Objectifs. Codage BITMAP

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1 Objectifs Ce document est consacré spécialement aux images (dessins, photos, graphiques, schémas,...). La compréhension de la manière dont est codée une image pour sa restitution sur écran ou sur imprimante paraît fondamentale. Sa numérisation permettra de comprendre par exemple, pourquoi une image récupérée sur Internet et affichée sur tout l écran dans le navigateur ne sera qu une petite icône lors de l impression. Le traitement que peut subir une image par l intermédiaire d un logiciel de retouche d images pourra, pour le cas précédent, permettre son impression dans la taille adéquate. Codage BITMAP Une manière de procéder pour numériser une image est de la découper en zones élémentaires, rectangulaires et uniformément colorées. CeFIS - FUNDP Page 1

2 Une image numérique est donc constitutée de pixels 1 (picture elements), le pixel étant la plus petite surface homogène d une image, il est en quelque sorte l équivalent d un point. Définition: Une image est définie par : - le nombre de pixels qui la composent en largeur et en hauteur, - l étendue des teintes de gris ou des couleurs que peut prendre chaque pixel. Une image numérique en elle-même est en fait un concept tout à fait abstrait (des données numériques) qui ne trouve une signification à nos yeux qu à la visualisation (à l écran ou à l impression) lorsqu on utilise un logiciel adéquat. Voici d ailleurs les informations données sur l image précédente: Nombre de pixels Informations sur la couleur Nombre de pixels et résolution Il est clair que la qualité de l image électronique est d autant meilleure que le nombre de pixels utilisés pour la décrire est élevé. On parle d ailleurs souvent de résolution de l image. La résolution d une image est définie par le nombre de pixels par unité de longueur. Plus on a de points (ou pixels) par pouce 2 (ppp) ou dot per inch (dpi) en anglais, meilleure est la qualité de l image. Ce paramètre est déterminé lors de la numérisation de l image et peut varier selon les performances du matériel utilisé pour la numérisation (scanner ou appareil photo numérique). Plus le nombre de pixels est élevé par unité de longueur, plus la quantité d informations qui décrit l image est importante et plus la résolution est élevée. On peut également dire que la résolution de l image définit le degré de détail qui sera présent dans cette image. La résolution d une image ne peut être déterminé qu au moment de sa numérisation. Il est aussi à noter que certains appareils de numérisation (scanner ou appareil photo numérique) permettent de faire varier la résolution lors de l acquisition. 1 Pixel: élément le plus petit d une surface d affichage auquel on puisse associer individuellement une couleur.(grand Dictionnaire Terminologique) 2 Pouce: 1 pouce = 2,54 cm CeFIS - FUNDP Page 2

3 Le terme résolution est parfois ambigu dans le sens où il a des significations différentes suivant son utilisation. La résolution d une image est le nombre de pixels qu elle comporte en largeur et en hauteur tandis que la résolution d un scanner (ou d un appareil photo numérique) est le nombre de pixels par pouce (ppp) que cet appareil est capable de capter lors de l acquisition d une image. D autre part, les résolutions d un écran et d une imprimante peuvent encore semer le trouble dans notre esprit, puisqu elles sont encore différentes. Nous les détaillerons plus loin. Résolution d une image scannée et son nombre de pixels. Exemple d une image de 1 x 1 pouce : Scannée avec une résolution de : 200 dpi (200 pixels par Elle aura un nombre de pixels de : 200 x 200 = pixels Affichage réel à l écran ou à l impression : 100 dpi (100 pixels par 100 x 100 = pixels 75 dpi (75 pixels par 75 x 75 = pixels 50 dpi (50 pixels par 25 dpi (25 pixels par 50 x 50 = pixels 25 * 25 = 625 pixels Remarque :les dimensions des images ci-dessus ne sont pas exactes étant donné qu il faut également tenir compte de la résolution de l imprimante. Reprenons maintenant ces différentes images et observons-les avec la même taille (les mêmes dimensions en largeur et en hauteur) à l écran et sur papier. CeFIS - FUNDP Page 3

