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https://sites.google.com/site/abdelkrimabdelli/teaching
Reprsentation des couleurs Ecrans
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I.1. Codage informatique des couleurs Le codage d'une couleur
peut se faire sur 32 bits, dont 24 bits sont utiliss pour coder la
couleur, les 8 bits restants tant : soit inutiliss ; soit, coder
une information de transparence dite alpha channel. travers ce
pixel de l'image "passera" en partie la couleur d'un pixel d'une
autre image place dans la mme fentre, mais derrire la premire image
(technique dite alpha blending en anglais). Les 24 bits d'une
couleur se dcomposent en 3 fois 8 bits : 8 bits sont consacrs la
teinte primaire rouge ; 8 bits sont consacrs la teinte primaire
vert ; 8 bits sont consacrs la teinte primaire bleu. On parle dun
codage RVB (Rouge, Vert, Bleu) (ou RGB de l'anglais Red, Green
Blue).anglais
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I.1. Codage informatique des couleurs Le codage Le codage RVB :
Ces trois couleurs sont les couleurs primaires en synthse additive.
Elles correspondent en fait peu prs aux trois longueurs d'ondes
auxquelles rpondent les trois types de cnes de l'il humain.
L'addition des trois donne du blanc pour l'il humain. Elles sont
utilises en clairage afin d'obtenir toutes les couleurs visibles
par l'homme. Elles sont aujourd'hui utilises en vido, pour
l'affichage sur les crans, et dans les logiciels
d'imagerie.couleurs primairessynthse additivecnesilblanc vidocrans
Il est mis en uvre dans de nombreux priphriques numriques : en
entre (scanner-couleurs, appareil photo numrique, camscope) comme
en sortie (cran en couleurs, imprimante, quadrichromie,
photocopieuse-couleurs).
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I.1. Codage informatique des couleurs Couples deux deux ces
couleurs donnent les couleurs cyan, magenta et jaune secondaires en
synthse additive et primaires. cyanmagentajaune RougeRouge, vert et
bleu s'additionnant aux intersectionsvertbleu
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I.1. Codage informatique des couleurs Une squence de 8 bits
permet de coder un nombre entier compris entre 0 et V max = 255 :
en effet, 2 8 vaut 256. Par consquent, la valeur de la composante
rouge d'un pixel peut tre reprsente selon 256 niveaux diffrents
(allant du 0, absence de rouge, 255, rouge d'intensit maximum). Et
il en est de mme pour les 2 autres composantes primaires, le vert
et le bleu. Exemple : Le carr ci-contre a une couleur dont les
caractristiques RVB sont les suivantes : composante rouge : 251,
11111011 ; composante verte : 208, soit 11010000 ; composante bleue
: 151, soit 10010111. Le codage binaire sur 24 bits de cette
couleur est donc le suivant : 111110111101000010010111.
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I.1. Codage informatique des couleurs Couplage deux deux.
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I.1. Codage informatique des couleurs Remarque : Le systme RVB
dpend du priphrique utilis. En effet, un rouge RVB (255 ; 0 ; 0)
n'aura pas le mme rendu sur diffrents crans.
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I.1. Codage informatique des couleurs Le codage TSL : TSL pour
(Teinte, Saturation, Luminance) ou HSL ( Hue,Saturation,
Luminance). Chaque lment est cod sur un intervalle pour la teinte
(de 0 360 ), la saturation (de 0 100 ) et la luminance (de 0 100
%). Teinte : 23 ; Saturation : 220 ; Luminance : 189. Le codage
TSL, destin aux oprateurs humains, est adapt la caractristique de
leurs rtines : une personne entrane peut d'ailleurs donner avec une
approximation satisfaisante les valeurs TSL d'une couleur qu'on lui
prsente. enfin, le langage TSL de dfinition des couleurs permet de
dfinir facilement certains des dgrads de teinte que la
reprsentation RVB ne permet pas de dfinir aussi facilement.codage
TSLrtinesTSL reprsentation RVB
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I.1. Codage informatique des couleurs Le cone des couleurs :
Reprsentation de l'espace tri-dimensionnel des couleurs sous forme
de cne : l'axe vertical du cne correspond aux teintes grises
(saturation S nulle, et luminance L variant depuis une valeur nulle
en N et une valeur maximale en O) ; un point P quelconque situ
l'intrieur du cne correspond une couleur dont les composantes T, S,
L peuvent tre dfinies ainsi : la teinte T varie linairement avec la
valeur de l'angle orient du vecteur OH dans le plan du cercle (C),
le point H tant la projection de P sur ce plan, la saturation S est
proportionnelle l'angle (NO, NP), la luminance L dpend de la valeur
conventionnelle attribue la luminance des couleurs compltement
satures situes au bord du cercle (C).
