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LE KIT DU PETIT DESIGNER - JEAN-PASCAL MAUVOISIN & ELSA DEPONT, 2015IMAGE NUMÉRIQUE

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IMAGE NUMÉRIQUE1. Signal analogique et signal numérique2. Image matricielle - notion de pixel2.1 La définition2.2 La résolution

3. Image numérique3.1 Image en niveaux de gris3.2 Image en couleurs

4. Formats d’image et histogramme4.1 Image en noir et blanc4.2 Image en couleurs4.3 Format RAW


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1. Signal analogique et signal numérique

IMAGE NUMÉRIQUE

2. Image matricielle

Une image numérique est constituée d’un ensemble de points appelés pixels, chacun codé par une valeur numérique, qui constitue un ensemble de 0 et 1.

2.1 La définitionLa définition est le nombre de pixels qui constituent une image. Une définition de 1024 x 768 points comporte 1024 lignes de 768 points chacune, soit un total de 786432 pixels.

2.2 La résolutionLa résolution d’une image est définie par un nombre de pixels par unité de longueur. La qualité d’une image va dépendre de la résolution. La résolution détermine la taille du pixel.

Signal numériqueAvantages :· bonne conservation du signal· reproduction facile et fidèle· moindre coût

sign

al

temps

Signal analogiqueAvantages :·signal riche

sign

al

temps

= 1 pixel = codage binaire

Le son et la lumière sont des phénomènes continus. Pour les diffuser, il est nécessaire de les enregistrersur un support. Il y a alors deux solutions : soit on enregistre le signal de façon continue, on parle alorsde signal analogique ; soit on n’enregistre que certaines valeurs de ce signal, il s’agit d’un signal numérique.

Un signal numérique ne peut prendre qu’un cer-tain nombre de valeurs, pour le son c’est en général 65 536 valeurs différentes. Le signal sera donc moins riche qu’un signal analogique. Un signal numérique n’est pas identique au signal à enregistrer mais il a d’autres avantages. Les enregistrements numé-riques sont très faciles à dupliquer et peuvent être communiqués par ondes électromagnétiques en limitant les pertes d’information, contrairement aux enregistrements analogiques.

001010011110110110011010

1024 lignes...

76

8 p

oin

ts


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La résolution d’une image peut s’exprimer :· en dpi : (dot per inch) c’est le nombre de points d’im-pression sur 1 pouce soit 2,54 cm. C’est l’unité adap-tée pour l’impression d’une image (CMJN)· ppp : (pixel par pouce) il s’agit du nombre de pixels affiché sur 1 pouce d’écran soit 2,54 cm. C’est l’unité adaptée pour l’affichage d’une image sur un écran (RVB).

Cas de l’affichage RVB: écran , scannerIl est nécessaire de trouver un compromis entre le poids du fichier et la qualité de l’image. La qualité et le poids du fichier dépendent de la résolution. Les webdesigners optimisent leurs images et diminuent la résolution par rapport à une impression. Pour que l’œil ne puisse pas séparer les pixels, ils choisissent une résolution de 72 ppp ou 92 ppp.

Cas de l’impression CMJN : imprimantePour avoir un bon résultat en impression, il ne faut pas pouvoir discerner les points d’impression. Pour cela, on rapproche les points. L’œil n’est alors pas capable de distinguer deux points côte à côte. En imprimerie, les graphistes impriment les documents à 300 dpi.

Rmq : l’affichage écran peut être bon, mais lors de l’impression, les pixels apparaissent.

un cercle en 10 ppp un cercle en 20 ppp

3. Image numérique

Le niveau de détails (N) d’une image est lié au nombre d’éléments binaires enregistré pour un pixel.Ce nombre est noté n et se mesure en bits.On utilise pour cela la formule :

Tableau d’exemple : 2 nN =

N niveau de détailsn nombre de bits

Nombre de bits (n) Niveau de détail (N)

1 21 = 2

2 22 = 4

4 24 = 16

8 28 = 256

16 216 = 65 536

24 224 ≈ 16 millions

1 pouce = 2,54 cm 1 pouce = 2,54 cm

Rmq : dans le cas d’un affichage web, il est nécessaire de trouver un compromis entre taille de fichier et qualité d’affichage, surtout pour les fichiers vidéo (affichage de 25 images par seconde). En effet, si on affiche sur une page web une image d’une définition de 20 Mpx enregistrée sur 24 bits par couleur, soit un fichier de 20 x24/8 = 60 Mo (mégaoctet), et que l’on ne dispose que d’une connexion dont le débit est de 1Mo/s, il faut faudra 60 secondes pour afficher la page.


