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Le 05/04/2006
Université de Technologie de Belfort Montbéliard
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par S. Lamrous
Cônes et bâtonnets
« Il n'y a pas d'image sans lumière » [J.P.Achard]
Le spectre des radiations électromagnétiques
« Nous ne voyons pas avec nos yeux mais avec notre cerveau » [J.P.Achard]
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par S. Lamrous
Image : codage de la couleur
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par S. Lamrous
Format des images : 2 types
Les images vectorielles : Données graphiques. Formats DXF, PIC, WMF, CGM. On décrit l'image comme l'association de plusieurs objets graphiques simples (droites, ellipses,...).
Les images matricielles "bit-map" : Données images. Formats BMP, GIF, JPEG, etc. On indique la couleur de chaque point de l'image (pixel), un à un.
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par S. Lamrous
Les Images Vectorielles Images décrites comme l'association de plusieurs
objets graphiques simples (droites, ellipses...).
3 types de données graphiques : Points isolés => objets ponctuels. Lignes isolées => objets linéaires. Surfaces isolées => objets surfaciques.
Méthodes de représentation vectorielle : Fil de fer 2D. Polyédrique.
Codage des frontières.
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par S. Lamrous
Les Images Vectorielles (2) Avantages : Codage riche prenant en compte la sémantique. Codage compact : fichiers de taille réduite. Redimensionnement facile, sans perte de qualité, les courbes sont lissées quelque soit l'échelle d'affichage. Les retouches sont aisées puisque les différents éléments de l'image sont indépendants.
Inconvénients :Inutilisables pour des photographies. Pas adaptée aux images complexes avec un grand nombre d'objets de petites tailles. Formats peu standardisés, peu reconnus par les navigateurs Internet.
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Le format WMF
Exemple : le format WMF
Un fichier contient :Une suite d'objet (cercle, carre, bitmap, etc...). Chacun décrit par un entête
Le format WMF peut contenir 65535 objets au maximum.
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Redimensionnement d'une image vectorielle
Bitmap Vectorielle
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Images bitmaps
Images bitmaps ou matricielles. On indique la couleur de chaque point de
l'image (pixel), un à un. Stockage d'une image : Identificateur. Conditions d'acquisition. Description du contenu. Contenu physique.
Représentation basée sur le modèle RGB.
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Codage de l'espace des couleurs
• Plusieurs modèles de codage de l'espace des couleurs. • La synthèse additive (rappels) :
– La couleur est définie comme somme pondérée de trois couleurs.
– Les 3 couleurs primaires (rouge, vert, bleu). – Modèle RGB. – C'est le principe de fonctionnement des tubes cathodiques.
• La synthèse soustractive (rappels) : – La couleur est définie comme différence pondérée entre le
blanc et trois couleurs. – 3 couleurs complémentaires de rouge, vert, bleu (cyan,
magenta, jaune). – Modèle CMY. – C'est le principe de fonctionnement des imprimantes.
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Le modèle RGB (rappel) • La synthèse additive : le modèle
RGB. – RGB : Red, Green, Blue, 3 les
couleurs primaires. – Ajout de composantes de la
lumière. – Composantes de la lumière
directement ajoutées à l'émission.
– Si on ajoute les trois composantes, on obtient du blanc.
– Ex. : moniteurs, télévisions couleur.
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Le modème CMY (rappel) • La synthèse soustractive : le modèle CMY.
– CMY : Cyan, Magenta, Yellow, les 3 couleurs complémentaires de RGB.
– Ajout de trois matières de couleur différentes.
– Composantes de la lumière ajoutées après réflexion sur un objet.
– Si on ajoute les trois composantes, on obtient du noir.
– Ex. : imprimerie, imprimante. • Extension : le modèle CMYK.
– En pratique, le noir n'est pas tout à fait noir.
– Ajout d'une composante "noir pur". – CMY K: Cyan, Magenta, Yellow, BlacK.
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par S. LamrousEspace des couleurs et conversion
• Conversion entre RGB et CMY et vice-versa. • Exemple :
– Convertir le Blanc de RGB (1,1,1) à CMY (0,0,0) et vice versa. • C = 1 – R, R = 1 – C, M = 1 - G• G = 1 – M, Y = 1 – B, B = 1 - Y
• Conversion CMY vers CMYK : même principe.
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Codage des images
• Pour chaque pixel : stocker la couleur.• Choix du modèle RGB : Red, Green, Blue.
– Une couleur est une addition de ces 3 couleurs primaires.
• Certains formats supportent le modèle CMYK.
• Coder une image : – Les pixels.
– Les couleurs la palette.
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Méthode simple • Pour chaque pixel :
– On code chaque composante RGB sur n bits.