4 Scannée avec une résolution de : 200 dpi (200 pixels par Elle aura un nombre de pixels de : 200 x 200 = pixels Affichage à la même taille à l écran et à l impression : 100 dpi (100 pixels par 100 x 100 = pixels 75 dpi (75 pixels par 75 x 75 = pixels 50 dpi (50 pixels par 50 x 50 = pixels 25 dpi (25 pixels par 25 * 25 = 625 pixels On observe que plus la résolution diminue, plus la précision diminue. L objet est, en effet, représenté par un nombre de pixels moins important. CeFIS - FUNDP Page 4

5 Le choix de la résolution lors de la numérisation est donc un facteur important. La résolution d un écran La résolution d une image à l écran dépend de deux facteurs. 1. Les dimensions de l écran (ou moniteur) La taille d un moniteur se mesure également en pouces. Les dimensions les plus couramment rencontrées sont 15, 17, 19 ou 21 pouces. Ces mesures représentent la diagonale de l écran. Mesure de l écran en pouces 2. La résolution d affichage Cette résolution se choisit aussi en pixels Affichage en pixels 640 x 480 pixels 800 x 600 pixels 1024 x 768 pixels 1280 x 1024 pixels A partir de ces deux renseignements, il est possible de calculer la résolution de l écran. Exemple : Soit un écran de 15 pouces dont l affichage est de 800 x 600 pixels. La diagonale de cet écran contient 1000 pixels. Rappelez-vous du théorème de Pythagore lors de vos chères études! Ces 1000 pixels sont répartis sur 15 pouces. Il y a donc 1000/15 = 66,6... pixels par pouce. La résolution de cet écran est de 66 dpi. Remarque: pour connaître l affichage écran de votre moniteur, plusieurs possibilités existent. En voici une. Par l intermédiaire du bouton Démarrer puis du menu Paramètres - Panneau de configuration, choisissez. Dans la nouvelle fenêtre, choisissez l onglet Paramètres. CeFIS - FUNDP Page 5

6 Cette dernière fenêtre donne les caractéristiques de l affichage du moniteur. Il est bien entendu possible de modifier ces caractéristiques. La résolution d une imprimante Pour connaître la résolution de l imprimante, il faut regarder dans les paramètres de configuration de l imprimante. C est possible aussi par l intermédiaire du panneau de configuration. Cette fois, il faut choisir, puis sélectionner l imprimante souhaitée. Un clic droit permet l ouverture d un menu contextuel qui donne accès aux propriétés de cette imprimante. Les différentes options des propriétés vont dépendre du type d imprimante mais généralement, il est possible d en connaître la résolution, voire même d en changer. Informations sur la couleur de chaque pixel ou profondeur 3 de l image Comme cela a été signalé précédemment, une autre donnée essentielle concernant la numérisation des images est l information de couleur de chacun des pixels. 3 Profondeur d une image : nombre de bits associés à chacun des pixels d une image afin de coder les couleurs (Grand Dictionnaire Terminologique) CeFIS - FUNDP Page 6

7 Cette information de couleur va dépendre du nombre de valeurs numériques que l on veut attribuer à chaque pixel. Pour les images les plus simples (noir et blanc), un pixel peut prendre uniquement la valeur noir ou blanc. Le codage peut se faire alors sur 1 bit : 0 correspond au noir et 1 correspond au blanc. Pour des images en niveau de gris, on dispose de 256 nuances entre le noir et le blanc. Pour les images en couleurs, un pixel doit pouvoir prendre beaucoup plus de valeurs différentes. La valeur de chacun d entre-eux est habituellement enregistrée sous la forme de trois nombres binaires à 8 bits (d une valeur de 0 à 255), correspondant respectivement à chacune des couleurs primaires : rouge, vert et bleu. Cela donne une gamme de 256 x 256 x 256 couleurs possibles (soit couleurs). On obtient une image de couleur dite à 24 bits ou encore en couleurs vraies. Valeur R Valeur V Valeur B Couleur correspondante Commentaire noir un peu moins noir (nuance impossible de détecter à l oeil par rapport au noir) bleu vert rouge couleur intermédiaire correspondant à un gris blanc L information couleur de chaque pixel est donc codée sur 3 octets 4. Ce qui entraîne des fichiers volumineux. Taille des fichiers images Pour connaître la taille (en octets) d une image, il suffit de connaître le nombre de pixels qui la compose ainsi que la profondeur (taille en octets) de chaque pixel. 4 1 octet = 8 bits CeFIS - FUNDP Page 7

