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HST 781
L'image numériquePixels et couleurs
Léon Robichaud
Département d'histoire, Université de Sherbrooke
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.
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 https://www.usito.com/
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.
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)]
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.
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
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
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)
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.
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)
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
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 : 980+
– 7.5 Mégapixels : 3000 x 2500
● Voir :
http://www.musee-mccord.qc.ca/scripts/imagedownload.php
?accessNumber=II-73328&Lang=2&imageID=148310
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
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 = 360 000 octets
● 351,6 Kb (coût pour par Go, 5 cents)
● Si on part d'une image analogique à numériser, ajouter
dpi2
● 5 pouces x 7 pouces x 3002 x 24 / 8 = 9 450 000 octets
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
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
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
Le format jpg
● Fusionne les couleurs les plus rapprochées, d'où la perte
d'information (format destructif)
● L'oeil humain perçoit 2 500 couleurs, le jpg enlève ce qui
est « superflu »
● Procédure d'échantillonnage pour ne conserver que les
couleurs dominantes
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
https://en.wikipedia.org/wiki/JPEG#Lossless_editing
https://en.wikipedia.org/wiki/JPEG
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,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1578355
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
Enjeu pour l'archivage
● Espace requis
– Images généralement archivées dans un format non-
compressé, tel que le tif
– On peut calculer l'espace requis à partir des formules
vues plus tôt
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
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
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