Module 4 - Le traitement des images

 

4.1. Créer des images

Deux cas de figure peuvent se présenter :

4.1.1. La numérisation

Numériser une image c'est lui donner une représentation électronique à partir de l'objet réel qui lui sert de support (papier, film, diapo, négatif, mais aussi objet 3D).

Cette représentation sera la plupart du temps matricielle, c'est-à-dire une matrice (un tableau) où chaque point sera représenté par une couleur.

Cette représentation électronique de l'image sera caractérisée par deux paramètres :

La résolution

La plupart des matériels disponibles aujourd'hui permettent de choisir la résolution de numérisation, et donc la finesse de représentation de l'image. Les exemples suivants montrent ce que donne la numérisation d'une même image lorsque l'on fait varier le paramètre de résolution.

Il faut cependant savoir que pour chaque matériel il existe une résolution optimale : celle qui donnera le résultat de meilleure qualité et qui correspond aux capacités maximales des capteurs. Même si les logiciels que vous utilisez vous proposent des résolutions supérieures, il n'y aura en fait pas plus de points acquis par les capteurs, les points supplémentaires seront en fait calculés par interpolation (leur couleur ne sera pas obtenue par une mesure effectuée sur l'objet initial mais sera calculée à partir de celles des points voisins). Cette technique n'est pas recommandée : en effet, vous obtiendrez alors une image plus lourde (puisque plus dense), mais ne contenant pas plus d'information que celle numérisée à la résolution optimale (cela correspond aux traitements que nous avons appliqués à l'image à 50 dpi dans le tableau suivant).

Nous prendrons comme support de nos illustrations le tirage papier d'une photo de caméléon malgache.
Les images de la colonne de gauche sont obtenues en numérisant le même carré de 1 centimètre (1 pouce = 2,54 cm soit 1cm = 0,4 pouces) de côté à différentes résolutions, la colonne centrale donne la taille de l'image, la colonne de droite est constituée d'images interpolées à partir de l'image numérisée à 50 dpi :

pour les curieux, ceci est un oeil de caméléon malgache 50 dpi
(0,4*50)*(0,4*50)
= 387 points
100 dpi
(0,4*100)*(0,4*100)
= 1550 points
200 dpi
(0,4*200)*(0,4*200)
= 6200 points
300 dpi
(0,4*300)*(0,4*300)
= 13.950 points
400 dpi
(0,4*400)*(0,4*400)
= 25.600 points
600 dpi
(0,4*600)*(0,4*600)
= 55.800 points

 

Outre les limites liées au matériel utilisé pour la numérisation, il faut aussi tenir compte des limites de l'image à numériser : c'est particulièrement vrai dans le cas d'images imprimées : une résolution de numérisation élevée ne donnera pas une meilleure qualité à l'image (une plus grande finesse des détails) mais fera apparaître le tramage de l'impression. Comme le montrent les deux images suivantes, la numérisation d'un imprimé de qualité standard (utilisée pour les périodiques par exemple) fait apparaître la trame dès 300 dpi.

Images obtenues en numérisant une photo de magazine :


à 300 dpi


à 600 dpi

Il faut donc trouver un juste équilibre entre qualité et poids de l'image. Les critères qui vont déterminer cet équilibre seront en fait liés à la nature de l'utilisation que vous souhaitez faire des images. Les compromis "standards" sont :

 

La dynamique

La dynamique d'une image est l'étendue de la plage de couleurs utilisable. Elle est liée à la longueur du codage de chaque couleur :

Revenons par exemple à notre image de 1cm de côté, numérisée à 300 dpi ; nous avons vu qu'elle était représentée par une matrice de 13.950 points :

On définit la longueur du codage la plus appropriée en fonction de la nature de l'objet à numériser :

Le tableau suivant donne un aperçu de ce que produit la variation du paramètre de dynamique sur une même image numérisée à 300 dpi :

noir et blanc
(2 ko)
256 niveaux de gris (17 ko) 256 couleurs (10 ko) 16 millions de couleurs - compressé (19 ko) 16 millions de couleurs - sans compression (30 ko)

Attention, lorsque vous souhaitez numériser une photo dont la gamme de couleurs est très riche, le passage en 256 couleurs risque de donner des résultats surprenants ; les dégradés donnent par exemple des plages de couleur uniforme. Voici un ciel lyonnais en 256 couleurs (à gauche) et en 16 millions (à droite).