8 Dimensions de l image (pixels) image en noir et blanc (1 bit par pixel) image en 256 niveaux de gris (8 bits par pixel) image en couleurs RVB (24 bits par pixel) 320 x x 240 x1 = bits ou 9600 octets ou encore 9,4 Ko x 240 x 8 = bits ou octets ou 75 Ko 320 x 240 x 24 = bits ou octets ou 225 Ko 640 x ,5 Ko 300 Ko 900 Ko 800 x ,6 Ko 468,7 Ko 1,4 Mo x Ko 768 Ko 2,3 Mo Pour réduire la taille de certaines images couleurs, il est possible de réduire la profondeur des pixels en les codant sur un octet au lieu de trois. Le nombre de couleurs différentes possibles est alors de 256. A chaque pixel sera affecté une valeur comprise entre 0 et 255. A chacun de ces nombres va correspondre une couleur stockée dans une palette avec les données de l image. On parle de couleurs indexées. Remarque : chaque image contenant 256 couleurs peut contenir n importe laquelle des 16 millions de couleurs disponibles dans l espace RVB. Exemple : C est toujours la même image mais cette fois elle est codée sur 8 bits et une palette 7 lui est associée. 5 1Ko (kilo-octet) = octets (2 10 octets) 6 1 Mo (méga-octet) = octets (2 20 octets) 7 Palette : table de conversion dont chaque entrée définit une couleur particulière à l aide des valeurs des intensités de rouge, de vert et de bleu. (Grand Dictionnaire Terminologique). Les 256 couleurs de la palette peuvent être choisies parmi les 16 millions possible. CeFIS - FUNDP Page 8

9 Les pixels qui portent le numéro 105 dans le fichier image seront associés lors de l affichage à la couleur R:162, V: 66, B: 13 Si la palette associée à l image change, la visualisation de l image change. Les principaux formats de fichiers Comme cela est expliqué depuis le début, les images numériques sont codées point par point. Le format originel de ces images est appelé format BITMAP 8. Les fichiers images bitmap portent l extension.bmp. Devant le volume énorme d informations contenu dans les fichiers bitmap, les informaticiens ont développé des algorithmes de compression 9 (et des formats de fichiers capables d être lus par différents logiciels et systèmes d exploitation). Il existe différents types de compression qui déterminent des formats compressés pour les fichiers images. L intérêt de tels formats est qu ils permettent de compresser une image pour qu elle soit moins lourde lors de l affichage ou du stockage en mémoire. Mais surtout, en réduisant la taille des fichiers, on assure un transfert plus rapide sur Internet. Certains modes de compression dits conservateurs, restituent une image originale après un cycle de compression/décompression. Les compressions avec perte de données éliminent certaines informations qui ne sont pas indispensables pour l appréciation visuelle des images par un oeil humain. 8 Bitmap : matrice de points 9 Compression : c est la réduction de la quantité de données nécessaires à la représentation d une information CeFIS - FUNDP Page 9

