Les images et leurs formats

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Les images et leurs formats

• Monique Colinet Etienne Vandeput
• monique.colinet_at_fundp.ac.be
• etienne.vandeput_at_fundp.ac.be

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Codage des images

• Numérisation oblige
• une image est nécessairement une suite de nombres
• deux techniques (parfois combinées)
• technique déchantillonnage (découpe fine)
• grilles de points ou pixels d'une certaine
  couleur ? images bitmap
• idéal pour des images naturelles (photographies,
  peintures,...
• images ensemble de formes
• formules descriptives ? images vectorielles
• idéal pour plans, schémas, logos,...

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Images "bitmap"

• L'image est un ensemble de pixels (picture
  elements)
• sa taille s'exprime en nombre de pixels (longueur
  X largeur)
• cette taille est indépendante du mode d'affichage
• la taille de l'image est aussi à considérer
  relativement à la précision du système
  d'affichage ou d'impression (écran, imprimante,)
• cette mesure de précision s'appelle la résolution
  et s'exprime en dpi (dots per inch) ou points par
  pouce (ppp)
• écran entre 75 et 100 dpi (dépend du nombre de
  points que permet d'afficher l'écran et de ses
  dimensions)
• imprimantes jet d'encre 300dpi, laser entre 300
  et 600dpi
• photocomposeuses 1.200, 2.400 dpi

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Le codage des images par points

• densité des pixels
• information donnée sur un pixel

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Appareil photo
Scanner
Photo
IMPRESSION
STOCKAGE
LOGICIEL
WEB
Image numérique
Image retravaillée
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Lappareil photo numérique
7
Lappareil photo numérique

• Le capteur

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L appareil photo numérique

• Mémoires
• Internes
• Amovibles

Compact Flash
Smart Media
disquette
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Lappareil photo numérique

• Transfert vers le PC

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Logiciel de récupération de photos
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Capture d'images

• Le scanner

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Capture d'images

• Le scanner
• caractéristiques
• résolution optique 300 (résolution horizontale)
  x 600 (résolution verticale) dpi
• résolution interpolée 2x, 4x ou 8x
• profondeur de l'image (nombre de couleurs)
• récupération
• logiciel de traitement d'images
• logiciel de reconnaissance optique des caractères

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Les images vectorisées

• Certaines images s'accommodent mal de cette
  manière de mémoriser l'information
• un plan, un schéma, un dessin technique, se
  décrivent mieux par des formules que comme
  ensemble de pixels
• gain très appréciable au niveau du stockage
• l'image produite par un périphérique de sortie
  est tout de même une image bitmap (impossible de
  faire autrement)
• les formats générés sont des formats
  propriétaires leur conversion dans d'autres
  formats est parfois très destructrice
• Exemples
• CorelDraw, Microsoft Image Composer, MicrografX
  FlowCharter
• Les textes envoyés par nos programmes de TT aux
  imprimantes sont des images vectorielles
  (Postscript langage de description)

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Les logiciels de traitement d'images

• Leurs primitives sont fonction du type d'images
  qu'ils génèrent ou qu'ils traitent.
• Images bitmap
• toutes les primitives de modification ont un seul
  objectif changer la couleur d'un ensemble
  particulier de pixels
• gomme, remplissage, pinceau,
• Exemple Paint
• Images vectorielles
• les primitives de modification agissent sur les
  paramètres et non sur des pixels
• possibilité de changer les dimensions, de
  déformer, de changer les couleurs,
• Exemple Corel Presentations

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Création d'une image bitmap

• Exemple Paint
• Chaque outil permet de délimiter, d'une façon ou
  d'une autre, des zones de pixels qui doivent
  changer de couleur
• le choix des paramètres (la couleur, l'épaisseur
  du trait, de la gomme,) doit être antécédent à
  la détermination de la zone
• la zone peut être définie implicitement
  (remplissage)
• Exemples d'outils la gomme, le pot de peinture,
  la pipette, le pinceau, la brosse, l'aérographe,
• Les lettres, les courbes,sont aussi des
  ensembles de pixels

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Création d'une image vectorisée

