INFO 2 : Traitement des images

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1 INFO 2 : Traitement des images Objectifs : Comprendre la différence entre image vectorielle et bipmap. Comprendre les caractéristiques d'une image : résolution, définition, nombre de couleurs, poids Etre capable d'acquérir une image avec le scanner ou l'appareil photo numérique, dans une résolution adaptée au support de sortie (papier ou site web) et de la retoucher. Etre capable de modifier la taille d'une image, avec un logiciel de retouche, tout en gardant une qualité acceptable. Introduction : Une image informatique peut être de 2 types : 1. L'image vectorielle : Cette image est considérée comme un ensemble de figures élémentaires : carrés, rectangles, lignes, cercles, courbes Ces figures peuvent être décrites par des données mathématiques (coordonnées des extrémités, tangentes.). Pour réaliser un dessin, on peut empiler diverses figures. On peut modifier facilement la taille de ces images vectorielles (ou cliparts), on peut aussi les déformer il n'y a pas de perte de qualité. 18 Ces images sont utilisées pour des schémas, des illustrations, du dessin technique Le travail de telles images nécessitant de nombreux traitements informatiques, il demande des machines performantes ; c'est pourquoi on les utilise surtout pour le graphisme, la CFAO (Conception Fabrication Assisté par Ordinateur), la PAO (Publication Assistée par Ordinateur)

2 2. Les images en mode point ou bitmap : Une image est formée de points juxtaposés en lignes et en colonnes. Ces points sont appelés pixels. Chacun de ces points a ses propres caractéristiques : couleur, luminosité, brillance. Une image est caractérisée par sa définition (le nombre de pixels qui constitue cette image), sa résolution (le nombre de points par pouce ), son nombre de couleurs. Son poids ou sa taille en octets La compression Si on agrandi la taille d'une image bipmap, on va perdre énormément en qualité : le nombre de pixel ne changeant pas, c'et la taille des points qui va changer. Les images bitmap ou numériques sont comme des photos. 19 Elles peuvent être acquises par un appareil photo numérique un caméscope un scanner une carte d'acquisition vidéo.

3 Mais elles peuvent aussi être créées par un logiciel de création net de retouche d'image : Photoshop, Paint Shop Pro, Picture Publisher, Picasa, Photofiltre Les images bitmap : La définition d'une image : Une image numérique est composée de pixels. On va mesurer le nombre de points qui la compose, dans le sens de la longueur et de la largeur. 300 pixels Voici une image de 300 x 228 pixels. Si on multiplie ces 2 nombres, on obtient le nombre total de pixels figurant sur l'image : 228 pixels Dans cet exemple, l'image est composée de Un appareil photo numérique à 1,3 millions de pixels sera capable de numériser une image en 1280 x Cette notion de définition sera très importante pour des images à placer sur un site web. La résolution d'une image : La résolution, c'est la relation qui existe entre le nombre de pixels et la taille en cm ou en pouce de l'image. Plus cette résolution sera élevée, plus il y aura de pixels au cm², plus les points seront petits, plus l'image sera précise et de qualité ; comme une photo. La résolution s'exprime en DPI (dot per inch) ou PPP (pixel par pouce). Une résolution de 180 DPI veut dire que l'image est composée de 180 pixels par pouce dans le sens de la longueur mais également dans le sens de la largeur. Dans une image de 1 pouce par 1 pouce à 180 DPI, il y a donc 180 x 180 = pixels. Dans une image de 5 pouces par 3 pouce en 720 DPI il y a donc (5*720)*(3*720) = pixels, soit environ 8 millions de pixels. 20