10 Le format JPEG (Join Photo Expert Group) Ce format est la représentation d une norme (norme ISO) et est libre de droits. Il permet une représentation en vraies couleurs (16 millions de couleurs) Ce format utilise une compression avec perte d informations. Le but de l algorithme utilisé dans ce format est de permettre un taux de compression important sans que les modifications apportées sur l image ne soient visibles à l oeil. Mais attention: ce qui est vrai pour les taux de compression les plus faibles ne l est pas nécessairement pour des taux de compression plus élevés. L utilisateur peut faire varier le taux de compression de 1% (qualité la meilleure) à 99% (qualité la moins bonne). Exemple: Compression minimale 1% (1559 octets) Modifications invisibles à l oeil Compression maximale 99% (371 octets) Modifications visibles à l oeil Remarques: Le pourcentage de compression ne signifie pas le pourcentage de perte d informations. (Une compression de 10% ne signifie pas une perte de 10% d informations). La perte d informations dépend de chaque image. De plus, l échelle de compression n est pas la même pour tous les logiciels de retouche d image. Attention aussi, chaque fois qu une image au format JPEG est enregistrée, il y a perte d informations. Ces informations sont irrécupérables. Il est donc préférable de conserver une copie originale des images que l on veut compresser. Ce format est surtout utilisé pour les images naturelles présentant de grands dégradés de couleurs. Le format GIF Ce format est un format propriétaire (et présente donc certains inconvénients). Il ne supporte que les images de 256 couleurs avec palette. L algorithme de compression permet une compression sans perte mais dont l efficacité dépend de plusieurs facteurs: de l existence de zones homogènes. Une image avec des zones très homogènes permettra une compression importante alors qu une image avec des zones hétérogènes permettra une compression beaucoup moins importante. de l orientation de l image. Ceci est simplement dû au fait que la lecture des données de l image se fait en commençant par le pixel en haut à gauche et se fait ligne par ligne. Exemple: CeFIS - FUNDP Page 10

11 La couleur des pixels de la première ligne (ainsi que des autres) est homogène (donc facile à compresser La couleur des pixels de la première ligne (ainsi que des autres) varie fortement (donc plus difficile à compresser) Ce format d image est principalement utilisé pour les images contenant peu de nuances de couleurs et avec des transitions de couleurs brusques, comme les logos par exemple. Le format PNG Ce format est le résultat de recommandations du consortium W3 (1996). Il permet l utilisation de plusieurs qualités d images: vraies couleurs (16 millions), niveaux de gris ou encore couleurs codées sur 8 bits avec utilisation d une palette. La compression de ces images se fait sans perte d informations. Sa définition est assez récente et son principal inconvénient est d être inconnu de la plupart des logiciels. CeFIS - FUNDP Page 11

12 Travaux Pratiques Etape 1: Téléchargement des travaux pratiques Par l intermédiaire de votre navigateur (Internet Explorer ou Netscape), téléchargez le fichier tpimages.exe à partir de l adresse et enregistrez-le sur le bureau de Windows. Une fois le téléchargement effectué, vous pouvez double-cliquer sur l icône portant le nom tpimages.exe que vous avez sur le bureau de Windows. Une fenêtre de dialogue va apparaître; cliquez sur UNZIP. Dès que le décompactage est effectué, vous pouvez refermer cette fenêtre. Vous avez ainsi à votre disposition les matériaux nécessaires pour réaliser le travail demandé. (Des manipulations semblables ont déjà été réalisées pour télécharger TP1 et TP2 par exemple) Ce nouveau dossier qui porte le nom tpimages contient des documents au format PDF que vous pouvez visualiser à l aide du logiciel ACROBAT READER et/ou que vous pouvez imprimer si nécessaire. Ce sont des documents d aide. Il contient également un sous-dossier images. Celui-ci ne contient que des images, dans des formats différents. Celles-ci vous sont nécessaires pour la réalisation des exercices. Etape 2: Installation du logiciel Paint Shop Pro Installez sur votre ordinateur personnel le logiciel de retouche d image Paint Shop Pro. Celuici se trouve sur le cédérom 20 ans de CeFIS à la rubrique Outils Logiciels. En cliquant sur le nom du programme (comme le montre la figure ci-dessus), le téléchargement débutera par l ouverture d une nouvelle fenêtre. Choisissez comme option Exécuter ce programme à partir de son emplacement actuel. CeFIS - FUNDP Page 12

