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photo-theorie

Photo numérique

Ce chapitre est largement extrait de l'excellente documentation Wikipedia sur le sujet http://fr.wikipedia.org/wiki/Image_num%C3%A9rique.

Parte 1 : Théorie

1. Définitions

1.1. Pixel

Le pixel (px en abrégé), ou point, est l'unité de base d'une image numérique. Son nom provient de la locution anglaise picture element, qui signifie, « élément d'image » ou « point élémentaire ».

C'est le point minimal adressable par le contrôleur vidéo. C'est par exemple l'unité utilisée pour spécifier les définitions d'affichage (largeur × hauteur) :

- VGA: 640×480, soit 307 200 points ;

- Super-VGA ou S-VGA : 800×600, soit 480 000 pixels ;

- XGA : 1 024×768, soit 786 432 pixels ;

- SXGA : 1 280×1 024, soit 1 310 720 pixels.

À chaque pixel, est associée une couleur, usuellement décomposée en trois composantes primaires (RVB).

1.2. Taille mémoire d'un point

Pour l'informatique, un point est codé sur plusieurs bits (voir § Codage informatique des couleurs). La place mémoire occupée par un point dépend de la « profondeur », c'est-à-dire du nombre de couleurs affichables :

  • noir et blanc : un bit (1/8e d'octet, car 1 octet = 8 bits)
  • 16 couleurs (standard VGA) : 4 bits
  • 256 couleurs : 1 octet
  • 65 536 couleurs (« milliers de couleurs »)
  • 16 777 216 couleurs (« 16 millions de couleurs », « true colors ») : 3 octets (24 bits).

La place mémoire réelle utilisée peut être plus importante. Par exemple, en mode 16 millions de couleurs, le point occupe 32 bits (4 octets), l'octet supplémentaire étant inutilisé ou bien utilisé par OpenGL.

2. Codage informatique des couleurs

Les cartes graphiques qui permettent de distinguer le plus grand nombre de couleurs sont généralement des écrans cartes dites 32 bits ; parmi ces 32 bits, 24 bits sont utilisés pour coder la couleur de chaque pixel d'une image, les 8 bits restants étant

  • soit inutilisés (cas le plus fréquent),
  • soit (avec les représentations (OpenGL, DirectX) et/ou formats d'image qui le permettent, comme le PNG) à coder une information de transparence dite alpha channel.

A l'opposé, les anciens écrans étaient limités à une palette de 256 couleurs, mais celle-ci est quasi abandonnée. Il existe maintenant un certain consensus lié à l'existence d'une sorte de standard HTML qui stipule qu'une certaine palette dite “palette web” doit être privilégiée : dans les faits, la quasi totalité des navigateurs internet respecte cette palette … Celle-ci comporte 216 couleurs dont les trois composantes RVB (voir ci-dessous) sont l'un des 6 multiples de 51 suivants : 0, 51, 102, 153, 204 ou 255. Remarquer que :

216 = 6*6*6 = 6^3

3. Détails

Dans la suite, on ne s’intéressera qu'aux 24 bits de codage des couleurs. Les explications données correspondront donc non seulement à la représentation des couleurs sur 32 bits mais aussi à celle sur 24 bits.

Les 24 bits d'une couleur se décomposent en 3 fois 8 bits :

  • 8 bits sont consacrés à la teinte primaire rouge ;
  • 8 bits sont consacrés à la teinte primaire vert ;
  • 8 bits sont consacrés à la teinte primaire bleu.

Une séquence de 8 bits permet de coder un nombre entier compris entre 0 et Vmax = 255 : en effet, 2^8 vaut 256. Par conséquent, la valeur de la composante rouge d'un pixel peut être représentée selon 256 niveaux différents (allant du 0 à 255, rouge d'intensité maximum). Et il en est de même pour les 2 autres composantes primaires, le vert et le bleu.

Par exemple :

Le carré ci-dessus est formé de pixels d'une couleur uniforme, appelée « chair » dont les caractéristiques RVB sont les suivantes :

Ces images correspondent aux formats de fichier suivants:

  • JPEG (sans compression) 71,0 ko
  • JPEG ( 200 x 270 pixel ) 11.9 ko
  • GIF (200 x 270 pixel ) 14,8 ko

Comme on le voit, la réduction du nombre de couleurs par le GIF provoque de vilaines bandes dans les dégradés de couleurs, en particulier au niveau du ciel et de certaines parties du drapeau norvégien. Les 256 couleurs différentes ne suffisent pas à obtenir un dégradé de couleurs régulier. Ce problème n'apparaît pas avec le format JPEG.

La taille du fichier est, par rapport au GIF, visiblement inférieure: 11,9 Ko au lieu de 14,8 Ko. Cependant, l'image JPEG a été compressée à 50%.

6.3. La compression du format JPEG

La photo JPEG fournit donc avec une compression de 50% une qualité satisfaisante. Les dégradés de couleurs du ciel et du drapeau apparaissent dans toutes leurs couleurs.

6.4. Remarque

En photo, éviter d’utiliser les formats ZIP ou RAR qui sont faits pour la compression de données.

photo-theorie.txt · Last modified: 2020/06/24 14:24 by guy