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SNT Photographie numérique Branchée ACTIVITÉ 1 ACTIVITÉ 1 : QU’EST-CE QU’UNE IM

SNT Photographie numérique Branchée ACTIVITÉ 1 ACTIVITÉ 1 : QU’EST-CE QU’UNE IMAGE NUMÉRIQUE : QU’EST-CE QU’UNE IMAGE NUMÉRIQUE ? ? I – D I – DE E QUOI QUOI EST EST FAITE FAITE UNE UNE IMAGE IMAGE NUMÉRIQUE NUMÉRIQUE ? ? Voici le logo de la CSI telle qu’il apparaît sur le site officiel : Et voici ce que l’on obtient si l’on zoome sur une zone précise de l’image : 1 – Que constate t-on ? …………………………………………………………………………………… 2 – De quoi est constituée une image ? Expliquer. ………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………. 3 – Lorsqu’on recherche les propriétés de l’image dans visionneuse Windows, voici les informations obtenues : Quelle est la signification des informations encadrées en rouge ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… II – E II – ENCODAGE NCODAGE D D’ ’UNE UNE IMAGE IMAGE Une image numérique est une suite d’informations stockées dans un fichier. Une image numérique peut se représenter par un tableau de nombres (appelé matrice) : chaque case du tableau représente un pixel chaque pixel contient une valeur numérique binaire (constituée de 0 ou 1, ex : 101, 10100110) Il existe trois grandes catégories d’images numériques : l’image noir & blanc – l’image en nuances de gris – l’image en couleur Les extensions indiquent le format du fichier tel que fomat jpg, format gif… d’après B. PORTIER / C MIESZCZACK - L BOURNONVILLE 1 Académie de Lyon / Académie de Lille SNT Photographie numérique Branchée Un format simple et manipulable pour s’initier au codage d’une image est le format Portable PixMap. Celui-ci se décline en 3 extensions selon le degré de coloration souhaité : noir et blanc (pbm), dégradés de gris (pgm), couleurs (ppm). Les images utilisées ou construites dans cette activité seront visionnées avec le logiciel GIMP2. II.1 – ENCODAGE D’UNE IMAGE EN NOIR & BLANC Une image en noir & blanc est encodé avec 1 bit : 0 pour blanc et 1 pour noir Combien de bits seront nécessaires pour encoder un pixel : ………………………………………….. Un fichier d’image comporte les informations qui permettent d’afficher l’image : Le format pbm est organisé ainsi : Exemple 1 : P1 Un caractère d'espacement (espace, nouvelle ligne) Eventuellement des commentaires marqués par un # en début de ligne Largeur de l'image Un caractère d'espacement Hauteur de l'image Un caractère d'espacement Données de l'image : - L'image est codée ligne par ligne en partant du haut - Chaque ligne est codée de gauche à droite - Un pixel noir est codé par un 1, un pixel blanc est codé par un 0 (d’où le nom bitmap) Les caractères d'espacement à l'intérieur de cette section sont ignorés Exercice 1 :  Copier le contenu du cadre exemple 1 dans un éditeur de texte ou Notepad, l’enregistrer au format .pbm .  Ouvrir le fichier avec Gimp et le zoomer à 1600% (clic droit – affichage – zoom). Afficher côte à côte, la fenêtre de l’éditeur de texte et de Gimp  Modifier l’image dans l’éditeur de texte pour afficher le chiffre 3 et vérifier le résultat dans Gimp. Exercice 2 : Créer à partir de l’éditeur de texte une image : - représentant la lettre I sur 7 lignes et 5 colonnes. - représentant un damier sur 5 lignes et 5 colonnes. Exercice 3 :  Voici une image au format pbm et la matrice de cette image et le contenu d’un fichier pbm. Compléter : - la matrice ci-dessous avec les nombres qui conviennent pour chaque pixel, - et le contenu du fichier pbm correspondant : Image Matrice associée Fichier pbm associé d’après B. PORTIER / C MIESZCZACK - L BOURNONVILLE 2 Académie de Lyon / Académie de Lille P1 # # P1 # Exemple de fichier PBM : # ces lignes sont des # commentaires 20 13 00000000000000000000 00001111111111100000 00001100000001100000 00001100000001100000 00001100000001100000 00001100000001100000 00000111111111000000 00001100000001100000 00001100000001100000 00001100000001100000 00001100000001100000 00001111111111100000 00000000000000000000 SNT Photographie numérique Branchée II.2 – ENCODAGE D’UNE IMAGE EN NUANCES DE GRIS Difficile de rendre une image attrayante avec seulement le noir et le blanc. De manière standard chaque pixel d’une image en nuances de gris peut contenir 256 nuances différentes : de 0 soit 00000000 en binaire (noir pur) à 255 soit 11111111 en binaire (blanc pur). 