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3.1 Image en niveaux de grisUn ordinateur ne traite que les nombres. Pour qu’il puisse traiter une image, on doit donc la numériser. Il existe une infinité de niveaux entre le noir total et le blanc pur, alors qu’il n’existe pas une infinité de niveaux dans les codages d’image.

Le format JPEG code, pour chaque pixel, 256 niveaux de gris différents. En numérisant, on perd en régularité du dégradé : on a des « sauts » d’un niveau à l’autre et ceux-ci ne sont pas toujours régulière-ment répartis.

Augmenter le nombre de niveaux permet d’avoir un ensemble plus régulier et à partir d’un certain stade, l’œil ne différencie plus le vrai dégradé de celui qui est numérisé. Un dégradé à 256 niveaux de gris nous paraît continu, alors qu’il ne l’est pas.

3.2 Image en couleursUne image numérique matricielle couleur peut être obtenue de deux manières différentes soit à l’aide d’un appareil photo numérique, soit à l’aide d’un scanner. Dans les deux cas, la lumière est transfor-mée en signaux électriques qui sont alors stockés sous forme de nombres binaires, 0 ou 1.

Image bitmap noir et blanc enregistrée sur 1 bit. Elle ne contient que 21 =2 valeurs codées 0 pour le noir et 1 pour le blanc.

Image en niveaux de gris enregistrée sur 2 bits. Elle ne contient que 22=4 valeurs.

Image en niveaux de gris enregistrée sur 8 bits. Elle contient 28=256 valeurs : du noir (00000000) au blanc (11111111).

10

1100 01 10


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Sur un capteur d’image numérique, chaque élé-ment sensible à la lumière est pourvu d’un filtre rouge, vert ou bleu. Une image couleur peut alors être reconstituée à partir de ses 3 couleurs dites primaires en synthèse lumière. Il y a environ 2 fois plus de filtres verts par pixel que de filtres rouges et bleus, pour compenser la façon dont l’œil perçoit les couleurs. Cet arrangement de couleurs est connu sous le nom de matrice de filtre de Bayer.

La lumière est transformée en signal électrique puis en données binaires. Chaque couleur primaire est enregistrée sur 8 bits soit 3x8=24 bits par couleur.

· R = 8 bits · V = 8 bits· B = 8 bits

Une séquence de 8 bits permet de coder 256 valeurs vertes différentes. Par conséquent, la valeur de la composante verte d’un pixel peut être représentée selon 256 niveaux différents, allant du 0 (absence de vert) à 255 (vert d’intensité maximum). C’est pourquoi sur un logiciel de traitement d’image, on peut choisir un trio RVB compris entre 0 et 255, soit 256 valeurs différentes. Il en est de même pour les 2 autres composantes primaires, le rouge et le bleu.

Le carré ci-contre est formé de pixels d’une couleur uniforme dont les caractéristiques RVB sont les suivantes:

Poids de l’image, profondeur de codageChaque couleur constituant l’image est enregis-trée sur 24 bits ; sachant que 8 bits correspondent à 1 octet, chaque couleur est alors enregistrée sur 3 octets. Chaque pixel constituant l’image est enregis-tré sur 3 octets.Si on connaît la définition (nombre de pixels consti-tuant l’image), il est possible de retrouver le poids du fichier grâce à la formule :

Rmq : il n’existe pas qu’une seule

technologie. Les capteurs de type fovéon fonctionnent

d’une autre manière.

Poids = déf x profondeur de codage(Mo)

matrice de filtre de Bayer

001010011110110110011010

Décimale Binaire (sur 8 bits)

R : 90 01011010

V : 190 10111110

B : 145 10010001

Le codage binaire sur 24 bits de cette couleur est donc le suivant : 01011010 10111110 10010001.

(octet)(Mpx)


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4. Formats d’image et histogramme

L’histogramme est un graphique qui représente :· en ordonnée, le nombre de pixels de l’image · en abscisse, leur luminosité.

4.1 Image en noir et blancL’image ci-dessous utilise 3 niveaux de gris.

L’histogramme est à peu près homogène, la photo est bien équilibrée et contrastée, les points sont régulièrement répartis.

Les tons clairs dominent la partie droite de l’his-togramme. La photo est surexposée.

