Objectif. Taches proposées pour atteindre l objectif

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1 7 ICN : Codage et compression d une image Nom de l'élève : Classe : Table des matières 7 ICN : Codage et compression d une image Structure d un fichier bmp Codage du fichier 4demi.bmp Codage d une image pour l ordinateur compression d une image : principes de base...6 à savoir sans documentation à savoir faire avec documentation Objectif Connaître des modalités de codage et de compression d une image Taches proposées pour atteindre l objectif Analyser un fichier image avec un éditeur hexadecimal

2 7.1- Codage d une image pour l ordinateur Basé sur le document «Les formats de compression d images» de M. Brault et MmeDougherty IUT de Tours + Voir En informatique, une image est composée d un ensemble de points, appelés pixels (abréviation de PICTure Element). Chaque pixel peut être défini par 3 caractéristiques : sa coordonnée sur l axe des X (orienté de gauche à droite) sa coordonnée sur l axe des Y (orienté de haut en bas) sa couleur Une image est totalement définie si on connaît les 3 caractéristiques de chacun de ses pixels. Un exemple simple, codage d une image en noir et blanc : Dans ce cas, seules 2 possibilités doivent être distinguées (noir ou blanc). Un seul bit suffit donc pour coder la couleur de chaque pixel. Par exemple 1 signifie noir et 0 signifie blanc. Reconstituer l image en noir et blanc de 7 X 11 (largeur X hauteur) Pixels codée par les pixels suivants : cf codagenb.ods Calcul de la taille d une image en mégaoctets Prenons une image de 1024 par 768 pixels = 1024 X 768 = pixels en noir et blanc, à 1 bit par pixel, la taille de l image sera de X 1 bit soit bits or 1 octet = 8 bits donc l image est codée par / 8 soit octets or octets = 1 mégaoctet donc l image est codée par / soit 0,098 mégaoctets en 256 niveaux de gris ou de couleurs à 8 bits par pixels, la taille de l image sera de X 8 bits soit / 8 octets soit 0,786 mégaoctets Au delà, si on souhaite une plus grande palette de couleurs, il est possible d utiliser le système RGB. Dans ce cas, chaque couleur affichée à l écran correspond à un mélange de 3 couleurs de base : rouge R vert V bleu B Pour chacune de ces couleurs de base existent 256 nuances. Ces 256 nuances peuvent être codées sur 8 bits donc un octet. Il faut donc 3 octets pour coder les nuances de R, de V et de B (3 X 8 = 24 bits). En combinant les 3 couleurs de base pour un pixel, il est possible de coder : 256 X 256 X 256 = couleurs (plus de 16 millions de couleurs) pour un seul pixel en utilisant 3 octets (1 par couleur de base). en 16 millions de couleurs (256 X 256 X 256) à 24 bits par pixels, la taille de l image sera de X 24 bits soit / 8 octets soit 2,359 mégaoctets Activité possible : élève 1 : Définit les caractéristiques d une image élève 2 : Calcule la taille de l image en mégaoctets

3 7.2- Structure d un fichier bmp + wikipedia BMP signifie "Bit Map", c'est-à-dire carte numérique. On assimile l'image à une carte géographique dont on définit chaque surface élémentaire (le mètre carré, par exemple), en l'occurrence le pixel. Entête du fichier = données relatives au fichier type de fichier (bmp par exemple) taille du fichier position du début de l image Entête de l image = données relatives à l image largeur de l image hauteur de l image couleurs de l image Palette de couleur (si nombre de couleurs < 256) Données de l image Pour les fichiers bmp, le codage de l'image se fait en écrivant successivement les bits correspondant à chaque pixel, ligne par ligne en commençant par le pixel en bas à gauche. Offset# (n de ligne) Taille Valeur le nombre magique correspondant à l'utilisation du fichier BMP 0x octets BM - Windows 3.1x, 95, NT, etc. BA - OS/2 Bitmap Array CI - OS/2 Icône Couleur (Color Icon) CP - OS/2 Pointeur Couleur (Color Pointer) IC - OS/2 Icône (Icon) PT - OS/2 Pointeur (Pointer) 0x octets la taille du fichier BMP en octets 0x octets réservé pour l'identifiant de l'application qui a créé le fichier 0x octets réservé pour l'identifiant de l'application qui a créé le fichier 0x000A 4 octets l'offset (l'adresse de départ) du contenu du BMP La palette de couleurs en RVB 3 octets utilisés pour coder la couleur de chaque pixel d ou, pas de palette de couleur en NG 256 nuances écrites explicitement à partir de l octet 54 Valeur à afficher binaire Nombre d octets R=r0, B=b0, V=v0 + octet 00 3 (2 + 1) R=r255, B=b255, V=v255 + octet 00 3 (2 + 1)