1. Combien de bits faut-il pour encoder 256 valeurs ? ……………………………………………………. 2. Sachant qu’un octet correspond à 8 bits, combien d’octets sont-ils nécessaires pour encoder un pixel en nuances de gris ? ……………………………………………………………………………………….. Le format pgm (Portable Grey Map) permet de rendre des dégradés de gris sur une échelle allant de 0 (noir) à 255 (blanc). La structure du fichier est sensiblement la même que pour le pbm, on remplace les 0 et les 1 par les nombres décimaux correspondant « au code de gris ». Plus ce nombre est élevé, plus le gris est proche du blanc. - P2 - Un caractère d'espacement (espace, nouvelle ligne) - Largeur de l'image - Un caractère d'espacement - Hauteur de l'image - Un caractère d'espacement - La valeur maximale utilisée pour coder les niveaux de gris, cette valeur est en général de 255 - Un caractère d'espacement - Données de l'image :  L'image est codée ligne par ligne en partant du haut  Chaque ligne est codée de gauche à droite  Chaque pixel est codé par un nombre, précédé et suivi par un caractère d'espacement. Un pixel noir est codé par la valeur 0, un pixel blanc est codé par la valeur maximale et chaque niveau de gris est codé par une valeur entre ces deux extrêmes, proportionnellement à son intensité. Exemple 2 : Exercice 4 Copier le contenu du cadre exemple 2 dans un éditeur de texte, l’enregistrer au format .pgm . Ouvrir le fichier avec Gimp et le zoomer à 1600% (clic droit – affichage – zoom). Modifier un pixel dans l’éditeur de texte et vérifier l’effet obtenu dans Gimp.  Exercice 5 La copie d’écran ci-contre montre une image de format pgm visionnée avec Gimp : Les dimensions de cette image sont 21 px de large pour 7 px de haut. Combien y a-t-il de nuances de gris en plus du noir et du blanc ? Proposer un codage de l’image. d’après B. PORTIER / C MIESZCZACK - L BOURNONVILLE 3 Académie de Lyon / Académie de Lille P2 # Exemple de fichier PGM : #taille 10 par 10 10 10 #255 = nuance max=blanc 255 50 255 255 255 255 255 255 255 255 255 50 100 100 100 100 100 100 100 100 100 50 75 75 100 100 100 100 100 75 75 50 75 75 0 0 0 0 0 75 75 50 75 75 0 0 0 0 0 75 75 50 255 255 0 0 0 0 0 255 255 50 255 255 0 0 0 0 0 255 255 50 255 255 100 100 100 100 100 255 255 50 255 255 100 100 100 100 100 255 255 50 255 255 255 255 255 255 255 255 255 SNT Photographie numérique Branchée II.3 – ENCODAGE D’UNE IMAGE EN COULEURS Pour comprendre comment représenter les images en couleurs, il faut d’abord s’intéresser à la manière dont notre œil les perçoit. Notre œil contient des cellules, les cônes, qui sont sensibles à la couleur, c’est- à-dire à la longueur d’onde de la lumière qu’ils reçoivent. Ces cônes sont de trois sortes, dont le maximum de sensibilité est respectivement dans le rouge (560 nm), le vert (530 nm) et le bleu (424 nm). Quand notre œil reçoit une lumière monochrome émise par une ampoule jaune, les cônes sensibles au rouge et au vert réagissent beaucoup et ceux sensibles au bleu un tout petit peu, exactement comme s’il recevait un mélange de lumières émises par deux ampoules rouge et verte. Plus généralement, quelle que soit la lumière qu’il reçoit, notre œil ne communique à notre cerveau qu’une information partielle : l’intensité de la réaction des cônes sensibles au rouge, au vert et au bleu. Ainsi, sur une image numérique, chaque pixel est composé non d’une, mais de trois sources de lumière, rouge, verte et bleue ; en faisant varier l’intensité de chacune de ces sources, on peut simuler n’importe quelle couleur. Par exemple, en mélangeant de la lumière verte et de la lumière bleue on obtient de la lumière cyan. En mélangeant de la lumière rouge et de la lumière bleue on obtient de la lumière magenta. Et en mélangeant de la lumière rouge et de la lumière verte on obtient de la lumière jaune. « Cyan » est le nom d’un bleu turquoise et « magenta » celui d’un rouge tirant un peu sur le violet. Ce principe s’appelle la synthèse additive des couleurs dont l’illustration est présentée ci-contre : Un encodage d’une image numérique en couleur consiste donc à associer à chaque pixel : 256 nuances de Rouge (R de 0 à 255) 256 nuances de Vert (V de 0 à 255) 256 nuances de Bleu (B de 0 à 255) Dans ces conditions on dit que l’image est encodée en RGB (Red uploads/S4/ activite-image-numerique-eleve.pdf