ENSEIGNER Transmettre et Stocker l Information en TS. Un exemple d information numérique: L image numérique. Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON

Transcription

1 Un exemple d information numérique: L image numérique

2 1. Les deux types d images numériques Les images bitmap (ou matricielles) Les images vectorielles

3 Les images bitmap (littéralement «plan de bits» c est-à-dire tableau de pixels) Elles sont définies comme un ensemble de points appelés pixels. Ce sont les images obtenues par un appareil photo ou un scanner Les formats les plus célèbres sont: Jpeg, Bmp, PNG, Tiff, GIF Les logiciels permettant de les modifier: photoshop, Gimp, photofiltre Ce sont celles au programme de TS

4 Les images vectorielles Elles sont définies comme un ensemble de formes géométriques simples (segment, cercle, rectangle ) Les formats les plus célèbres sont: svg, ai, wmf, eps voire pdf Les logiciels permettant de les créer et modifier: illustrator, Inkscape, Coreldraw, word

5 Exemple: En vectoriel, le disque ci-contre n est pas vu comme un ensemble de points mais comme un cercle qui les propriétés suivantes: - Cercle de couleur rouge - Le cercle est rempli de bleu Le fichier «svg» (créé par Inkscape) correspondant à ce disque est:

6 Pour afficher une image vectorielle, un logiciel doit tracer lui-même les figures géométriques. 2 gros avantages de l image vectorielle: On peut l agrandir à l infini: la qualité n est pas modifiée (car, pour un cercle par exemple, le logiciel ne change que la valeur du rayon et retrace le cercle) Le fichier créé est très léger en termes d octets (car, seule la description des objets est écrite, quelle que soit la taille de l image) 1 gros inconvénient de l image vectorielle: L image ne doit pas être trop complexe (on ne pourrait pas prendre des photos en vectoriel!)

7 vectoriel bitmap

8 2. Les caractéristiques d une image bitmap Appelée aussi image «Matricielle»

9 Une image numérique bitmap est un ensemble discret de points appelés PIXELS (contraction de PICTure ELements). Elle a pour vocation d être affichée sur un écran. Chaque pixel possède une couleur.

10 Une image bitmap possède: Une définition: Sa hauteur H par sa largeur L exprimées en pixels Un poids: C est le produit LxH qui donne le nombre total de pixels. Il est généralement exprimé en Megapixels (million de pixels) 1 Megapixels = 10 6 pixels Par exemple, le standard des appareils photo numériques font aujourd hui des photos ayant comme définition 4000x3000 pixels environ soit un poids de: pixels = 12 MPx

11 Une image bitmap possède également: Une résolution: Il s agit du nombre de pixels par unité de longueur L unité de longueur étant souvent le pouce (1 pouce = 2,54 cm), l unité de la résolution est le point par pouce (ppp) (ou ppi en anglais) Exemple: Un écran 24 pouces (soit 60 cm de diagonale) affiche 1920 pixels par 1080 (le format 16/9eme dit full HD). 16/9eme étant le rapport L/H, avec Pythagore on trouve une hauteur pour l écran de 12 pouces. Il affiche donc verticalement une image de résolution 1080/12 = 90 ppp En règle générale, on admet que les écrans ont une résolution voisine de 72 ppp

12 Effet de la résolution sur l aspect visuel 18 pixels par pouce 72 pixels par pouce soit environ 7 pixels par cm soit environ 30 pixels par cm Source

13 Enfin une image bitmap possède: Un codage: Il s agit du nombre de couleurs que peut prendre un pixel Ce codage s exprime en bits. Les codages les plus fréquents sont: 1 bit 8 bits niveaux de gris 8 bits indexés 24 bits RVB

14 3. Le codage d une image bitmap

15 Codage 1 bit par pixel Chaque pixel peut prendre 2 valeurs de couleurs: 0 ou 1 L image est en noir (0) et blanc (1) Matrice image

16 Codage 8 bits par pixel en niveaux de gris Chaque pixel peut prendre 2 8 = 256 valeurs de gris Noir (0 10 ou 0 16 ) Blanc ( ou FF 16 ) 256 valeurs de gris