• Exemples
• Corel Presentations
• modules disponibles dans Microsoft PowerPoint,
  Microsoft Word
• Il s'agit essentiellement d'assembler des objets.
• les paramètres des objets sont modifiables
• épaisseur du trait, couleur et style de
  remplissage, taille, position,
• des dégradés sont possibles (basés sur des
  calculs et des formules)
• les objets s'empilent dans des plans qui se
  superposent
• ils peuvent être groupés, dissociés, mis en avant
  ou en arrière-plan,

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Les couleurs

• Chaque pixel est caractérisé par une couleur
• le nombre de couleurs disponibles est fonction du
  type de codage
• 1 bit 2 couleurs possibles (images monochromes)
• 8 bits 256 couleurs possibles (échelles de gris
  ou de couleurs)
• 16 bits 65.536 couleurs possibles (high colors)
• 24 bits 16.777.216 couleurs possibles (true
  colors)
• 32 bits idem des informations concernant la
  transparence et l'opacité des pixels (utilisé en
  3D)
• le nombre de couleurs détermine la taille des
  fichiers
• image en 16M de couleurs ? taille 3X plus grande
  que la même image en 256 couleurs
• 256 couleurs c'est peu pour des images naturelles

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Les modèles de couleurs (1)

• Modèles liés aux dispositifs
• écran couleurs de base RGB (RVB)
• point lumineux obtenu en superposition d'un
  faisceau rouge, d'un vert et d'un bleu
• synthèse additive
• R 255 G 255 B 255 ? blanc
• R 0 G 0 B 0 ? noir
• R 0 G 255 B 0 ? vert
• R 100 G 100 B 100 ? gris
• intensité sur 256 niveaux ? 16M de couleurs
• correction gamma
• parfois codage en hexadécimal (HTML)
• 00FF00 pour le vert tendre

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Les modèles de couleurs (2)

• imprimante couleurs de base CMY(K) (ou CMJN)
• superposition de trois encres (Cyan, Magenta,
  Yellow) et ajout d'un vrai noir (difficile et
  coûteux à obtenir)
• Cyan 2CFBFB, Magenta EF10EF, Yellow FFFF00
• synthèse soustractive (on enlève, à partir du
  blanc, les couleurs de base)
• 4 images monochromes à imprimer

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Les modèles de couleurs (3)

• Ecrans
• le modèle RGB (ou RVB)
• Imprimantes
• le modèle CMYK (ou CMJN)

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Les modèles de couleurs (4)

• Modèle plus "humain"
• HSL (Hue, Saturation, Light)
• pas utilisé directement par les logiciels mais
  proposés par l'interface et convertis
• teinte (roue chromatique comprenant 6 couleurs)
• luminosité plus ou moins claire (du noir vers le
  blanc)
• saturation du plus terne au plus éclatant
  (pureté de la couleur)
• varie entre 0 (gris) et 1 (teinte complètement
  saturée)

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Les modèles de couleurs (5)

• Exemples de modèles RGB et HSL
• dans Paint, dans Paint Shop Pro

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Palette de (256) couleurs

• Les images indexées dans une palette de 256
  couleurs (8 bits)

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Nuances de gris

• L'échelle est généralement de 256 niveaux
  différents
• intensité lumineuse nulle noir (valeur 0)
• intensité lumineuse maximale blanc (valeur 255)
• A l'écran
• un gris de niveau 200 n'est pas perçu par l'il
  humain comme deux fois plus intense qu'un gris de
  niveau 100
• application d'une correction gamma qui dépend
  essentiellement du type de moniteur utilisé PC,
  Mac, TV,
• A l'imprimante
• utilisation du tramage
• petits motifs réguliers (x des points sont
  imprimés)

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La transparence

• Certains formats de fichiers permettent de
  considérer une couleur de la palette comme
  transparente.
• elle est remplacée (pour chaque pixel) par la
  couleur de l'arrière-plan sur lequel l'image est
  disposée
• ex orange comme couleur de transparence

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Le poids des images bitmap

• Un calcul simple à faire
• Exemple
• image écran 800x600, codage en "true colors" (24
  bits)
• 480.000 x 3 octets 1.440.000 octets 1
  disquette
• Solution
• Compression
• sans perte d'information
• méthodes aux performances limitées
• avec perte (si possible légère) d'information
• méthodes performantes
• taux de compression élevé
• les pertes peuvent s'accumuler