4 180 DPI 72 DPI 40 DPI Il va donc falloir transformer les cm de nos images en pouces si l'on veut calculer le nombre de pixel d'une image cotée en cm. Sachant qu'un pouce 2,54 cm, combien de pixels dans une image de 15 cm sur 10 cm, scannée à 360 DPI? combien de pixels dans une image format A4, scannée à 720 DPI? Quelques exemples de résolutions utilisées : Une image imprimée en qualité brouillon Une image imprimée en qualité normale Une image imprimée en qualité haute Une image imprimée en très haute qualité 160 DPI 320 à 400 DPI 720 DPI 1200 à 2400 DPI Ces qualités seront obtenues si l'acquisition ainsi que l'impression se font à ces résolutions. Un écran d'ordinateur de 17 pouces avec 1024x768 a une résolution de 82 dpi. Le nombre de couleurs : Chaque pixel va avoir une couleur. Cette couleur va être plus ou moins précise en fonction de la palette utilisée ( 2, 16, 256, 65536, 16 millions de couleurs). Mais plus le nombre de couleurs utilisées va être grand, plus le poids de l'image va augmenter. Le poids d'une image : Pour afficher une image avec une Il faut coder chaque pixel avec palette de 2 couleurs (noir et blanc) 1 bit 16 couleurs (2 4 ) 4 bits 256 couleurs (2 8 ) 8 bits donc 1 octet couleurs (2 16 ) 16 bits donc 2 octets 16 millions de couleurs(2 24 ) 24 bits donc 3 octets 21 Une image va être codée comme tous les caractères sous la forme de 0 et de 1. On sait qu'un caractère va être codé sous la forme d'un octet (8 bits).

5 Suivant le nombre de couleurs, il faudra de 1 à 24 bits pour coder chaque pixel de l'image. Une image en 16 millions de couleurs nécessitera donc 4 fois plus d'octets qu'une image en 256 couleurs. Quelques exemples : Une image 100 pixels sur 100 pixels en 256 couleurs pèse donc octets (100 x 100*1) Une image de 10 cm par15 cm scannée en 400 DPI et couleurs va peser 7,4 méga octets!!! (10/2,54)*400*(15/2,54)*400*2= octets soit 7440 Ko soit 7,4Mo Vous allez en calculant le poids des images obtenir des nombres très importants (millions, milliard) je vous indique les unités informatiques (du Système International d'unités pour pouvoir simplifier vos résultats. Un kilooctet (Ko ou KB) = 1000 octets Un Mégaoctet (Mo ou MB) = 1000 Ko = octets Un Gigaoctet (Go ou GB) = 1000 Mo = octets Un Téraoctet (To) = 1000 Go = octets Exercices d'application : Quel est le poids des images dont vous avez calculé le nombre de pixels précédemment image de 15 cm sur 10 cm, scannée à 360 DPI en 256 couleurs une image format A4, scannée à 720 DPI en 16 millions de couleurs : Remplissez ce tableau : Taille en cm résolution Nb de pixels Nbre de couleurs Poids A4 360 DPI 256 A4 720 DPI 16 millions 10 par DPI Les images pèsent lourd. Il faut faire très attention quand on en place sur un site web. L'affichage des pages contenants des images trop lourdes sera beaucoup plus long. Le format des images et la compression : Le format de base d'un fichier en mode bitmap, c'est le bmp. 22 Plusieurs autres formats existent, qui dépendent des logiciels qui ont servi à créer les images plus universels comme le jpg et le gif.

