernant l'image On ne peut pas changer la définition si on a pas coché sur la case Information non essentielle, donnée à titre indicatif pour vérifier si la définition de l'image est suffisante pour envisager une impression d'une dimension déterminée

22 L image qui est stockée dans la carte mémoire de l APN (*) C est une suite de valeurs binaire : des «zéros» et des «uns» Pour «lire» ces valeurs, l informaticien les groupe par 8 : les octets Un octet peut prendre une valeur comprise entre 0 et 255 Pour dialoguer avec la machine, l informaticien utilise le système hexadécimal avec les 10 chiffres de 0 à 9 suivi des 6 lettres A B C D E F Binaire Valeur hexadécimale A B F BC FE FF * : cas d'une image au format bitmap ou BMP

23 L image qui est stockée dans la carte mémoire de l APN 1er pixel 2ème pixel 3ème pixel Etc. 1A200B22F7CD0100FAF0C octets représentant respectivement les quantités de rouge, de vert et de bleu du 2ème pixel Pour restituer une image numérique faite de «0» et de «1» on peut imaginer une gigantesque mosaïque faite de carreaux translucides avec derrière chaque carreaux une lampe rouge, une lampe verte et une lampe bleue. L éclairement de chaque lampe d un carreau (pixel) est proportionnel à la valeur respective des 3 octets : 22, F7 & CD soit 34, 247 & 203 * : cas d'une image au format bitmap ou BMP

24 L image qui est stockée dans la carte mémoire de l APN Les 3 octets caractérisant un pixel ,0,0 L intensité d éclairement en Rouge, Vert & Bleu (de 0 à 255) La couleur correspondante FFFFFF 255,255,255 FF ,0,0 00FF00 0,255,0 0000FF 0,0,255 FFFF00 255,255,0 00FFFF 0,255,255 FF00FF 255,0, ,128,128 EBB ,178,103

25 L image qui est stockée dans la carte mémoire de l APN Elle comprend essentiellement 2 parties Données exif : réglages de l appareil, date et heure de la prise de vue, définition de l image... 1A200B22F7CD FAF0C7CD65DA7 F520FC5C43B1A2FAS B22F0FAF0C7CD L image avec 3 octets par pixels * : cas d'une image au format bitmap ou BMP

26 Zoom numérique ou recadrage Avec un logiciel de traitement d image, on peut décider de recadrer, c'est-à-dire de ne garder qu une partie de l image.

27 Ce recadrage est géométriquement strictement équivalent à l action du zoom de l appareil photographique sauf que ce recadrage est fait après coup. Mais attention la définition ou taille de l image s en trouve réduite et on ne peut-être plus agrandir l image autant que l on veut. image initiale : 4288 x 2848 pixels Soit environ 12 mpixels image résultante : 2345 x 1565 pixels Soit environ 3,6 mpixels

28 Si géométriquement il y a équivalence entre zoom optique et zoom numérique en fait, dans le deuxième cas on peut perd beaucoup en qualité d image si on exagère le grossissement. L image se pixélise. image initiale : 4288 x 2848 pixels Soit environ 12 Mpixels image finale : 172 x 107 pixels Soit environ 0,018 Mpixels

29 image initiale : objectif focale 24mm

30 image avec focale 600 mm (zoom 300mm + doubleur de focale)

31 image recadrée à partir de l image initiale (focale 24 mm) pour effectuer un zoom numérique équivalent à 600mm

32 Les formats d'enregistrement des images et photographies Il existe différentes méthodes utilisées pour définir la manière dont les images (ou les photographies) sont enregistrées numériquement. (bmp, jpeg, gif ) La méthode utilisée s'appelle le format de l'image. On le reconnaît avec l'extension de 3 lettres au nom du fichier (par exemple nomdemonimage.jpg). Les méthodes se différentient principalement par :!" la possibilité de comprimer les données avec ou sans perte d'information!" le nombre de couleurs disponibles!" la possibilité de définir une transparence plus ou moins marquée!" la possibilité de créer une animation

33 Les formats d'enregistrement : La compression des données Selon le format utilisé les données seront comprimées (pour gagner de la place mémoire) ou non. Si les données ne sont pas comprimées, à chaque pixel de l'image l'information de couleur est enregistrée. Ceci conduisant à des fichiers très importants, les informaticiens ont eu l'idée de comprimer les fichiers pour gagner de la place mémoire. Par exemple on pourrait imaginer que si un groupe de pixels voisins ont la même couleur on ne garde que les informations relatives à cette couleur et à la localisation du groupe de pixels. On dispose de 2 grandes catégories de compression :!" compression non destructive ou sans perte : il est possible de retrouver les informations d'origine du fichier non compressé. Dans ce cas, les compressions seront peu importantes et le gain de place faible.!" compression destructive : il n'est pas possible de retrouver les informations d'origine du fichier non compressé. Dans ce cas, on peut comprimer beaucoup plus, mais avec une perte de qualité d'image d'autant plus importante que le taux de compression est élevé.

