L'image numérique Pixels et couleurs

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1 HST 781 L'image numérique Pixels et couleurs Léon Robichaud Département d'histoire, Université de Sherbrooke

2 Objectifs Comprendre la nature de l'image numérique. Comprendre l'impact des particularités de l'image numérique sur l'archivage et la diffusion Résumé L'image numérique tramée est formée d'un assemblage de pixels dont on doit comprendre les caractéristiques afin de bien saisir l'objet dans son ensemble. Cette présentation permettra de découvrir les concepts de base (pixel, bit, résolution, couleur, compression) et de comprendre comment ils influencent l'acquisition, l'archivage, le traitement et la diffusion des images numérisées ou créées en format numérique.

3 Vocabulaire* Informatique. Science qui s'occupe des aspects théoriques et pratiques du traitement automatisé de l'information. Numérique. Se dit des techniques qui permettent de produire, de stocker et de traiter des informations informatiquement, au moyen de chiffres sous forme binaire; se dit des procédés et des appareils qui utilisent ces techniques. *Les définitions sont tirées du dictionnaire Usito

4 Vocabulaire Image. (vers 1050, du latin imaginem, soit représentation, imitation, portrait) Représentation perceptible d'un être ou d'une chose. Représentation d un être, d un objet par les arts graphiques, les arts plastiques ou la photographie. Représentation analogique d'une réalité, d une personne, d un objet. Illustration. (13e siècle, du latin illustration, action d'éclairer, de rendre brillant) Image (dessin, gravure, photographie, etc.) qui illustre un ouvrage, un texte.

5 Vocabulaire Photographie (1834) Procédé de reproduction qui permet d'obtenir des images permanentes grâce à un dispositif optique produisant une image réelle sur une surface photosensible. Image obtenue par des procédés photographiques. [J'ajouterais que le procédé peut être analogique (émulsion) ou numérique (capteur CCD)]

6 Vocabulaire Analogique. (1547) Qui représente des données sous la forme d'une grandeur physique continue et variable. Numérique. (par oppos. à analogique) Se dit des techniques qui permettent de produire, de stocker et de traiter des informations informatiquement, au moyen de chiffres sous forme binaire; se dit des procédés et des appareils qui utilisent ces techniques.

7 Un peu d'histoire 1838 : invention du daguérrotype (plaque de verre) 1888 : pellicule de celluloïd (George Eastman, fondateur de Eastman Kodak) 1925 : premier appareil photo «petit format», le Leica 1948 : photo instantanée, Polaroid 1975 : première photographie numérique 1990 : premier appareil photo numérique commercial 2000 : premier téléphone avec appareil photo 2001 : faillite de Polaroid 2012 : faillite de Eastman Kodak

8 Photographie analogique Découle d'un processus chimique La lumière et la couleur sont rendus par par la réaction de différents composés sensibles à la lumière Les transitions ne sont pas contraintes par une grille

9 Photographie et image numérique La lumière et les couleurs sont transposées en unités qu'on nomme pixels Plus petit élément d'une image matricielle auquel on puisse attribuer des caractéristiques comme la taille ou la valeur de couleur. (Définition de Numérixel)

10 Image vectorielle ou matricielle Deux types d'images numériques Vectorielle. Formée de lignes calculées de manière géométrique. Lors d'un zoom avant ou arrière, la forme est recalculée en fonction de notre position sans perdre de qualité. Matricielle (ou tramée). Formée d'une grille composée de points carrés individuels nommés pixels. Plus on zoom, plus les pixels deviennent apparents. Nous traiterons seulement d'images matricielles, car les images numérisées sont matricielles. Les images vectorielles utilisent d'autres types de logiciels.

11 Le pixel Quelques caractéristiques Taille (lié à la résolution ou densité de l'image) Couleur et luminosité (rendue différemment selon les formats) Alpha (transparence, certains format seulement)

12 La taille des pixels Une image numérique est formée d'une grille rectangulaire composée de pixels individuels Plus il y a de pixels, meilleure est la qualité Pixels plus nombreux (donc pixels plus petits) = meilleure visibilité des détails On ne mesure pas la taille des pixels, on indique le nombre par pouce ou par centimètre Écran normal : 96 dpi Impression : 300 dpi

13 Taille vs résolution d'une image La taille totale de l'image est le nombre de pixels de largeur par le nombre de pixels de hauteur La résolution d'une image est le nombre de pixels par pouce (ppp ou dpi) ou par centimètre Exemples de largeurs d'images Vignette : 75px par 75px Moyenne image : 300 x 400 Grande : 600 x 750 Très grande : Mégapixels : 3000 x 2500 Voir :