6 Une même image enregistrée dans des formats différents Enregistré au format BMP 256 couleurs 67 ko en mémoire 67 ko sur le disque (pas compressé) Enregistré au format GIF 256 couleurs 67 ko en mémoire 48 ko sur le disque (compressé) Enregistré au format JPG (ou JPEG) 16 millions de couleurs 220 ko en mémoire 20 ko sur le disque (compressé 9 fois) Pour des images destinées au web, 2 formats s'imposent : Le format JPG permet de compresser de manière très efficace des images de haute définition ( en 16 millions de couleurs obligatoirement). On est passé de 220 Ko à 20 Ko. Cependant la compression altère considérablement les images, et il faut être vigilant sur le taux de compression. Ce mode convient pour des images complexes où les 16 millions de couleurs sont nécessaires. Le format GIF est intéressant pour toutes les images qui ne demandent pas une haute qualité de restitution : boutons, logos, petites photos. De plus le gif peut être animé. En conclusion : Pour numériser une image qui devra être placée sur un site web, il faudra Choisir une résolution de 72 à 75 DPI. Déterminer sa taille en pixels en fonction de son importance et de sa place dans la page. Comprimer cette image et l'enregistrer en GIF ou JPEG suivant la qualité voulue. L'image ne devrait pas avoir une taille supérieure à 30 ko. Pour numériser un document destiné à être imprimé, il faudra Choisir une résolution de 300 à 1200 DPI suivant la qualité désirée. 23

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8 25 Atelier 2 : conception de tâches complexes dans les 4

9 Dispositif TP Traitement des images Thème :Cours de technologie : Résolution et poids des images Niveau : 3 ème Compétences transversales évaluées : Compétences pilier 3 évaluées : Effectuer un calcul Exprimer un résultat, une solution, une conclusion par une phrase correcte (expression, vocabulaire, sens). Exprimer le résultat d une mesure, d un calcul Exprimer les résultats (ordre des étapes, démarche ). Mobiliser des écritures différentes d un même nombre Choisir l opération qui convient au traitement de la situation étudiée. Mener à bien un calcul instrumenté (calculatrice, tableur). Effectuer des conversions d unités relatives aux grandeurs étudiées Compétences B2I évaluées : Enoncé : Prendre connaissance de la fiche d activité. Lire le cours. Effectuer les calculs. Résultats sur la fiche et au dos des pages Démarche attendue des élèves : Reprendre la consigne en la simplifiant pour chaque calculs, justifier vos calculs, simplifier vos résultats) Proposition de scénario : En technologie : Les élèves réalisent par groupe de 2 ou 3 le TP «résolution et poids des images» Ils questionnent le professeur en cas de problème. Ils ne peuvent pas arrêter le TP tant qu ils n ont pas tous compris et que tous les calculs soient juste. Ce TP n est pas noté, il sera suivit plus tard d une évaluation sur des exercices du même type. En mathématiques : les élèves devront programmer une feuille de calcul pour calculer automatiquement le nombre de pixel et le poids d une image en fonction de sa résolution et de son code couleur. Compte-rendu d expérimentation Les élèves ont de grandes difficultés à effectuer les calculs. Ne pensent pas à simplifier leurs résultats (données un nombre à 9 chiffres ne les dérangent pas ) De nombreuses compétences mathématiques ne sont pas réinvesties. Pourtant ils savent faire, je dois leur donner le nom de l outil mathématique pour qu ils l utilisent (exemple Tableau de proportionnalité) Modifications proposées : Peut être avant de commencer ce TP, le collègue de mathématiques devrait faire un rappel sur les outils mathématiques nécessaires. 26

