Suivre ou mettre en œuvre un protocole expérimental Identifier les paramètres jouant un rôle dans un phénomène physique

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1 Compétences travaillées : Faire preuve de curiosité Suivre ou mettre en œuvre un protocole expérimental Identifier les paramètres jouant un rôle dans un phénomène physique La lumière diffusée par les objets correspond à un signal analogique. Sa numérisation (par un appareil photo numérique, un scanner... ) consiste d une part en un échantillonnage de l espace, aussi appelée pixellisation (analogue spatiale à la période d échantillonnage du signal sonore) et d autre part en un échantillonnage des teintes (analogue à la quantification du signal sonore). Une image numérique est donc un ensemble de points appelés pixels (contraction de PICTure ELements) de symbole px possédant chacun une teinte. La définition d une image correspond au nombre de pixels qu elle contient en largeur et en hauteur. Ex : une image de définition contient 640 px en largeur et 480 px en hauteur La taille d une image correspond au nombre de bits (ou octet) nécessaires au codage de tous les pixels. Q1. Quelle est la définition des 2 images ci-dessous? Combien de pixels contiennent-elles au total? Combien de couleurs différentes permettent de décrire chaque pixel de chaque image? En déduire le nombre de bits nécessaires pour coder les couleurs de chaque pixel puis la taille de chaque image. E2. Ouvrir l image plage.bmp du fichier bitmap (cf réseau) : - observer la pixellisation de l image en zoomant (voir notice) - avec le clic droit, visualiser les propriétés de cette image : définition et taille. En déduire le nombre de bits sur lequel est codé chaque pixel? Combien de couleurs différentes peut-on coder? Q3. En résumé, quelles sont les caractéristiques d une image numérique?

2 Q4. Rappeler combien de couleurs un codage des pixels en 1 bit permet-il d obtenir? E5. Ouvrir l image plage.bmp à partir du logiciel libre GIMP et la convertir en «couleur 1bit» en suivant ces étapes : - onglet Image puis Mode et Couleurs indexées - choisir «Utiliser la palette Noir et blanc 1 bit» puis «Convertir» Q6. Quelle est la nouvelle taille du fichier? Explication? Q7. Combien de couleurs un codage des pixels en 2 bits permet-il d obtenir? Le tableau de nombres binaires ci-dessous correspond à une image de 64 pixels. Il est associé à un «dictionnaire», c'est-à-dire un tableau donnant la correspondance entre le code du pixel et la couleur. Dessiner l image associée à ce tableau. E8. Ouvrir l image plage.bmp à partir du logiciel libre GIMP et la convertir en «couleur 2bit» en suivant ces étapes : - onglet Image puis Mode et Couleurs indexées - choisir Générer une palette optimale» à «4 couleurs» puis «Convertir» Q9. Quels sont les changements? Q10. Combien de nuances de gris peuvent prendre les pixels d une image codée sur 8 bits? E11. Ouvrir l image plage.bmp à partir du logiciel libre GIMP et la convertir en «niveaux de gris» en suivant l onglet Image puis Mode et Niveaux de gris Dans un codage en niveaux de gris, le blanc a pour valeur 255 et le noir 0. Plus un gris sera foncé, plus la valeur associée sera faible. Q12. Associer à chaque image (A,B,C,D) ci-dessous un des tableaux exprimé en décimal (1,2,3,4) :