17 Codage 8 bits par pixel en niveaux de gris Exemples: Matrice décimale donne l image: Matrice hexadécimale F FF F FF F FF F FF donne l image:

18 Codage 8 bits par pixel en couleurs indexées Chaque pixel peut prendre 2 8 = 256 nuances de couleurs différentes Chaque nombre associé à un pixel fait référence à une couleur qui figure dans un dictionnaire fourni avec l image. Exemple de dictionnaire: Nombre associé au pixel Couleur 0 Noir 1 Bleu 2 Rouge 3 Blanc etc juqu à 255 D autres couleurs. C est le cas du format «GIF» très utilisé sur internet.

19 Image au format GIF (donc 256 couleurs) Dictionnaire associé

20 Codage 24 bits par pixel en RVB Rouge Vert Bleu à Chaque pixel on associe 2 8 = 256 nuances de rouge et 2 8 = 256 nuances de vert et 2 8 = 256 nuances de bleu La couleur du pixel sera le résultat de la synthèse additive des 3 couleurs primaires, chacune étant codée sur 8 bits On parle aussi de codage 8 bits par couche (comprendre «8 bits par couleur primaire») Soit un codage total sur: 3 x 8 bits = 24 bits

21 Exemples: Pour un pixel: Bleu, on aura: 0 (Rouge) 0 (Vert) 255 (Bleu) Pour un vert: Pour un orange: Pour noir: Pour un blanc Etc Chaque «cellule» du tableau de nombres associé à l image contiendra donc 3 valeurs de 0 à 255 Chaque pixel pourra donc prendre au total: 256 x 256 x 256 = 16,8 millions de couleurs différentes

22 Exemples: Matrice décimale RVB 24 bits donne l image: Matrice hexadécimale RVB 24 bits donne l image:

23 4. La nécessité de compresser une image bitmap

24 Calcul du poids (en octets) d une image bitmap RVB 24 bits: Il y a 24 bits par pixel soit 3 octets par pixels. Donc le tableau décrivant une image de définition L x H occupera Nbre total de pixels x 3 = L x H x 3 octets Exemple: image de 3000x4000 pixels en RVB: 3000 x 4000 x 3 = octets = 36 Mo Ce nombre est énorme et occupe beaucoup trop de place sur un disque dur ou une carte mémoire! Il va falloir compresser les données

25 Il existe plusieurs méthodes (on parle d algorithmes) pour compresser des données Les formats les plus célèbres utilisent des compressions: Le format JPEG Le format GIF, TIF Le format PCX, BMP de Windows et, en dehors des images: Les formats ZIP, RAR.

26 L algorithme de compression RLE (Run-Length Encoding) il consiste à reconnaitre des valeurs identiques de couleurs et réécrit le fichier en indiquant la fréquence de chaque couleur. Exemple (simplifié) : FF FF FF F 7F 7F 7F 7F 7F occupe 32 caractères L algorithme RLE comprime ces valeurs en: 400 3FF F qui occupe 12 caractères seulement. L algorithme est efficace si l image contient des grandes zones de même couleur. Les formats BMP ou PCX de Windows utilisent cet algorithme

27 L algorithme de compression JPEG (en simplifiant beaucoup, beaucoup ) Dans un 1 er temps: L algorithme compare la couleur d un pixel avec celle de ses voisins. Si les couleurs sont proches, l algorithme considère qu il s agit de la même couleur. Il redessine alors tous les pixels concernés avec cette couleur. Résultat:

28 L algorithme de compression JPEG (toujours en simplifiant beaucoup ) Dans un 2 nd temps: Les valeurs de ces pixels sont compressées avec, entre autres, un algorithme de type RLE. Au cours de la compression, on perd de l information concernant la vraie couleur des pixels. Le JPEG est une compression destructive.

29 Dans l ensemble, les algorithmes de compression sont efficaces si l image comporte de grandes zones de couleurs identiques ou très voisines. Exemple: Poids de deux images en 4000x3000 (jpeg, qualité 80%) 750 Ko 1,8 Mo

30 FIN Version 1 - Janvier 2013