34 Exemple de dégradation d'images compressées. (JPEG) Image non comprimée Compression JPEG maximale

35 Les formats d'enregistrement : le nombre de couleurs Selon le format d'enregistrement, on peut définir le nombre maximal de couleurs différentes utilisées pour coder l'image :!" 16 couleurs (les premiers ordinateurs codaient les images avec seulement 16 couleurs différentes)!" 256 couleurs!" 16,8 millions de couleurs soit 256 niveaux (ou 8 bits) par couleur. C'est le codage le plus utilisé.!" 12 bits par couleurs (4096 niveaux par couleur) ou même 14 ou 16 bits par couleur. C'est sous cette forme que les photos sont numérisées par l'apn avant d'être traitées par celui-ci pour être mémorisées avec un codage 8 bits sur la carte mémoire.!" Images à palettes de 256 couleurs : Pour réduire la place occupée par l'information de couleur, on utilise une palette de couleurs «adaptée» à l'image c'est à dire les 256 couleurs les plus représentatives. On parle alors de couleurs indexées : la valeur associée à un pixel ne véhicule plus la couleur effective du pixel, mais renvoie à l'entrée correspondant à cette valeur dans une table (ou palette) de couleurs. Selon le nombre de couleurs présentes dans l'image, on peut ainsi gagner une place non négligeable : on considère en pratique que 256 couleurs parmi les 16 millions de couleurs 24 bits sont suffisantes. Pour les coder, on aura donc une palette occupant 24 bits x 256 entrées, soit 3 x 256 octets, et les pixels de l'image seront associés à des index codés sur un octet. L'occupation d'une telle image est donc de 1 octet par pixel plus la LUT, ce qui représente un peu plus du tiers de la place occupée par une image en couleurs 24 bits (plus l'image contient de pixels, plus le gain de place est important, la limite étant le tiers de la place occupée par l'image en couleurs vraies).

36 Les formats d'enregistrement : Images GIF à palettes de 256 couleurs GIF 256 couleurs palette adaptée à l'image bipmap d'origine 16M couleurs GIF 256 couleurs palette standard windows

37 Les formats d'enregistrement : informations complémentaires Sur le fichier de la photographie, en plus des informations de couleurs des différents pixels, on trouve des informations complémentaires :!" données relatives au fichier (la taille du fichier en octets, l'emplacement de début des données, le nombre de bits par pixel dans l'image, le type de compression utilisé, le nombre de couleurs dans la palette, la largeur et la longueur de l'image, etc.)!" données relatives à l'image appelées metadonnées ou données exif pour les images jpeg. (appareil photo utilisé, objectif, focale, distance de mise au point, ouverture, temps de pose, date et heure de la prise de vue, etc.) Certains formats permettent d'enregistrer en plus des informations de couleurs Rouge, Vert et Bleu, une information de transparence plus ou moins prononcée, pixel par pixel. Ce canal supplémentaire, appelé parfois canal alpha, définit le degré de transparence de l'image.

38 Les formats d'enregistrement : Transparence Image enregistrée au format PNG avec information de transparence Image de fond Résultat

39 BMP (.bmp) PICT (.pct) TIFF (.tif) GIF (.gif) JPEG (.jpg) JPEG2000 (.jp2) PNG (.png) RAW (.???) DNG (.dng) Les principaux formats d'enregistrement des images et photographies

40 BMP (.bmp) PICT (.pct) TIFF (.tif) Les premiers formats GIF (.gif) JPEG (.jpg) JPEG2000 (.jp2) PNG (.png) RAW (.???) DNG (.dng) Le format bitmap ou BMP (.bmp) C'est le format graphique "natif" de Windows. C'est un des formats d'images les plus simples à développer et à utiliser pour programmer. Il est lisible par quasiment tous les visualisateurs et éditeurs d'images. Il n'utilise pas de compression et ne dégrade pas l'image, aussi est-il très lourd et est quasiment inexistant sur le Web. Il n'est quasiment plus utilisé. Pour Macintosh le format équivalent au BIPMAP est le PICT (.pct,.pic,.pict).