4 7.3- Codage du fichier 4demi.bmp Un éditeur hexadécimal est un logiciel permettant d accéder au code du fichier. Le code d un fichier présente une structure prédéfinie qui permet aux logiciels d utiliser ce code. Ainsi un fichier image de type bitmap présente la structure ci-dessous. Entête du fichier Entête de l image Pixels de l image Codage d une ligne noire : noir = 1 blanc = 0 Une ligne de 10 pixels noirs implique en binaire : mais codage en octets, or un octet = 8 bits donc il faut 2 octets pour avoir 10 bits. 6 bits ne seront donc pas utilisés, six 0 sont ajoutés pour compléter. La ligne noire sera donc codée sous la forme : soit, en hexadécimal F F C 0 mais une ligne doit comporter 4 octets (32 bits). 2 octets ont déjà été utilisés ci-dessus, reste 2 octets (16 bits) à ajouter. Seize sont donc 0 ajoutés pour compléter soit, en hexadécimal F F C Activité possible : élève 1 : Donne une alternance de points blancs et noirs élève 2 : écrit les bits correspondant aux points élève 1 : Donne une série de bits correspondant à une ligne de points blancs et noirs élève 2 : écrit la ligne le code en binaire (ou en hexadecimal) correspondant à la ligne (sur 32 bits)

5 Type de fichier (bmp) Taille du fichier en octets Largeur en pixels Hauteur en pixels Adresse de la zone de définition de l image Nombre de bits par pixel Taille de l entête de l image Taille de l image en octets Entête du fichier Type de fichier D = bmp Taille du fichier 0002 AA = 170 Adresse de début de l image 000A 82 = 82 (en hexadecimal) Entête de l image Taille de l entête de l image 000E 6C = 108 Largeur de l image A = 10 Hauteur de l image A = 10 Adresse du début de l image 82 = l image débute à l adresse 82 Nombre de bits par pixel 001C 1 = noir et blanc Type de compression 001E 0 = pas de compression Taille de l image = 40 Résolution horizontale B = 4875 Résolution verticale 002A 130B = 4875 Nombre de couleurs 002E 2 = noir et blanc Image proprement dite (démarrage en bas à gauche pour les bmp) ligne = blanc ligne = blanc ligne 3 008A = blanc ligne 4 008E = blanc ligne = blanc ligne FF C = noir ligne FF C = noir ligne FF C = noir ligne FF C = noir ligne FF C = noir Activité possible : élève 1 : Demande une information sur le fichier élève 2 : Donne l information demandée (avec décodage de la valeur hexadécimale). Noir Blanc Nombre de couleurs Type de compression

6 7.4- Compression d une image : principes de base Le poids d'une image se mesure en octets. Des images trop volumineuses posent plusieurs problèmes : le temps de chargement des images est long ; cela occupe de la bande passante ; cela prend de la place sur le serveur ; Il est donc souvent utile de réduire la taille des images destinées à internet. Pour compresser convenablement votre image, quel que soit le format de fichier choisi, il est impératif de partir d'une image source de qualité. Aussi si vous devez scanner des documents papier, enregistrez les sans aucune compression, ou mieux, scannez directement vers votre logiciel de traitement d'image si celui-ci vous le permet. Compresser une image sans pertes, le format PNG Le format PNG est un format dit «non destructeur», qui enregistre la couleur de chaque pixel La compression est réalisée en limitant le nombre de couleurs. Le format PNG 8 bits permet de limiter la palette à 256 couleurs maximum. Les images produites restent donc aussi nettes que les originales, même si les dégradés seront immanquablement détériorés. Moins votre image aura de couleurs et plus elle sera légère. une image en noir et blanc peut bien souvent être réduite à 4 couleurs (noir, blanc et deux gris intermédiaires) ; une images en niveaux de gris ou en camaïeux pourra n'en compter que 16 ; une image plus colorée pourra aisément être limitée à 64, 128 ou 256 couleurs. Le format PNG permet également de produire une image transparente. en «transparence alpha», la palette peut comporter des transparences intermédiaires (définies en pourcentage) ce qui permet de «lisser» les bordures voire de créer des effets de superpositions. Compresser une image avec pertes, le format jpg Le format JPEG est un format dit «destructeur», selon les paramètres choisis, il perd plus ou moins en détail sur l'image. Techniquement la compression JPEG commence par découper l'image en blocs plus ou moins grands ; puis il détermine la ou les couleurs principales de ce bloc et les enregistre. Grossièrement si la couleur principale est verte, il enregistrera du vert pour toute la zone. On comprend dès lors qu'un fichier JPEG très compressé et donc léger puisse être flou, perclus de zones «pixelisées» ou d'artefacts de compression. À l'inverse, un fichier JPEG peu compressé sera très lourd. Aussi, faut il chercher le meilleur compromis. La base consiste à enregistrer vos fichiers JPEG à une compression de 75% ou 80% (qualité moyenne ou supérieure). Le format JPEG produisant des images un peu floues, il est possible d utiliser la fonction d'accentuation ou d'amélioration de l'image de votre logiciel avant de compresser votre image. Le résultat final sera généralement plus concluant. Enfin, ne recompressez jamais un fichier déjà compressé! Les artefacts dûs à la compression se multiplieraient pour produire une image de piètre qualité. Le format JPEG est un format final, pas un format de travail. Compresser en PNG 8 bits sous GIMP Pour réduire la palette de couleur et ainsi réduire le poids de votre fichier PNG, sous GIMP, il suffit de faire ceci : > image > mode > couleurs indexées Après avoir réduit le nombre de couleur et choisi d'activer ou non le tramage, enregistrez votre image au format PNG. Pour encore plus de légèreté, faites plusieurs essais afin de voir celui qui rend le mieux avec un poids de fichier optimum.