– Chaque pixel occupe alors 3 x n bits. • L'image peut avoir 2^n x 2^n x 2^n couleurs.
– Dans le cas n = 8, on parle du mode True Color (24 bits).
– Ce mode permet de distinguer 16 millions de couleurs.
– Il existe aussi des modes 32 bits. • On ajoute une quatrième composante sur 8
bits : – Le canal alpha. – Permet de gérer la "transparence" des
points. – Evitant ainsi les effets de "marches
d'escalier" pouvant apparaître sur des images.
Exemples
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Méthode par palette • Méthode simple : limitations.
– Souvent, toutes les nuances disponibles ne sont pas utilisées. – Ou alors il n'y a pas assez de nuances pour une teinte donnée. – Ex. : image sur la mer, il faut beaucoup plus de nuances de
bleu que de rouge. • Méthode par palette : choisir les couleurs disponibles. • La couleur de chaque pixel :
– Est codée comme une référence dans une palette. – La palette contient les composantes RGB de la couleur.
• On obtient alors : – N couleurs parmi 2^M x 2^M x 2^M possibles. – N = nombre d'entrées dans la palette. – M = nombre de bits utilisés pour coder une composante d'une
couleur dans la palette.
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Taille d'une image • Taille brute : sans compression. • Taille = X x Y x n.
– X = nombre de colonnes. – Y = nombre de lignes. – n = nombre d'octets nécessaires pour coder un pixel.
• Cas d'une résolution de 1024 x 768. • Nombre de couleurs :
Nombre de couleurs
Taille En octets En Ko
Noir et Blanc X*Y*(1/8) 98.304 96 Ko
Palette de 16 couleurs
X*Y*(1/2) 393.216 384 Ko
Palette de 256 couleurs
X*Y 786.432 768 Ko
True Color, 16 millions de couleurs.
X*Y*3 2.359.296 2.304 Ko
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Les images bitmap : qualité • La qualité de l'image dépend de 2 paramètres. • La résolution spatiale :
– Le nombre de points (pixels) constituant l'image, en largeur et en hauteur.
– Paramètre influencé par les périphériques utilisé pour l'acquisition (scanner,...) et la restitution de l'image (carte vidéo, écran,...).
– Exemples : • Image de télévision rapport 4/3 : 833 x 625. • Super VGA : 1024 x 768.
• Le nombre de couleurs la composant (bits/pixel) : – Noir & Blanc : 1 bit. – 256 couleurs : 8 bits. – 16 millions : 24 bits (plus que le nombre de nuances de
couleurs perceptibles par l'oeil humain).
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Avantages/limitations
• Images bitmaps (matricielles). • Employées principalement dans
les applications orientées images. • Avantages :
– Elles autorisent la qualité photographique :
• Limitations :
– Codage "pauvre" de l'information.
– Pas de distinction d'objet dans l'image.
– Taille des fichiers importante.
– Traitements d'image longs.
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Avantages/limitations (2)
• Limitations (suite) : – L'agrandissement
provoque un effet de mosaïque :
– La création d'une image "à la souris" est difficile.
– Les retouches sont délicates : effacer un élément de l'image crée un "trou".
Comparaison bitmap/vectoriel
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Formats d'images matricielles
• Un grand nombre de formats existent.
• Caractéristiques : – Nombre de couleurs. – Méthode de compression utilisée. – Contexte d'utilisation.
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Comparaison : taille des fichiers pour les images :
Nom Résolution DéfinitionNombre de
couleursImage
Droopy 1024x768 72 DPI 256
Trounesol 1600x1144 72 DPI 16 millions
Exemples de résolution
Exemples de numérisation
Exemples de taille
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Format BMP • Défini par Microsoft pour Windows • Caractéristiques :
– 1, 4, 8 ou 24 bits : jusqu'à 16 millions de couleurs. – Compression : compression sans perte RLE.– Fichiers de taille importante.
• Reconnu par une majorité de logiciels.
Image Nb couleurs Compression Taille
Droopy 256 770 Ko
Droopy 256 RLE 613 Ko
Tournesol 16 millions 5363 Ko
Tournesol 16 millions RLE 1745 Ko
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Format TIFF • TIFF (Tagged Image File Format).
– Origine Aldus et Microsoft. – Standard de codage des images scannées. – Le plus puissant mais le plus complexe à gérer. – Possibilité d'adaptation et d'évolution. – Différentes versions incompatibles!
• Caractéristiques : – Noir et blanc à 16 millions de couleurs. – Compression : RLE, LZW, JPEG, compression FAX, ou
aucune. – Très bonnes performances en compression d'images
noir et blanc. – Fichiers assez gros.
• Reconnu par une majorité de logiciels.