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I.1. Codage informatique des couleurs O N P T S L
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Selection des couleurs : Un outil de slection de couleur
comporte en gnral au minimum 4 parties : 2 parties visuelles de
choix dont l'une est un carr et l'autre un rectangle troit dress
sur son petit ct, 1 partie visuelle d'affichage (petit rectangle
rempli de la couleur choisie), et enfin 1 partie purement numrique
donnant la fois les composantes TSL et RVB de la couleur choisie
par l'oprateur.TSLRVB
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I.1. Codage informatique des couleurs Selection des couleurs :
Dans tous les cas, la dfinition d'une couleur par ses composantes
TSL exige un triple choix qui doit ncessairement tre ralis par
l'oprateur en 2 temps : Le carr de choix reprsente le choix des 2
composantes T et S alors que le rectangle de choix reprsente le
choix de la composante L. Deux mthodes s'offrent lui :TSL 1. il
peut d'abord choisir dans l'espace 2 dimensions du carr un point de
couleur (ce qui dfinit les composantes T et S de la couleur
recherche), puis choisir ensuite dans le rectangle le niveau de la
composante L de la couleur choisie. 2. L'oprateur peut aussi
procder en sens inverse : choisir d'abord une luminance L dans le
rectangle de choix, puis choisir dans le carr de choix les
composantes T et S.
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I.1. Codage informatique des couleurs Selection des couleurs :
Habituellement, l'oprateur ne parvient pas du premier coup choisir
la bonne couleur et, quel que soit le slecteur dont il dispose
(Microsoft ou PhotoShop ou autre), il utilise donc en gnral
successivement et en alternance, un clic dans le rectangle et un
clic dans le carr. Quant aux valeurs numriques (TSL ou RVB), elles
sont mises jour comme il convient l'occasion de chacun des clics de
choix. L'oprateur peut aussi forcer telle ou telle valeur de ces
composantes en les saisissant directement.TSL RVB
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur On appelle cran (ou
moniteur) le priphrique d'affichage de l'ordinateur. On distingue
habituellement deux familles d'crans : Les crans tube cathodique
(nots CRT pour Cathod Ray Tube), quipant anciennement la majorit
des ordinateurs de bureau. Il s'agit de moniteurs volumineux et
lourds, possdant une consommation lectrique leve.crans tube
cathodique Les crans plats quipant la totalit des ordinateurs
portables, les assistants personnels (PDA), les appareils photo
numrique, ainsi qu'un nombre de plus en plus grand d'ordinateurs de
bureau. Il s'agit d'crans peu encombrants en profondeur (d'o leur
nom), lgers et possdant une faible consommation lectrique.crans
platsPDA
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur Caractristiques
techniques Les moniteurs sont souvent caractriss par les donnes
suivantes : 1. La dfinition: c'est le nombre de points lumineux
(pixel) que l'cran peut afficher, ce nombre de points est
gnralement compris entre 640x480 (640 points en longueur, 480
points en largeur) et 2048 x1536, mais des rsolutions suprieures
sont techniquement possibles. 2. La taille : Elle se calcule en
mesurant la diagonale de l'cran et est exprime en pouces (un pouce
quivaut 2,54 cm). Il faut veiller ne pas confondre la dfinition de
l'cran et sa taille. En effet un cran d'une taille donne peut
afficher diffrentes dfinitions, : 14 pouces, soit une diagonale de
36 cm environ ; 15 pouces, soit une diagonale de 38 cm environ ; 17
pouces, soit une diagonale de 43 cm environ ; 19 pouces, soit une
diagonale de 48 cm environ ; 21 pouces. soit une diagonale de 53 cm
environ ;
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur 3. Le pas de masque
(en anglais dot pitch): C'est la distance qui spare deux
luminophores; plus celle-ci est petite plus l'image est prcise.