13 Pour poursuivre l installation de ce programme, vous pouvez vous aider du document installerpaint-shop-pro-pr.pdf présent dans le dossier tpimages. Remarque: Si vous ne possédez pas de lecteur de cédérom, vous pouvez également télécharger ce programme directement sur Internet à l adresse suivante: Dans ce cas, le document telecharger-paint-shop-pro-pr.pdf pourrait vous être utile. Etape 3: ouverture d un fichier image Par l intermédiaire du logiciel Paint Shop Pro, ouvrez le fichier image musee.bmp. Le processus pour ouvrir un fichier dans un logiciel donné est toujours le même. Cependant, si vous éprouvez des difficultés pour effectuer cette manipulation, consultez le document ouvrir-danspaint-shop-pro-pr.pdf. Ce document a été conçu pour ouvrir un autre fichier image se trouvant dans un autre dossier (qui ne se trouve pas dans votre dossier), mais la démarche est semblable. Une fois l image musee.bmp affichée sur votre écran, trouvez les informations suivantes: Pour vous aider dans cette démarche, vous avez à votre disposition le document informationssur-morceau2-pr.pdf. Quelle est la résolution, en pixels, de cette image? Quelle est la taille de ce fichier? Quelle est la mémoire utilisée pour l affichage de cette image? Cette image est-elle compressée? Quelle est le nombre maximum de couleurs que peut contenir cette image? Quelle est le nombre exact de couleurs utilisées dans cette image? Refaites le même travail avec l image musee.jpg Quelle est la résolution, en pixels, de cette image? CeFIS - FUNDP Page 13

14 Quelle est la taille de ce fichier? Quelle est la mémoire utilisée pour l affichage de cette image? Cette image est-elle compressée? Quelle est le nombre maximum de couleurs que peut contenir cette image? Quelle est le nombre exact de couleurs utilisées dans cette image? Refaites encore une fois le travail avec l image musee.gif Quelle est la résolution, en pixels, de cette image? Quelle est la taille de ce fichier? Quelle est la mémoire utilisée pour l affichage de cette image? Cette image est-elle compressée? Quelle est le nombre maximum de couleurs que peut contenir cette image? Quelle est le nombre exact de couleurs utilisées dans cette image? Refaites une dernière fois le travail avec l image musee.png Quelle est la résolution, en pixels, de cette image? Quelle est la taille de ce fichier? Quelle est la mémoire utilisée pour l affichage de cette image? Cette image est-elle compressée? Quelle est le nombre maximum de couleurs que peut contenir cette image? Quelle est le nombre exact de couleurs utilisées dans cette image? Etape 4:Traitement des images pour impression A partir d Internet, téléchargez une photo de Charles Duchâteau. Elle se trouve à l adresse: Pour enregistrer cette image dans votre dossier vous devez effectuer un clic droit sur l image et choisir dans le menu contextuel l option enregistrer l image sous... CeFIS - FUNDP Page 14

15 Cette image sera enregistrée dans le dossier spécifique (images du dossier tpimages) sous le nom charles.jpg. Une fois cette image récupérée dans le programme Paint Shop Pro, donnez-en les propriétés? Format du fichier: Taille en pixels: Vous voudriez imprimer cette photo dans les dimensions normales 13 x 9 cm. Pour ce faire, vous devez paramétrer cette impression. Le logiciel Paint Shop Pro, le permet assez aisément sans que vous deviez tenir compte de la résolution de votre imprimante et donc sans devoir calculer le nombre de pixels nécessaires à une impression correcte. Il s agit maintenant de configurer l impression pour que cette image prenne les dimensions souhaitées. Par l intermédiaire du menu Fichier/Aperçu avant impression, il faut modifier certains paramètres. Cliquez sur le bouton Paramètrer... La nouvelle fenêtre qui s affiche maintenant à l écran est la suivante: CeFIS - FUNDP Page 15