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Format TIFF (suite)
Image Nb couleurs Compression Taille
Droopy 256Sans
compression771 Ko
Droopy 256 LZW 364 Ko
Droopy 2 Huffman 156 Ko
Tournesol 16 millionsSans
compression5364 Ko
Tournesol 16 millions LZW 3395 Ko
Tournesol 2 Huffman 462 Ko
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Format GIF
• Format GIF (Graphic Interchange Format) : – Compuserve, 1987 : GIF87a. – Très utilisé : LE format du Web avec JPG.
• Caractéristiques : – 256 couleurs parmi 16 millions. – Compression sans perte LZW, efficace s'il y a des zones
homogènes. – GIF89a : possibilité de transparence, et d'animation. – GIF89b : possibilité d'entrelacement (chargement graduel
de l'image).
• Reconnu par tous les logiciels ou presque.
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Format GIF (suite)
Image Nb couleurs Compression Taille
Droopy 256 LZW 353 Ko
Tournesol 256 LZW 1203 Ko
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Format PNG • PNG (Portable Network Graphic).
– Pour remplacer le GIF (devenu payant!!!). – Le futur format du Web?
• Caractéristiques : – 16 millions de couleurs. – Compression sans perte LZW. – Possibilité de transparence (niveau de
transparence). – Possibilité d'entrelacement (chargement
graduel de l'image). – Pas d'animation.
Exemples d’affichage et transparence
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Format PNG (suite)
Image Nb couleurs Compression Taille
Droopy 256 LZW 310 Ko
Tournesol 16 millions LZW 2723 Ko
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Format JPG • JPG ou JPEG (Joint Photographic Experts Group).
– Très utilisé : LE format du Web avec GIF. – JPEG 2000 : compression par ondelettes
(extensions :.jpf, .jpx, .jp2, j2c, .j2k, .jpc) • Caractéristiques :
– Plus efficace que GIF sur des photographies. – 16 millions de couleurs. – Compression avec pertes. – Choix du taux de compression : de 1/4 à 1/20. – Pas de transparence, ni d'animation. – Possibilité d'entrelacement (chargement graduel de
l'image). – Compression efficace, mais perte de qualité.
• Reconnu par tous les logiciels ou presque.
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Format JPG (suite)Image Nb couleurs Compression Taille
Droopy 16 millions Taux 1 451 Ko
Droopy 16 millions Taux 10 159 Ko
Droopy 16 millions Taux 20 119Ko
Droopy 16 millions Taux 99 17Ko
Tournesol 16 millions Taux 1 897 Ko
Tournesol 16 millions Taux 10 457 Ko
Tournesol 16 millions Taux 20 346 Ko
Tournesol 16 millions Taux 99 40 Ko
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Autres formats • PCX (PiCture eXchange).
– Environnement PC (mode CGA). – 256 couleurs. – Compression RLE, adapté à de faibles nombres de couleurs.
• PICT – QuickDraw. – Traite aussi le vectoriel. – Spécifique à Macintosh.
• FAX – Transmission de documents. – Codage binaire (noir et blanc). – Compression RLC puis type Huffman.
• TGA – Créé par Truevision (cartes Targa et Vista). – Très puissant (comme TIFF). – Peu connu. – Compression RLC. – Palettes graphiques haut de gamme (PC).
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Récapitulatifs : dessin (droopy) Format Nb couleurs Compression Taille
BMP 256 770 Ko
BMP 256 RLE 613 Ko
TIFF 256 771 Ko
TIFF 256 LZW 364 Ko
TIFF 2 Huffman 156 Ko
GIF 256 LZW 353 Ko
PNG 256 LZW 310 Ko
JPG 16 millions Taux 1 451 Ko
JPG 16 millions Taux 10 159 Ko
JPG 16 millions Taux 20 119 Ko
JPG 16 millions Taux 99 17 Ko
Compression sans perte : GIF ET PNG. Compression avec pertes : JPG.
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Récapitulatifs : image (tournesol) Format Nb couleurs Compression Taille
BMP 16 millions 5363 Ko
BMP 16 millions RLE 1745 Ko
TIFF 16 millions 5364 Ko
TIFF 16 millions LZW 3395 Ko
TIFF 2 Huffman 462 Ko
GIF 256 LZW 1203 Ko
PNG 16 millions LZW 2723 Ko
JPG 16 millions Taux 1 897 Ko
JPG 16 millions Taux 10 457 Ko
JPG 16 millions Taux 20 346 Ko
JPG 16 millions Taux 99 40 Ko
Compression sans perte : GIF, mais 256 couleurs. PNG, mais compression insuffisante.
Compression avec pertes : JPG. JPG !!!
Exemples pour résumer
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