Université de Technologie de Belfort Montbéliard par S. Lamrous Le 05/04/2006 1 Cônes et bâtonnets « Il n'y a pas d'image sans lumière » [J.P.Achard] Le

Le 05/04/2006

Université de Technologie de Belfort Montbéliard

1

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]

Le 05/04/2006


2

par S. Lamrous

Image : codage de la couleur

Le 05/04/2006


3

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.

Le 05/04/2006


4

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.

Le 05/04/2006


5

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.

Le 05/04/2006


6

par S. Lamrous

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.

Le 05/04/2006


7

par S. Lamrous

Redimensionnement d'une image vectorielle

Bitmap Vectorielle

Le 05/04/2006


8

par S. Lamrous

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.

Le 05/04/2006


9

par S. Lamrous

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.

Le 05/04/2006


10

par S. Lamrous

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.

Le 05/04/2006


11

par S. Lamrous

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.

Le 05/04/2006


12

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.

Le 05/04/2006


13

par S. Lamrous

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.

Le 05/04/2006


14

par S. Lamrous

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

Le 05/04/2006


15

par S. Lamrous

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.

Le 05/04/2006


16

par S. Lamrous

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

Le 05/04/2006


17

par S. Lamrous

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).

Le 05/04/2006


18

par S. Lamrous

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.

Le 05/04/2006


19

par S. Lamrous

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

Le 05/04/2006


20

par S. Lamrous

Formats d'images matricielles

• Un grand nombre de formats existent.

• Caractéristiques : – Nombre de couleurs. – Méthode de compression utilisée. – Contexte d'utilisation.

Le 05/04/2006


21

par S. Lamrous

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

Le 05/04/2006


22

par S. Lamrous

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

Le 05/04/2006


23

par S. Lamrous

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.

Le 05/04/2006


24

par S. Lamrous

Format TIFF (suite)


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

Le 05/04/2006


25

par S. Lamrous

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.

Le 05/04/2006


26

par S. Lamrous

Format GIF (suite)



Tournesol 256 LZW 1203 Ko

Le 05/04/2006


27

par S. Lamrous

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

Le 05/04/2006


28

par S. Lamrous

Format PNG (suite)



Tournesol 16 millions LZW 2723 Ko

Le 05/04/2006


29

par S. Lamrous

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.

Le 05/04/2006


30

par S. Lamrous

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




Le 05/04/2006


31

par S. Lamrous

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).

Le 05/04/2006


32

par S. Lamrous

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




Compression sans perte : GIF ET PNG. Compression avec pertes : JPG.

Le 05/04/2006


33

par S. Lamrous

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





Compression sans perte : GIF, mais 256 couleurs. PNG, mais compression insuffisante.

Compression avec pertes : JPG. JPG !!!

Exemples pour résumer

Le 05/04/2006


34

par S. Lamrous

Documents

Université de Technologie de Belfort Montbéliard par S. Lamrous Le 05/04/2006 1 Cônes et bâtonnets « Il n'y a pas d'image sans lumière » [J.P.Achard] Le