Ainsi un pas de masque infrieur ou gal 0,25 mm procurera un bon
confort d'utilisation, tandis que les crans possdant des pas de
masque suprieurs ou gaux 0,28 mm seront proscrire. 3. La rsolution:
Elle dtermine le nombre de pixels par unit de surface (pixels par
pouce linaire (en anglais DPI: Dots Per Inch, traduisez points par
pouce). Une rsolution de 300 dpi signifie 300 colonnes et 300
ranges de pixels sur un pouce carr ce qui donnerait donc 90000
pixels sur un pouce carr. La rsolution de rfrence de 72 dpi nous
donne un pixel de 1"/72 (un pouce divis par 72) soit 0.353mm,
correspondant un point pica (unit typographique anglo-saxonne). Les
termes rsolution et dfinition sont souvent confondus tort
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur 5. La frquence de
balayage vertical (refresh rate en anglais) : Elle reprsente le
nombre d'images qui sont affiches par seconde, ou plus exactement
le nombre de rafrachissement de l'image par seconde. On l'appelle
ainsi galement taux de rafrachissement, elle est exprime en Hertz.
Plus cette valeur est leve meilleur est le confort visuel (on ne
voit pas l'image scintiller), il faut donc qu'elle soit bien
suprieure 67 Hz (limite infrieure partir de laquelle l'oeil voit
vritablement l'image "clignoter"). La plupart des personnes ne
peroivent plus de scintillement (en anglais flicker) partir de 70
Hz, ainsi une valeur suprieure ou gale 75 Hz conviendra gnralement.
6. La luminance : Exprime en candelas par mtre carr (Cd/m2), elle
permet de dfinir la luminosit de l'cran. L'ordre de grandeur de la
luminance est d'environ 250 cd/m2.
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur 7. Le temps de rponse
: Dfini par la norme internationale ISO 13406-2, il correspond la
dure ncessaire afin de faire passer un pixel du blanc au noir, puis
de nouveau au blanc. Le temps de rponse (dfini en millisecondes)
doit tre choisi le plus petit possible (pragmatiquement, infrieur
25 ms). 8. L'angle de vision vertical et horizontal : Exprime en
degrs, il permet de dfinir l'angle partir duquel la vision devient
difficile lorsque l'on n'est plus face l'cran. 9. La consommation
lectrique : est mesure en watts.
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur Les modes graphiques :
On appelle mode graphique le mode d'affichage des informations
l'cran, en terme de dfinition et de nombre de couleurs. Il
reprsente ainsi la capacit d'une carte graphique grer des dtails ou
celle d'un cran.cran MDA La mode MDA (Monochrome Display Adapter),
apparu en 1981, est le mode d'affichage des crans monochromes
fournissant un affichage en mode texte de 80 colonnes par 25
lignes. Ce mode permettait d'afficher uniquement des caractres
ASCII.ASCII CGA Le mode CGA (color graphic adapter) est apparu en
1981 peu aprs le mode MDA avec l'arrive du PC (personal computer).
Ce mode graphique permettait : un affichage en mode texte amlior,
permettant d'afficher les caractres avec 4 couleurs avec une
rsolution de 320 pixels par 200 (note 320 x200) EGA Le mode EGA
(Enhanced Graphic Adapter) est apparu au dbut des annes 1985. Il
permettait d'afficher 16 couleurs avec une rsolution de 640 par 350
pixels, soit des graphismes beaucoup plus fins qu'en mode CGA. VGA
Le mode VGA (Video graphics Array) a vu le jour en 1987. Il permet
une rsolution de 720x400 en mode texte et une rsolution de 640 par
480 en mode graphique 16 couleurs. Il permet galement d'afficher
256 couleurs avec une dfinition de 320x200. Le VGA est rapidement
devenu le mode d'affichage minimum pour les ordinateurs de type PC.