41 BMP (.bmp) PICT (.pct) TIFF (.tif) GIF (.gif) JPEG (.jpg) RAW (.???) PNG (.png) Les formats des photographes Les APN enregistrent les photos sous l'un ou plusieurs de ces formats JPEG2000 (.jp2) DNG (.dng) Le format TIFF (.tif) : C'est un format très répandu, sous Windows comme sous Macintosh. Il remplace le format BMP et autorise la compression non destructive mais avec des taux de compression peu élevés. Les informations de transparence peuvent être enregistrées (couche alpha) Le format JPEG (.jpg) : Le JPEG est un format qui permet la compression des données pour gagner en terme de poids des fichiers mais qui amène une perte d'information et de qualité (compression destructive). Le rapport de compression peut atteindre 1 pour 50 mais plus le taux de compression est élevé, plus l'image est détériorée. Les formats RAW : Chaque constructeur d'apn propose pour certains modèles leur propre format qui permet de récupérer les informations brutes du capteur avant tout traitement numérique. La conversion en images des données issues du capteur est effectuée ultérieurement sur un micro ordinateur.

42 BMP (.bmp) PICT (.pct) TIFF (.tif) GIF (.gif) JPEG (.jpg) JPEG2000 (.jp2) RAW (.???) PNG (.png) Les formats des images et logos DNG (.dng) Le format CompuServe GIF (.gif) : Ce format est plus adapté aux images (dessin ou logos, ou tout ce qui contient peu de nuances de couleurs et avec des transitions de couleurs brusques.) qu'aux photographies. Pour cet usage il est très utilisé sur internet. Le format GIF impose l'utilisation de couleurs indexées, avec au maximum 256 couleurs. Le format GIF autorise la compression, la transparence et l'animation. Le format PNG (.png) : Portable Network Graphics : Ce nouveau format n'est pas encore très répandu et n'est pas connu du grand public, mais il pourrait devenir un format standard du Web. Il est libre de droits et est destiné à remplacer le format GIF, dont l'utilisation est soumise à un Copyright. PNG autorise un format de compression plus important que celui du format GIF. Il permet également d'enregistrer des images en millions de couleurs, sans perdre de qualité, avec un taux de compression plus élevé que celui du format TIFF.

43 BMP (.bmp) PICT (.pct) TIFF (.tif) GIF (.gif) JPEG (.jpg) JPEG2000 (.jp2) PNG (.png) RAW (.???) DNG (.dng) Les nouveaux formats Un nouveau format est apparu : le JPEG2000 pour remplacer le JPEG qui présente quelques inconvénients. Le JPEG2000 donne des résultats vraiment appréciables : une réduction importante de la taille, une amélioration de la qualité et la disparition de ces fameux carrés. Malgré ses qualités, le Jpeg2000 tarde à s'imposer ; il nécessite des processeurs puissants et la production en masse de composants électroniques spécifiques pour être intégrés dans les APN afin d'obtenir des temps de décompression raisonnables. Les formats raw étant aussi nombreux qu'il y a de constructeurs d'apn,, la société Adobe propose aujourd'hui un format de fichier image qu'elle voudrait universel le format DNG ou Digital Negative. Tous les constructeurs ne sont pas encore prêts à utiliser DNG comme format pour leurs fichiers RAW. Un format de fichier unique serait un premier pas vers une passerelle possible entre les marques qui préfèrent sans doute "fidéliser" leurs clients avec des solutions propriétaires.

44 BMP (.bmp) PICT (.pct) TIFF (.tif) GIF (.gif) JPEG (.jpg) JPEG2000 (.jp2) RAW (.???) PNG (.png) Quelques autres formats DNG (.dng) Photoshop (.psd) Les formats vectoriels C'est le format natif de Photoshop. Ce format est utile pour sauvegarder un travail en cours avec ce logiciel, sur une photographie. En effet, dans ce format les calques, les couches alpha, les repères, les grilles, et bon nombre d'informations liées au logiciel sont aussi enregistrés. L'image ne peut être compressée, les fichiers sont donc très très volumineux. Tous les formats présentés ici sont des formats dit matriciels (ou bipmap) pour lesquels l'image est fabriquée en définissant une couleur par pixel. Il existe d'autres méthodes non présentées ici, pour lesquels l'image est fabriquée à partir de formes élémentaires caractérisées par leur coordonnées. Ces formats sont dits vectoriels. Il sont surtout utilisés en dessin industriel, en architecture, dans la publicité...