3 E13. Vérification informatique : - Dans GIMP, créer une nouvelle image en 4x4 en niveaux de gris (cf notice GIMP) - Zoomer à 4000% (voir notice) - Dessiner l image A précédente avec l outil «crayon» (réduire sa taille au minimum) et l outil «changement de couleur» (cf notice) - Exporter l image sur le bureau au format «pgm» en la nommant imagea.pgm (choisir «ASCII» quand demandé) - A partir de Word, ouvrir le fichier imagea.pgm et comparer le code à celui du tableau de l image dessinée E14. Remplacer le code dans le fichier WORD pour obtenir l image C puis sauvegarder sous le nom : «imagec.pgm» (en gardant les guillemets) Ouvrir cette image dans GIMP avec un zoom de 4000% et vérifier que le codage est bon... La restitution des couleurs d une image consiste en une addition pondérée des trois couleurs primaires affectées d intensités variables (plus elle est élevée et plus l éclat de la couleur est intense). E15. A partir du logiciel CHROMA, choisir l onglet «Synthèse des couleurs» et remplir le tableau ci-dessous : couleur %rouge %vert %bleu blanc orange rose jaune Dans le codage RVB, on associe à chaque pixel 3 valeurs de couleurs : une valeur de Rouge, une de Vert et une de Bleu. La couleur du pixel sera le résultat de la synthèse additive de ces 3 couleurs. Dans le codage RVB 24 bits, chaque couleur primaire sera codée sur 8 bits. Exemple : Un pixel bleu d une image aura pour code (R : 0, V : 0, B : 255 ) Q16. Combien de nuances de chaque couleur pourra-t-on obtenir? Q17. Combien de couleurs différentes pourra avoir une image? Q18. Compléter le tableau ci-dessous : Couleur du pixel Rouge Vert Bleu Blanc Noir Orange Rose Valeur en décimal E19. Dans GIMP, créer une nouvelle image en 3x3 et en mode couleur RVB. Zoomer à 4000%. La remplir de bleu. La sauver dans le bureau au format «ppm» (en ASCII) sous le nom «bleu.ppm». A partir de WORD, ouvrir le fichier bleu.ppm et vérifier que les pixels ont bien été codés en bleu (après l entête). E20. Modifier le fichier WORD de manière à dessiner le drapeau français. Sauvegarder le nouveau fichier sous le nom «drapeauf.ppm» (ne pas oublier ici les guillemets). Ouvrir le fichier «drapeauf» dans GIMP pour vérifier (zoom à 4000%).

4 Pour déterminer la concentration C d une espèce colorée en solution (ou pour suivre la cinétique d une réaction), on mesure l absorbance A de la solution avec un spectrophotomètre. En effet, pour des solutions diluées (A < 1), il y a proportionnalité entre A et C (loi de Beer-Lambert). L absorbance peut également être déterminée grâce à une photo numérique ou une webcam en prenant en photo la solution colorée et en exploitant les composantes Rouge, Verte et Bleue de chaque pixel. En effet, la réponse des trois photodiodes à l intensité lumineuse de chaque radiation est codée sur trois octets «RVB» (définissant un pixel) qu il est possible de connaître par l exploitation informatique de la photo numérique : Q21. Rappeler le principe de fonctionnement d un spectrophotomètre. Q22. On souhaite déterminer la concentration en MnO 4 - d une solution de permanganate de potassium. En vous aidant des documents en annexe, imaginer un protocole permettant de déterminer l absorbance de chacune des solutions d une échelle de teintes puis la concentration d une solution de concentration inconnue.

5 ANNEXE Document 1 : Photo d une échelle des teintes à visualiser avec le logiciel GIMP (ouvrir l image permanganate.png). Pour chaque pixel, il est possible à l aide de l outil «pipette» de connaître les valeurs du codage RVB (shift + ctrl+ clic gauche ). Document2 : Définition de l absorbance : A = log( I 0 I ) I 0 : intensité lumineuse d une radiation donnée après avoir traversé le solvant pur (le «blanc») I : intensité lumineuse de cette même radiation après avoir traversé la solution colorée En considérant que chacune de ces intensités est proportionnelle à la valeur de l un des octets du codage RVB, l absorbance se calcule alors par : Valeur de l'octet d'une radiation (R ou V ou B) dans le solvant pur A = log ( Valeur de l octet de la même radiation dans la solution colorée ) Document 3 : Spectre d absorption de l ion permanganate MnO 4 - Cercle chromatique

6 Créer une nouvelle image : Fichier >> Nouvelle Image Choisir les dimensions en pixels. Cliquer sur le «+» de «options avancées» et choisir le mode dans «Espace de couleurs» (RVB, niveaux de gris ) Valider Zoomer : En bas à gauche de la fenêtre affichant l image se trouve le niveau de zoom : Au delà de 800%, il faut taper ici la valeur du zoom. Enregistrer un fichier au format voulu : Fichier >> Enregistrer sous Pour sélectionner le type, cliquer sur le «+» «sélectionner le type de fichier» Choisir alors le type voulu (image PGM, jpeg etc ) Redimensionner une image : Image >> Echelle et taille de l image. Choisir la nouvelle taille en pixel et Interpolation «Aucune» Cliquer sur échelle OUTILS Outils Crayon Cliquer ici pour changer la couleur Choisir la brosse (circle) la plus petite (juste un point)