14 La couleur Image bitonale (noir et blanc). 1 pixel = 1 bit Image en tons de gris ou à 256 couleurs. 1 pixel = 8 bits Image en milliers de couleurs. 1 pixel = 16 bits (moins fréquent) Image en millions de couleurs. 1 pixel = 24 bits (16,7 millions de couleurs pour être plus précis) Conclusion : plus il y a de couleurs, plus il faut de bits pour définir chaque pixel Le nombre de bits par pixel est aussi connu sous le nom de profondeur de bit

15 Taille du fichier Tous ces paramètres mis ensemble permettent de calculer la taille d'un fichier Taille du fichier = profondeur de bit x largeur de l'image x hauteur de l'image / 8 Diviser par 8 pour passer de bit à octet Image millions de couleurs de 400 x 300 = octets 351,6 Kb (coût pour par Go, 5 cents) Si on part d'une image analogique à numériser, ajouter dpi 2 5 pouces x 7 pouces x x 24 / 8 = octets

16 Compression Que faire pour que les fichiers soient plus petits? Réduire le nombre de couleurs (profondeur de bit) Réduire la résolution de l'image Réduire la taille de l'image Compresser le fichier Non-destructif la décompression permet de revenir à la version originale Destructif Impossible de revenir à la version originale

17 Formats de fichiers Sans compression TIF : pour l'archivage PSD : format de travail Photoshop XCF : format de travail Gimp Compression non-destructif GIF : 256 tons seulement, peut gérer la transparence, les animations PNG : millions de couleur, peut gérer la transparence Compression destructif JPG : gère mieux les nuances de couleur, plus léger, perte de qualité

18 Le format GIF Les pixels d'un fichier GIF peuvent être décrits comme suit : c c c c c c c b b b b b a = red c b b b b b b = green c a a b b b c = blue c a a b b b c c c c c c Ce qui peut être décrit comme : 1:6c 2:c-5b 3:c-5b 4:c-2a-5b 5:c-2a-5b 6:6c On peut revenir à l'image originale sans perte d'information, mais avec un maximum de 256 couleurs

19 Le format jpg Fusionne les couleurs les plus rapprochées, d'où la perte d'information (format destructif) L'oeil humain perçoit couleurs, le jpg enlève ce qui est «superflu» Procédure d'échantillonnage pour ne conserver que les couleurs dominantes

20 Exemple de l'impact du format JPG Taux de compression plus élevé à gauche, progressivement moins élevé vers la droite Pour un autre exemple de l'impact sur la qualité de l'image, voir

21 Le format PNG Profondeur de 16 bits, mais utilise 4 canaux pour afficher des millions de couleurs Canal alpha permet d'avoir une transparence graduelle (un pixel GIF est transparent ou non) Permet l'affichage progressif en 2 dimensions (GIF est vertical seulement) Prédit les valeurs d'un pixel selon les valeurs des pixels environnants Comparaison avec JPG : By en:user:toniht, cropped by en:user:plugwash - English Wikipedia, GPLv2,

22 Enjeux lors de l'acquisition Avoir un appareil (numériseur ou caméra) qui permet de contrôler la résolution, si possible la profondeur de bit Le processus d'acquisition permettra, selon la performance des systèmes, de corriger la couleur, la courbure de la page, etc. Ces procédures doivent viser à se rapprocher de la version analogique

23 Enjeu pour l'archivage Espace requis Images généralement archivées dans un format noncompressé, tel que le tif On peut calculer l'espace requis à partir des formules vues plus tôt

24 Enjeu pour le traitement Le format de travail est généralement psd ou xcf Ces formats permettent de gérer les calques (couches) Ces formats de travail sont assez lourds Ces formats de travail peuvent inclure des filigranes Devraient être archivés tout comme pour les versions originales Chaque enregistrement en jpg perd de l'information

25 Enjeux pour la diffusion Utiliser les fichiers les plus légers possibles pour accélérer le temps de chargement Si nécessaire, offrir une version plus grande à télécharger pour les usagers qui le désirent GIF utile pour les cartes géographiques et les schémas, tout ce qui a moins de 256 couleurs, très léger PNG est un format tout-usage qui peut aussi gérer la transparence, mais les fichiers sont plus lourds JPG est un format léger, mais destructif, il demeure le plus populaire

26 Conclusion L'imagerie numérique facilite la gestion de grandes quantités d'images avec des logiciels Le concept de base : matrice (grille) rectangulaire de pixels Nous verrons bientôt comment gérer ces images dans des bases de données grâce à des métadonnées Nous ferons quelques exercices de traitement au prochain cours