45 Tableau comparatif des formats d'enregistrement des images matricielles BMP Compression des données Non Nombre de couleurs supportées Animation Transparence de 2 à 16 millions Non Non JPEG JPEG2000 Oui, réglable (avec perte) 16 millions Non Non Oui, avec ou sans perte 32 millions Oui Oui GIF Oui, Sans perte 256 maxi (palette) Oui Oui PNG TIFF RAW Oui, sans perte Compression ou pas avec ou sans pertes Palette (256 couleurs ou moins) ou 16 millions Non Oui (couche Alpha) de monochrome à 16 millions Non Oui (couche Alpha) Compression sans perte 256 millions ou plus Non Non

46 Les formats raw L'APN numérise une image initiale issue directement du capteur avec beaucoup de couleurs (12 ou 14 bits par couleur) avant d'effectuer un traitement interne spécifique dont le résultat est enregistré sur la carte mémoire généralement au format JPEG. Le principal traitement est une correction de linéarité : un capteur d'appareil photo numérique enregistre des valeurs directement proportionnelles aux quantités de lumière qu'il reçoit. La sensibilité de l'œil humain ne varie pas linéairement en fonction de l'intensité lumineuse. Pour que l'image fournie par le capteur d'un appareil numérique semble correspondre au sujet photographié, il est nécessaire de corriger les informations de luminosité reçue de façon non linéaire. Des traitements complémentaires sont également réalisés en particulier la balance des blancs, l'augmentation numérique de la netteté, etc. Si l'appareil enregistre directement les images au format JPEG, la correction tonale et les traitements complémentaires sont effectués en temps réel par le logiciel du boîtier. Le photographe a donc peu de latitude pour régler à son goût les différents paramètres de la conversion. Afin de permettre une maîtrise complète de ces traitements, certains APN permettent l'enregistrement de l'image issue directement du capteur dans un format appelé RAW. En fait il n'y a pas un seul format RAW mais autant de formats que de constructeurs d'apn chacun ayant défini son propre format. (l'extension de 3 lettres au nom du fichier dépend aussi du constructeur) Les fichiers au format RAW contiennent tout d'abord les données brutes issues du capteur de l'appareil. Ils contiennent également un ensemble de méta-données décrivant sa configuration lors de la prise de vue et des informations relatives à ses caractéristiques électroniques. Un fichier RAW n'est pas directement visualisable. Pour être transformées en images standards, les fichiers RAW doivent être traités par des logiciels spécifiques qui assurent le dématriçage, la correction tonale et les traitements évoqués précédemment. Avec des photos enregistrées au format RAW, la conversion en images des données issues du capteur est effectuée en différé, sur un micro ordinateur. Avec un logiciel approprié, l'opérateur peut affiner les paramètres de conversion de manière très fine tout en observant le résultat sur un écran de qualité.

47 Le logiciel Camera Raw d'adobe permettant d'exploiter les images au format RAW

48 Le bruit en photo numérique Le bruit est au numérique ce qu était le grain à l argentique. Il est visible dans les zones sombres et uniformes des photos. Le bruit est d'origine électrique : sur tout circuit électronique, en l'absence de tout signal électrique entrant, il apparaît des petites fluctuations aléatoires de courant dont le niveau augmente avec la température. Ce phénomène est bien connu en acoustique (d'ou le nom de "bruit") On le retrouve en photographie numérique. Les photosites du capteur transforment l'intensité lumineuse reçue en courant électrique. Dans les zones sombres de l'image, et quand la sensibilité ISO est élevée, la quantité de lumière reçue étant très petite, le signal électrique qui en résulte est faible et du même niveau que le bruit électronique auquel il se mélange. Sur une zone photographiée sombre et unie, les différents photosites du capteur devraient donner la même information. En fait, avec le bruit électronique superposé, on va observer, d'un pixel à l'autre, des variations d'intensité et de couleur. Le bruit se traduit sous 2 aspects : le bruit de luminance (granulation de l image) et le bruit de chrominance (moutonnement rouge/vert). Les capteurs de reflex sont moins sujets aux problèmes de bruit. Leurs photosites étant plus grands que ceux des compacts, ils reçoivent plus de lumière à traiter, ce qui augmente le rapport signal/bruit et améliore la qualité d'image. En plus du capteur, d'autres paramètres comme le traitement du signal influent sur la qualité de l'image et la gestion (suppression) du bruit. Comment l'éviter? Il faut savoir qu'on ne peut inhiber entièrement le phénomène physique à l'origine de la création du bruit. Même sans lumière, le signal parasite, dit "bruit d'obscurité", est présent. On peut tout de même tenter le réduire.

49 Détail d'une image bruitée

50 Bruit de luminance

51 Bruit de chrominance

52 Bruit corrigé avec Photo Shop

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