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