Les tons foncés dominent la gauche de l’histogramme. La photo est sous-exposée.

foncé clair

no

mb

re d

e p

ixel

s

luminosité

foncé clair

foncé clair

0 255

Pixels codés (R:40 ; V:40 ; B :40)

Pixels codés (R:95 ; V:95 ;B:95)

Pixels codés (R:212 ; V:212 ; B :212)

40 95 212

0 255 0 255 0 255no

mb

re d

e p

ixel

s

no

mb

re d

e p

ixel

s

no

mb

re d

e p

ixel

s

Luminosité : caractéristique attribuée à une source lumineuse selon qu’elle paraît émettre plus ou moins de lumière.

Contraste : le contraste cor-respond au rapport lumineux entre les parties claires et sombres d’une image.

luminosité

luminosité

no

mb

re d

e p

ixel

sn

om

bre

de

pix

els

0 255

0 255


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4.2 Image en couleursL’image couleur fonctionne sur le même principe : chaque couleur primaire (R,V,B) est représentée par un histogramme.

Cette image est constituée de 4 couleurs + le blanc :· blanc = 4 000 px· violet = 1 900 px· vert foncé = 1 900 px· vert clair = 1 900 px· orange = 200 px

L’histogramme de l’image est le suivant :

· blanc R : 255· violet R : 50· vert foncé R : 32· vert R : 44· orange R : 240

· blanc V : 255 · violet V : 45 · vert foncé V : 60 · vert V : 138 · orange V : 102

· blanc B : 255 · violet B : 65 · vert foncé B : 61 · vert B : 102 · orange B : 53

Couche : RVB

255

Couche : rouge Couche : vert Couche : bleu

0 255 0 255

0 255no

mb

re d

e p

ixel

s

4000px

2000px

1000px

3000px

0

blanc (R :255, V :255, B :255)

violet (R :50, V :45, B :65)

vert foncé (R :32, V :60, B :61)

vert clair (R :44, V :138, B :102)

orange (R :240,V :102, B :53)


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4.3 Format RAWLe format standard d’une image est le JPEG : c’est un format d’image compressé, c’est-à-dire que l’on a supprimé des informations du fichier acquis avec l’appareil photo. Pour obtenir un fichier JPEG, l’ap-pareil photo réalise différents traitements : déma-triçage, balance des blancs, courbe de contraste, lissage, redressement géométrique, correction gamma, saturation... Ces traitements automatiquesdiminuent la qualité du fichier.

Afin d’obtenir un fichier contenant le maximum d’informations et n’ayant pas subi de modifications, il faut choisir le format RAW. Il permet aux photo-graphes et aux graphistes de modifier, à l’aide d’un logiciel comme Photoshop ou Gimp, sa prise de vue. Néanmoins, ce fichier ne peut pas être lu par tous les logiciels ou les navigateurs Internet.La dernière étape consiste à enregistrer l’image en JPEG. Dans les fichiers RAW, l’information sur la luminosité est codée sur 10 ou 12 bits au lieu des 8 bits pour le JPEG (et généralement aussi du TIFF). Les données enregistrées sont alors plus nombreuses = 4096 valeurs (pour le RAW 12 bits) différentes au lieu de 256 par couleur primaire. Lors du traitement numérique, certaines couleurs « disparaissent » : on observe un histogramme en forme de peigne lors du traitement d’une image JPEG. Dans le cas d’un trai-tement RAW, on n’observe pas cet histogramme.

Histogramme avant traitement (RAW)

Couche : RVB

0 255no

mb

re d

e p

ixel

s

Histogramme après traitement (JPEG), il y a des sauts de contraste (couleurs manquantes)

0

Couche : RVB

no

mb

re d

e p

ixel

s

255

Réussir une belle photographie

3. vérifier

1. régler son appareilChoisissez une définition adaptée à l’uti-lisation de votre photo : au minimum 2,1 MPx pour une photo 10x15 cm imprimée en 300 dpi, et au minimum 800 000 pixels soit moins de 1 MPx pour une image affichée au format 16/9 sur un écran de 19 pouces avec une résolution de 72 ppp.

2. choisir un formatRAW si vous souhaitez retoucher vos photos. JPEG si vous souhaitez com-muniquer vos photos tout de suite sur les réseaux sociaux.

Attention à l’histogramme affiché sur votre appareil pour savoir si vos photos sont bien contrastées.

4. admirer !

2,1 MPx

˜ 1 MPx

0 255

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