16 Il vous suffit de donner les dimensions voulues (en mm) dans les fenêtres Largeur et Hauteur de Taille de l image. Il est à remarquer que si la case de l option Garder les proportions est cochée, les deux mesures données ne vont pas nécessairement correspondre à votre demande. En effet, cette option permet de conserver une image qui ne sera pas déformée. Une fois vos paramètres indiqués, cliquez sur OK pour fermer cette fenêtre et revenir à la précédente. Vous pouvez maintenant cliquer sur le bouton Imprimer et lancer l impression de l image. Etape 5: Traitement des images pour réaliser des montages Il s agit cette fois de manipuler deux fichiers images de formats différents, de tailles (en pixels) différentes pour réaliser un montage. Voici les deux images de départ et le résultat final: Image 1: pont.gif Image 2 :tigne.jpg CeFIS - FUNDP Page 16

17 Montage : pont_tigne.jpg Avant de commencer cette manipulation, il est préférable d afficher les deux images à la même échelle. On peut de cette manière visualiser si les deux images ont la même taille (en pixels). Pour choisir l échelle d affichage Echelle actuelle de l image sélectionnée Image sélectionnée et son échelle La première contrainte pour pouvoir réaliser cette manipulation sans désagrément est que les images aient la même taille. Les nombres de pixels en largeur et en hauteur doivent correspondre afin de pouvoir coller une partie de la première image exactement sur la deuxième. Notez avant tout la taille de chacune de ces images (voir pour cela une des étapes précédentes). La première image pont.gif, contenant moins de pixels en largeur et en hauteur, doit donc être agrandie (il faut augmenter son nombre de pixels). Il faut la redimensionner en prenant la taille, en pixels, de la seconde image tigne.jpg. Pour vous aider dans cette manipulation, vous pouvez utiliser le document redimensionner-morceau1-pr.pdf qui vous guidera dans votre démarche. Une fois ce travail réalisé, enregistrez ce résultat intermédiaire sous le nom pont_redim en gardant le même format. Si vous rencontrez des difficultés pour enregistrer un fichier, consultez le document enregistrer-morceau1-pr.pdf La deuxième étape du montage est de découper une partie de cette nouvelle image (uniquement le pont). Plusieurs outils sont mis à disposition dans le logiciel. Il faut choisir celui qui est le plus adéquat. La barre d outils de Paint Shop Pro offre 3 possibilités : sélection lasso Baguette magique CeFIS - FUNDP Page 17

18 la sélection : permet de découper une zone de l image de forme régulière. Cette partie peut prendre différentes formes; une seconde barre d outils est alors disponible. le lasso : permet de découper, à main levée, une zone de l image de forme irrégulière. Cet outil n est pas à conseiller si la zone à découper doit être très précise, à moins d avoir une maîtrise totale de la souris. la baguette magique : permet de sélectionner une zone d une couleur, d une teinte ou d une luminosité particulière. Cet outil dispose de trois options permettant de paramétrer la façon dont il reconnaît et sélectionne la couleur. L option la plus intéressante est sans doute la tolérance : il est possible de paramétrer l amplitude de l intervalle dans lequel la couleur des pixels est considérée suffisamment proche de celle du pixel de référence pour que ceux-ci soient sélectionnés. Généralement, plusieurs tentatives de sélection doivent être effectuées avant de trouver la tolérance qui convient pour chaque sélection. Exemples de sélection avec des tolérances différentes : Des sélections multiples peuvent être réalisées en maintenant la touche Shift (ou Maj ) enfoncée. Une fois que la sélection est faite correctement, il reste à effectuer un copier-coller de la sélection, d une image à l autre. Voici les différentes étapes: - sélection de la zone (étape ci-dessus), - copier cette zone par le menu édition-copier, - ouvrir (si ce n est pas encore fait) puis sélectionner la seconde image (tigne.jpg), - coller la sélection dans cette deuxième image par le menu édition-coller-comme nouvelle sélection, CeFIS - FUNDP Page 18

19 - déplacer cette sélection (par un cliquer glisser de la souris) pour qu elle se place correctement dans l image. Et voilà le travail! Il vous reste à enregistrer cette nouvelle image sous le nom pont_tigne.jpg et nous envoyer cette image par courrier électronique, en document attaché, à l adresse formation_cefis@det.fundp.ac.be. CeFIS - FUNDP Page 19