10 Suite MATHS NIVEAU 3ème: Voici trois types d énoncés possibles pour répondre à la question : «Sachant qu un pouce = 2,54 cm, quel est le nombre de pixels dans une image de 15 cm sur 10 cm, scannée à 360 DPI?» DPI est le nombre de pixel par pouce. ENONCE «OUVERT» : Sachant qu un pouce = 2,54 cm, quel est le nombre de pixels dans une image de 15 cm sur 10 cm, scannée à 360 DPI? DPI est le nombre de pixel par pouce. ENONCE «INTERMEDIARE» : 1) Sachant qu un pouce = 2,54 cm, quel est le nombre de pixels sur une ligne de 10 cm scannée à 360 DPI? 2) Sachant qu un pouce = 2,54 cm, quel est le nombre de pixels sur une ligne de 15 cm scannée à 360 DPI? 3) Quel est le nombre de pixels total dans une image scannée à 360 DPI? DPI est le nombre de pixel par pouce. ENONCE «DETAILLE» : 1) Sachant qu un pouce = 2,54 cm, quel est le nombre de pouces sur une ligne de 5,08 cm, puis de 10 cm? 2) Quel est le nombre de pixels sur une ligne de 10 cm scannée à 360 DPI? 3) Sachant qu un pouce = 2,54 cm, quel est le nombre de pouces sur une ligne de 15 cm? 4) Quel est le nombre de pixels sur une ligne de 15 cm scannée à 360 DPI? 5) Quel est le nombre de pixels total dans une image scannée à 360 DPI? DPI est le nombre de pixel par pouce. COMPETENCES 3 (d après l attestation de maîtrise d octobre 2009 ) DU SOCLE qui pourraient être évaluées: - Pratiquer une démarche scientifique et technologique, résoudre des problèmes, - Organisation et gestion de données : reconnaître des situations de proportionnalité - Nombres et calculs : connaître et utiliser les nombres entiers, décimaux et fractionnaires. Mener à bien un calcul mental, à la main, à la calculatrice, avec un ordinateur. 27

11 INFO 5 REVISION SUR LE TABLEUR Au collège on utilise Open Office Calc de la suite gratuite Open Office. Les cellules (intersections entre les lignes et les colonnes) permettent de rentrer et afficher des données mais surtout de réaliser des calculs. Une formule commence toujours par le signe = Exemple de formule : =somme(a1:a5) = indique le commencement de formule somme( ) indique la formule somme (A1:A5) indique que la somme s'applique sur la plage qui va de la cellule A1 à la cellule A5 NO STRESS : le tableur possède un assistant de formule ou une aide qui vous indiquera le formalisme de votre formule Dans open Office on parle de fonction, pour les afficher on va dans Insertion puis liste des fonctions et elles s'affichent sur le coté droit. On clic sur une fonction et elle se présente avec son formalisme dans la cellule. Exemple pour somme elle affichera =SOMME(nombre) Votre travail : Réaliser une feuille de calcul qui permette de calculer automatiquement le nombre de pixels d'une image quand on lui donne sa taille en cm.. Elle permettra également de calculer le poids d'une image en fonction du nombre de couleurs de cette image. Bien sûr elle nous simplifiera les expressions en Ko, Mo, Go. NB : Nombre de pixels = (Lcm:2,54)*(lcm:2,54)*DPI*DPI formule à saisir dans la cellule B9 28

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13 Dispositif TP Tableur Thème : Calcul Résolution et poids des images à l aide d une feuille de calcul Niveau : 3 ème Compétences transversales évaluées : Compétences pilier 3 évaluées : Utiliser un tableur Mener à bien un calcul instrumenté (calculatrice, tableur). Compétences B2I évaluées : C.3.4 : Je sais créer, modifier une feuille de calcul, insérer une formule. Enoncé : Réaliser une feuille de calcul avec Open office Calc pour calculer de manière automatique le nombre de pixel d une image en fonction de sa résolution, ainsi que le poids de cette image en fonction de son code couleur (se référer au cours de technologie : résolution et poids des images) Démarche attendue des élèves : L élève après avoir pris connaissance des rappels sur le tableur Saisi sa feuille de calcul et recherche les formules à saisir. Il vérifie ensuite la bonne programmation de sa feuille de calcul en comparant ses résultats à ceux trouvé avec la calculatrice pendant le cours de technologie. Proposition de scénario : Un élève par poste (réservation salle info + chariot mobile) Suite à un tp de technologie où l élève a appris à calculer le nombre de pixels d une image et le poids de cette image, En cours de mathématiques il va programmer une feuille de calcul pour automatiser ces calculs. Fiche ressource avec rappel Tableur Fichier pdf de la feuille de calcul Open office calc Compte-rendu d expérimentation Difficultés rencontrées, points positifs, : Modifications proposées : 30

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