XGA En 1990, IBM a introduit le XGA (eXtended Graphics Array). La
version 2 de ce mode d'affichage, baptis XGA-2 offrait une
rsolution de 800 x 600 en 16 millions de couleurs et de 1024 x 768
en 65536 couleurs.
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur SVGA Le mode SVGA
(Super Video Graphics Array) est un mode graphique permettant
d'afficher 256 couleurs des rsolutions de 640x200, 640x350 et
640x480. Le SVGA permet galement d'afficher des dfinitions
suprieures telles que le 800x600 ou le 1024x768 en affichant moins
de couleurs. SXGA Le standard SXGA (Super eXtended Graphics Array)
dfini par le consortium VESA fait rfrence une rsolution de 1280 x
1024 en 16 millions de couleurs. Ce mode a pour caractristique
d'avoir un ration de 5:4 contrairement aux autres modes (VGA, SVGA,
XGA, UXGA). UXGA Le mode UXGA (Ultra eXtended Graphics Array)
dfinit une rsolution de 1600 x 1200 avec 16 millions de couleurs.
WSXGA+ Le mode WSXGA+ (Wide Super eXtended Graphics Array+) dfinit
une rsolution de 1680 x 1050 avec 16 millions de couleurs. WUXGA Le
mode WUXGA (Wide Ultra eXtended Graphics Array) dfinit une
rsolution de 1920 x 1200 avec 16 millions de couleurs. QXGA Le mode
QXGA (Quad eXtended Graphics Array) dfinit une rsolution de 2048 x
1536 avec 16 millions de couleurs. QSXGA Le mode QSXGA (Quad Super
eXtended Graphics Array) dfinit une rsolution de 2560 x 2048 avec
16 millions de couleurs. QUXGA Le mode QUXGA (Quad Ultra eXtended
Graphics Array) dfinit une rsolution de 3200 x 2400 avec 16
millions de couleurs.
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur
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Par ailleurs, en 1993, un consortium de fabricants de matriel
informatique (VESA, Video Electronics Standards Association) cra la
norme DPMS (Display Power Management Signalling) proposant 4 modes
de fonctionnement pour les appareils s'y conformant : 1. En marche.
2. En veille (standby), avec une consommation infrieure 25W. 3. En
suspension, avec une consommation infrieure 8W. Dans ce mode le
canon lectrons est teint, ce qui implique un dlai de remise en
route plus grand qu'en veille. 4. En arrt.
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur 1. Le moniteur tube
cathodique Un moniteur CRT est un tube en verre sous vide dans
lequel un canon lectrons met un flux d'lectrons dirigs par un champ
lectrique vers un cran couvert de petits lments phosphorescents. Le
canon lectrons est constitu d'une cathode, c'est--dire une lectrode
mtallique charge ngativement, d'une ou plusieurs anodes (lectrodes
charges positivement). Un champ magntique est charg de dvier les
lectrons de gauche droite et de bas en haut. Il est cr grce deux
bobines X et Y sous tension (appeles dflecteurs) servant
respectivement dvier le flux horizontalement et verticalement.
L'cran est recouvert d'une fine couche d'lments phosphorescents,
appels luminophores, mettant de la lumire par excitation lorsque
les lectrons viennent les heurter, ce qui constitue un point
lumineux appel pixel.