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Les formats de fichiers  bitmap 

• Informations dans un fichier image
• couleur de chacun des pixels
• taille
• (éventuellement) transparence
• Principaux formats
• BMP non compressé
• TIFF format très riche en informations
  compressé ou non
• GIF 256 couleurs, compression sans perte, info
  de transparence
• JPEG 16 millions de couleurs, compression
  variable avec perte
• PNG 16 millions de couleurs, compression sans
  perte (plus d'infos que dans le format gif)

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Le format GIF

• Le format GIF (Graphic Interchange Format) de
  Compuserve
• domaine public
• compression sans perte (codage différentiel)
• limité à 256 couleurs
• conversion à l'enregistrement si nécessaire
• possibilité d'enregistrer des informations de
  transparence
• possibilité de créer des animations
• le succès des images GIF animées sur le Web n'est
  plus à démontrer
• possibilité d'encodage permettant l'interlacing
  dans les deux versions 87a et 89a
• idéal pour des images aux couleurs vives et peu
  nombreuses

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Le format JPEG

• Le format JPEG (Joint Photographic Expert Group)
• domaine public
• compression avec perte (codage basé sur la perte
  d'informations auxquelles l'il humain est peu
  sensible)
• une répétition de l'enregistrement de l'image
  peut en altérer la qualité
• en garder une copie originale
• image "true colors"
• conversion à l'enregistrement si nécessaire
• choix possible du taux de compression
• possibilité d'encodage permettant un affichage
  progressif (progressive JPEG)
• idéal pour des images naturelles et les images de
  synthèse réalistes

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Les formats PNG et TIFF

• Le format PNG (Portable Network Graphic)
• domaine public
• amélioration du format GIF
• images 24 bits
• compression sans perte
• correction gamma intégrées
• Le format TIFF (Tagged Image File Format)
• compression par codage différentiel
• souvent non compressé et donc très volumineux
• images "true colors"
• format apprécié des metteurs en page mais pas des
  webmasters

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Compression (1)

• La compression non destructive
• la méthode RLE

Séquence 125 125 125 125 125 125 005 005 005
005 000 255 255 255 255 076 076 076 076 076
076 Codage 006/125 004/005 001/000 004/255
006/076
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Compression (2)

• La compression non destructive
• la méthode LZW (Lempel-Ziv-Welch)

1573157 2557255 1573157 070007 070007 2557255
08990899 1573157 08990899 1573157 est remplacé
par code 1 2557255 est remplacé par code 2 070007
est remplacé par code 3 08990899 est remplacé par
code 4 Codage code1 code 2 code 1 code3 code3
code2 code4 code1 code 4
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Compression (3)

• La compression non destructive
• le codage de Huffman

Séquence 125 234 125 125 005 009 005 234 234
099 099 125 099 125 099 125 est remplacé par
01 099 est remplacé par 001 234 est remplacé par
0011 005 est remplacé par 00011 009 est remplacé
par 000111 Codage 01 0011 01 01 00011 000111
00011 0011 0011 001 001 01 001 01 001
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Compression (4)

• La compression destructive
• la norme JPEG

1. Transformation de limage RVB en YCrCb 2.
Decoupe de limage en blocs de 8x8 pixels puis
transformation par une fonction mathématique DCT
(transformée cosinus discrète) 3. Compression
RLE 4. Compression Huffman
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Compression (5)

• La compression destructive
• lutilisation de fractales

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Compression (6)

• La compression destructive
• le codage par ondelettes

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La retouche des images (1)

• Quelques traitements à effectuer lors de la
  conception MM
• sauvegarder précieusement sur le disque une copie
  de l'image sous son format natif
• image scannée, récupérée sur le Net,
• effectuer des transformations simples
• rotations, retournements, déformations,

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La retouche des images (2)

• Quelques traitements à effectuer lors de la
  conception MM (suite)
• changer les dimensions de l'image
• par re-dimensionnement
• par ré-échantillonnage
• supprimer certains défauts
• modifier des couleurs
• produire des effets spéciaux (filtres)
• utiliser des fonctions de dessin et de peinture
• réaliser des montages (plusieurs techniques)
• sauvegarder et éventuellement convertir l'image
  dans un format plus adapté
• choix correct des paramètres de compression