256 couleurs (46 ko) 16 millions de couleurs - compressé (65 ko)

 

En résumé, la valeur de ces deux paramètres -résolution et dynamique- dépend de la nature de l'objet à numériser, des capacités du matériel utilisé, mais surtout des choix que vous ferez lors de la numérisation. Sans entrer dans les détails, ce qu'il faut savoir :

 

4.1.2. La synthèse

Cette rubrique n'a pas la prétention de vous apprendre à synthétiser de belles images 3D, mais simplement de vous donner quelques indications utiles pour créer des images simples : schémas, courbes, etc.

Comme précédemment, vous devez définir la résolution et la dynamique de votre image. Il vous faudra donc, avant même de créer votre image, répondre à quelques questions simples :

Quelques règles simples :

 

4.2. Les différents formats d'images

Les formats de stockage des images varient selon les algorithmes mis en oeuvre pour coder l'information. Cela se traduit par des caractéristiques propres à chaque format et donc des utilisations différentes.

De façon générale, on distingue deux types de formats d'images :

Le tableau suivant récapitule brièvement les principales caractéristiques des formats les plus courants.

Format

Type & Statut

Description

Utilisation

GIF
G raphics Interchange Format

matriciel
format propriétaire (CompuServe - Unisys)

  • supporté par tous les navigateurs et reconnu par tous les logiciels de traitement d'image.
  • 256 couleurs
  • algorithme de compression sans perte d'information
  • affichage progressif possible (GIF entrelacé)
  • gestion de la transparence
  • mono-couche
  • web
  • graphiques simples (boutons, icones, schémas)
  • TIFF
    Tagged-Image File Format

    matriciel
    standard

  • un des premiers formats graphiques
  • reconnu par tous les logiciels de traitement d'image
  • non supporté par les navigateurs
  • image de haute qualité (haute résolution et jusqu'à 16,7 millions de couleurs)
  • compression sans perte
  • mono-couche
  • format très performant, mais lourd
  • format de stockage pour images scannées
  • photographie
  • JPEG
    Joint Photographics Expert Group

    matriciel
    norme ISO

  • compression à qualité contrôlée (avec perte)
  • jusqu'à 16,7 millions de couleurs
  • format extrêmement léger
  • mono-couche
  • web
  • format de diffusion pour images réelles
  • PNG
    Portable Network Graphics

    matriciel
    standard W3C

  • format émergeant (objectif principal : remplacer GIF par un format plus performant et libre)
  • affichage progressif
  • compression sans perte (taux de compression élevé)
  • correction gamma et chromacité (color management system), i.e. adaptation des couleurs de l'image à l'écran
  • multi-couche
  • web
  • de l'image simple à la photographie
  • SVG
    Scalable Vector Graphics

    mixte
    standard W3C

  • format vectoriel défini par une application (DTD) XML
  • permet d'inclure des images matricielles
  • fonctionnalités de lien avec l'utilisation de Xlink et Xpointer
  • web
  • graphiques "simples"
  • CGM
    Computer Graphics Metafile

    mixte
    norme ISO

  • format vectoriel récemment élargi à l'inclusion d'images matricielles
  • format structuré
  • multi-couche
  • métadonnées inclues dans l'image
  • web
  • illustrations techniques (géophysique, aéronautique,...)
  •  

    4.3. Insertion des images dans un document

    Les commandes permettant d'insérer une image dans un document variant beaucoup d'un logiciel de traitement de texte à l'autre, nous ne donnerons dans cette section que quelques règles simples :