image numérique - Le kit du petit designer

IMAGE NUMÉRIQUE
1. Signal analogique et signal numérique
2. Image matricielle - notion de pixel
2.1 La définition
2.2 La résolution
3. Image numérique
3.1 Image en niveaux de gris
3.2 Image en couleurs
4. Formats d’image et histogramme
4.1 Image en noir et blanc
4.2 Image en couleurs
4.3 Format RAW
1
LE KIT DU PETIT DESIGNER - JEAN-PASCAL MAUVOISIN & ELSA DEPONT, 2015
IMAGE NUMÉRIQUE
IMAGE NUMÉRIQUE
1. Signal analogique et
signal numérique
Un signal numérique ne peut prendre qu’un certain 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 numériques sont très faciles à dupliquer et peuvent être
communiqués par ondes électromagnétiques en
limitant les pertes d’information, contrairement
aux enregistrements analogiques.
signal
signal
Le son et la lumière sont des phénomènes continus.
Pour les diffuser, il est nécessaire de les enregistrer
sur un support. Il y a alors deux solutions : soit on
enregistre le signal de façon continue, on parle alors
de signal analogique ; soit on n’enregistre que
certaines valeurs de ce signal, il s’agit d’un signal
numérique.
temps
temps
Signal numérique
Avantages :
· bonne conservation du signal
· reproduction facile et fidèle
· moindre coût
Signal analogique
Avantages :
·signal riche
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 définition
La 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.
768 points
1024 lignes...
00101001
11101101
10011010
= 1 pixel
2
2.2 La résolution
La 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.
= codage binaire
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La résolution d’une image peut s’exprimer :
· en dpi : (dot per inch) c’est le nombre de points d’impression sur 1 pouce soit 2,54 cm. C’est l’unité adaptée 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).
Rmq : l’affichage écran peut être bon, mais lors de l’impression, les
pixels apparaissent.
1 pouce = 2,54 cm
un cercle en 10 ppp
1 pouce = 2,54 cm
un cercle en 20 ppp
Cas de l’impression CMJN : imprimante
Pour 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.
Cas de l’affichage RVB: écran , scanner
Il 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.
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.
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 :
N = 2 n
Tableau d’exemple :
3
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
N niveau de détails
n nombre de bits
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3.1 Image en niveaux de gris
Un 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 régulièrement répartis.
0
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.
00
01
10
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.
11
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).
3.2 Image en couleurs
Une 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 transformée en signaux électriques qui sont alors stockés
sous forme de nombres binaires, 0 ou 1.
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Sur un capteur d’image numérique, chaque élément 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.
Rmq :
il n’existe pas qu’une seule
technologie. Les capteurs de
type fovéon fonctionnent
d’une autre manière.
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.
00101001
11101101
10011010
· 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:
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.
Poids de l’image, profondeur de codage
Chaque couleur constituant l’image est enregistrée 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 enregistré sur 3 octets.
Si on connaît la définition (nombre de pixels constituant l’image), il est possible de retrouver le poids du
fichier grâce à la formule :
5
Poids = déf x profondeur de codage
(Mo) (Mpx)
(octet)
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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.
nombre de pixels
Les tons foncés dominent
la gauche de l’histogramme.
La photo est sous-exposée.
foncé
0
Luminosité : caractéristique
attribuée à une source
lumineuse selon qu’elle paraît
émettre plus ou moins de
lumière.
Contraste : le contraste correspond au rapport lumineux
entre les parties claires et
sombres d’une image.
clair
255
luminosité
nombre de pixels
Les tons clairs dominent
la partie droite de l’histogramme. La photo est
surexposée.
foncé
nombre de pixels
0
clair
255
luminosité
foncé
0
L’histogramme est à peu
près homogène, la photo
est bien équilibrée et
contrastée, les points sont
régulièrement répartis.
clair
255
luminosité
4.1 Image en noir et blanc
255
40
Pixels codés
(R:40 ; V:40 ; B :40)
6
0
255
nombre de pixels
0
nombre de pixels
nombre de pixels
L’image ci-dessous utilise 3 niveaux de gris.
0
95
Pixels codés
(R:95 ; V:95 ;B:95)
255
212
Pixels codés
(R:212 ; V:212 ; B :212)
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4.2 Image en couleurs
L’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
blanc (R :255,
V :255, B :255)
vert clair (R :44,
V :138, B :102)
violet (R :50,
V :45, B :65)
orange (R :240,
V :102, B :53)
vert foncé (R :32,
V :60, B :61)
L’histogramme de l’image est le suivant :
Couche : RVB
4000px
nombre de pixels
3000px
2000px
1000px
0
255
Couche : rouge
0
· blanc R : 255
· violet R : 50
· vert foncé R : 32
· vert R : 44
· orange R : 240
7
Couche : bleu
Couche : vert
255
0
255
· blanc V : 255
· violet V : 45
· vert foncé V : 60
· vert V : 138
· orange V : 102
0
255
· blanc B : 255
· violet B : 65
· vert foncé B : 61
· vert B : 102
· orange B : 53
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4.3 Format RAW
Le 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’appareil photo réalise différents traitements : dématriçage, balance des blancs, courbe de contraste,
lissage, redressement géométrique, correction
gamma, saturation... Ces traitements automatiques
diminuent 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 photographes 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 traitement RAW, on n’observe pas cet histogramme.
Couche : RVB
0
255
Histogramme avant traitement (RAW)
nombre de pixels
nombre de pixels
Couche : RVB
0
255
Histogramme après traitement (JPEG), il y a des sauts de contraste
(couleurs manquantes)
Réussir une belle photographie
2. choisir un format
1. régler son appareil
Choisissez une définition adaptée à l’utilisation 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.
˜ 1 MPx
2,1 MPx
8
RAW si vous souhaitez retoucher vos
photos. JPEG si vous souhaitez communiquer vos photos tout de suite sur
les réseaux sociaux.
4. admirer !
3. vérifier
Attention à l’histogramme affiché
sur votre appareil pour savoir si vos
photos sont bien contrastées.
0
255
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