Images numériques
1ère année maturité
- De quoi répondre aux questions par écrit.
- Internet
Objectifs
- Définir la notion de pixel
- Expliquer la profondeur de couleur
- Comprendre l'encodage de couleur
- Différencier les formats d'image
- Expliquer la résolution des images
Lorsqu'on prend une photo avec son téléphone portable, cette image est dite numérique par opposition à une image analogique d'un appareil photo à l'ancienne qui utilisaient une bande magnétique.
Une photo numérique est alors une image qui est stockée sur un support électronique et encodée
avec des octets et pouvant alors être traitée par un ordinateur.
Une image numérique est presque toujours rectangulaire et possède différents attributs :
- Une dimension : largeur et hauteur en pixels
- Une définition : nombre de pixels totaux
- Une profondeur de couleur : nombre de bits utilisés pour encoder les couleurs des pixels
- Un poids ou taille : la quantité d'octets nécessaires pour la stocker
- Une résolution : la qualité de l'image à l'impression
- Un format : manière d'encoder l'image et de l'afficher (pour simplifier)
C'est ce qu'on nomme une image BITMAP.
Les pixels
Lorsqu'on regarde une photo sur notre téléphone, elle semble retranscrire l'exacte réalité du moment vécu mais on le sait maintenant, en informatique, on ne dispose pas d'un espace infini et surtout on encode l'information de manière précise : grâce aux octets.
Si on agrandit très fortement une photo numérique bitmap, on va voir apparaître des petits carrés de couleurs, comme sur l'image ci-dessous. Un de ses carrés est précisément un pixel, abréviation pour Picture Element.
- En observant l'image ci-dessus, que pouvez-vous dire à propos de la couleur de chaque pixel ?
- Trouvez quel autre type d'image numérique existe et quelle est la différence majeure ?
- Dessiner un schéma d'une image bitmap avec une définition de 24px. Quelles sont alors ses dimensions ? Y a-t-il plusieurs possibilités ?
La profondeur de couleur défini le nombre de bits utilisés pour encoder la couleur d'un pixel. Elle est définie pour l'entier de l'image.
On peut alors avoir principalement trois types de profondeurs :
- Noir et blanc (NB)
- Niveaux de gris
- Vraies couleurs
Le circuit logique ci-dessous présente les trois types de profondeurs qu'une image bitmap peut avoir.
Noir et blanc
Dans cette partie, nous avons représenté l'affichage d'un seul pixel et d'une dalle de 16 pixels. Leurs états changes toutes les 4 secondes aléatoirement.
Niveaux de gris
Dans cette partie, il y a un compteur sur 1 octet qui est incrémenté toutes les 250ms. Cet octet est affiché en décimal sur un afficheur puis en hexadécimal sur un deuxième compteur puis cette valeur binaire est transmise au pixel pour être affiché.
Vraies couleurs
Pour cette profondeur, on utilise le système RVB (Rouge-Vert-Bleu) ou RGB en anglais, pour produire les couleurs. C'est le principe physique de la synthèse additive. On utilise les 3 couleurs primaires, mélangées à différentes proportions pour obtenir les couleurs. Les trois composantes (RGB) changement automatiquement et aléatoirement toutes les 4 secondes.
A tout moment vous pouvez mettre sur pause le circuit pour mieux observer les états, ou accéder au circuit complet ici.
- En NB, que représente le 1 et le 0 ?
- En niveaux de gris, quelles sont les valeurs binaires ou décimales minimales et maximales, et quelles couleurs leur correspondent ?
- Pour chaque profondeur de couleur, déterminez les points suivants :
- Combien de bits/octets sont nécessaires pour encoder un seul pixel ?
- Combien de nuances/couleurs peuvent être représentées ?
L'hexadécimal
La notation hexadécimale, tout comme le binaire, est largement utilisée en informatique, notamment pour représenter les couleurs. Elle permet de simplifier la lecture des codes couleur RGB, en exprimant chaque composante (rouge, vert, bleu) sous forme d’un nombre en base 16.
Principe de la base 16 :
utilisation de 16 symboles {0, 1, 2, 3,
4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F} où A = 10, B = 11, … F = 15.
- Mettez sur pause le circuit ci-dessus, et relevez les valeurs décimale et hexadécimale dans la partie "niveau de gris".
Expliquez pourquoi la valeur hexadécimale s'écrit de cette façon pour la valeur décimale affichée. - Comment définit-on en hexadécimal : le noir, le blanc, un rouge parfait, un jaune, du gris ?
- Quel est le poids d'une image bitmap de 3200x1800px ?
La résolution d'une image numérique traduit la qualité à l'impression de cette image. On l'exprime en DPI, pour Dots Per Inch, soit points pas pouce en français (PPP).
Le pouce (inch) est une unité de mesure anglo-saxone qui est utilisée notamment pour donner la dimension diagonale d'un écran de smartphone, de TV ou d'ordinateur. La résolution en DPI indique alors le nombre de pixels par pouce, sachant que :
On peut en tirer une formule simple pour définir la résolution d'une image
- Calculez la dimension d’un pixel en millimètres et en micromètres pour une résolution de 300 dpi et pour une de 72 dpi, lors de l’impression d’une image.
- On a une photographie de 10 cm sur 5 cm que l’on scanne avec une résolution de 300 ppi. Quelle sera alors la définition de l’image (en nombre de pixels) ?
- Ci-dessous, une simulation d’impressions d’une image de 150x150 pixels à différentes résolutions, sur une page A4. Les résolutions sont de 25, 50, 100 et 200 dpi. Indiquez à côté des images, quelle résolution lui correspond. Pourquoi la grande est-elle pixellisée ?