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur 1. Le moniteur tube
cathodique Un moniteur noir et blanc permet d'afficher des dgrads
de couleur (niveaux de gris) en variant l'intensit du rayon. Pour
les moniteurs couleur, trois faisceaux d'lectrons (correspondant
trois cathodes) viennent chacun heurter un point d'une couleur
spcifique : un rouge, un vert et un bleu. Les luminophores bleus
sont raliss base de sulfure de zinc, les verts en sulfure de zinc
et de cadmium. Les rouges enfin sont plus difficile raliser, et
sont faits partir d'un mlange d'yttrium et europium, ou bien
d'oxyde de gadolinium. Cependant ces luminophores sont si proches
les uns des autres que l'oeil n'a pas un pouvoir sparateur assez
fort pour les distinguer: il voit une couleur compose de ces trois
couleurs. De plus, pour viter des phnomnes de bavure (un lectron
destin frapper un luminophore vert percutant le bleu) une grille
mtallique appele masque est place devant la couche de luminophores
afin de guider les flux d'lectrons.
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur 1. Le moniteur tube
cathodique Fig. 2. Les anciens moniteurs CRT utilisent le mme
principe RVB. Ici, ce sont des faisceaux d'lectrons qui viennent
bombarder la face intrieure de l'cran qui est tapisse d'une mosaque
de pastilles phosphorescentes rouge, vert et bleu.
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur 2. Le moniteur cran
plat Les moniteurs cran plat (nots parfois FPD pour Flat panel
display) se gnralisent de plus en plus dans la mesure o leur
facteur d'encombrement et leur poids sont trs infrieurs ceux des
crans CRT traditionnels. De plus, les technologies utilises dans
les crans plats sont moins consommatrices d'nergie (consommation
infrieure 10W contre 100W pour les crans CRT) et n'mettent pas de
rayonnement lectromagntique.crans CRT
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur La technologie LCD :
La technologie LCD (Liquid Crystal Display) est base sur un cran
compos de deux plaques parallles rainures transparentes, orientes
90, entre lesquelles est coince une fine couche de liquide
contenant des molcules (cristaux liquides) qui ont la proprit de
s'orienter lorsqu'elles sont soumises du courant lectrique. Combin
une source de lumire, la premire plaque strie agit comme un filtre
polarisant, ne laissant passer que les co mposantes de la lumire
dont l'oscillation est parallle aux rainures.
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur La technologie LCD :
Dans une dalle LCD, les cristaux liquides vont modifier la
propagation de la lumire, ou plus exactement sa polarisation. Si on
leur applique un champ lectrique, les molcules, de forme allonge,
s'ordonnent naturellement de manire parallle les unes aux autres.
Le principe de l'cran LCD consiste placer des cristaux liquides en
sandwich entre deux plaques graves et orientes 90. La dalle est
claire par l'arrire avec une lumire polarise et lorsque les sillons
changent d'orientation, la lumire passe au travers. Sous l'effet
d'une tension de commande, les cristaux vont progressivement
s'orienter dans le sens du champ lectrique et la lumire sera bloque
par le deuxime polariseur. Chaque pixel de l'image est constitu
d'une cellule de ce type devant laquelle est plac un filtre rouge,
vert, ou bleu
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur La technologie LCD
:
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I.2. Introduction aux crans d'ordinateur La technologie PLASMA
: La technologie plasma (PDP, Plasma Display Panel) est base sur
une mission de lumire grce l'excitation d'un gaz. Le gaz utilis
dans les crans plasma est un mlange d'argon (90%) et de xnon (10%).
Du gaz est contenu dans des cellules, correspondant aux pixels,
dans lesquelles sont adresses une lectrode ligne et une lectrode
colonne permettant d'exciter le gaz de la cellule. En modulant la
valeur de la tension applique entre les lectrodes et la frquence de
l'excitation il est possible de dfinir jusqu' 256 valeurs
d'intensits lumineuses. Le gaz ainsi excit produit un rayonnement
lumineux ultraviolet (donc invisible pour l'il humain. Grce des
luminophores respectivement bleus, verts et rouges rpartis sur les
cellules le rayonnement lumineux ultraviolet est converti en lumire
visible, ce qui permet d'obtenir des pixels (composs de 3 cellules)
de 16 millions de couleurs (256 x 256 x 256). La technologie plasma
permet d'obtenir des crans de grande dimension avec de trs bonnes
valeurs de contrastes mais le prix d'un cran plasma reste lev. De
plus la consommation lectrique est plus de 30 fois suprieure celle
d'un cran LCD.