La photo numérique

  • Post last modified:26 novembre 2021
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L’exemple de la photo numérique est caractéristique des façons de procéder de la révolution informatique par rapport aux approches traditionnelles. Les technologies de la photographie argentique d’antan ont eu une évolution très lente, liée aux progrès en optique, mécanique et chimie.

Boite en bois avec un objectif : le tout représantant un viel appareil photo argentique
Ancien appareil photo avec plaque argentique
Un téléphone portable et un appareil photo numérique à coté d'un ordinateur
Un téléphone portable et un appareil photo numérique

Ce n’est plus du tout le cas de nos jours, davantage due aux algorithmes qu’à la physique :

  • algorithmes de développement 
  • algorithmes d’amélioration de l’image brute
  • algorithmes d’aide à la prise de vue.

La photographie numérique présente un coût marginal très faible et une diffusion par internet facile et immédiate : chaque jour, des milliards de photos sont prises et partagées

Qu'est-ce qu'une image numérique?

Une image numérique est une série de points appelés pixels (picture element ; des carrés alignés) possédant chacun une couleur bien précise.

Qu'est-ce que la " Définition d'une image "

La définition d’une image numérique est le nombre de pixels en tout qui compose l’image.

Exemple : Si la taille de l’image est de 4000 × 3000 pixels, sa définition sera de 12 mégapixels.

Qu'est-ce que la " Résolution d'une image "

La résolution d’une image numérique correspond à un nombre de pixel par unité de longueur.

Exemple :

Unité simple : Le pixel/cm. Si on a 100 pixel/cm, il y a donc 100 pixels tous les 1 cm.

Unité employées par les logiciels : le ppp (pixel par pouce ; 1 pouce = 2,54 cm) ou parfois le dpi (dots per inchs).

Si on a 300 ppp (ou 300 dpi), il y a donc 300 pixels tous les 1 pouce (2,54cm).

Exercice 1 : Utilisation du vocabulaire

Rédiger les réponses sur un fichier de traitement de texte (word, write…) :

  1. Quelles est, en pixel, la taille ou dimensions (L et l) de l’image encadrée ci-dessus ?

Image illustrant un pixel en comparant une image pixelisée avec une image bien définie.

  1. Quelle est la définition de cette image encadrée ? (combien de pixels en tout)

Traitement d'une image numérique à l'aide d'un logiciel

  • Télécharger l’image ci-dessous (clique-droit dessus puis « Enregistrer sous… » dans le dossier « Documents / SNT / Photo numérique« )
  • L’ouvrir avec le logiciel GIMP (version 2.10).

Vue de la planète Terre depuis l'espace

  • Modifier la taille de l’image (=sa définition) en choisissant 8 x 8 pixels.

  • Observer l’effet de la pixelisation sur l’image 
  • Dans l’onglet Fichier / Exporter sous…, sauvegarder cette image dans le dossier : Document / SNT / Photo numérique, en la nommant « Terre pixélisée colorée » au format (ou extension) jpeg.

Exercice 2 :

Insérer la photo pixélisée « Terre pixélisée colorée » dans le même document de traitement de texte que l’exercice précédent.

Comment une image en Noir & Blanc est-elle codée ?

  • Gardez la même image modifiée précédemment avec Gimp : « Terre pixélisée colorée »
  • Transformer l’image en noir et blanc : dans l’onglet « Image /  Mode / Couleurs indexées » cocher la case « Utiliser la palette noir et blanc sur 1 bit »
  • Exporter cette image au format PBM : Fichier / Exporter. (La fenêtre ci-dessous apparait).
  • Nommer la : « Terre pixélisée NB » 

  • Cliquer sur « Exporter » en bas à droite puis sélectionner « code ASCII » pour l’encodage.
  • Ouvrir ensuite ce nouveuau fichier image avec un logiciel éditeur de texte (notepad+ ou sublimetext ou textedit…).
  • Observer les informations contenus lorsqu’un éditeur de texte ouvre une image.

Exercice 3 :

  1. Copier-coller les suites de 0 et de 1 dans le même document de traitement de texte que l’exercice précédent.
  2. Faites les retours à la ligne adéquats pour reproduire la photo numérique pixelisée en noir et blanc.

Comment une image en niveaux de gris est-elle codée ?

  • Rouvrir la « photo pixélisée colorée » avec Gimp.
  • Transformer l’image en niveaux de gris par la même méthode que le noir et blanc (voir plus haut) mais en choisissant « niveaux de gris ».
  • Exporter l’image au format PGM et l’enregistrer en la nommant « Terre pixélisée NG »
  • L’ouvrir avec un logiciel éditeur de texte (wordpad ou notepad+ ou textedit…)
  • Une série de nombres s’affiche. Chacun d’entre eux correspond à un pixel.

Exercice 4 :

  1. Quel est le nombre le plus élevé de la liste ?
  2. Rappeler combien de possibilités 1 octet permet-il de coder ?
  3. Combien de niveau de gris chaque pixel de l’écran peut-il afficher ?

Calcul du poids d'un fichier

Certains sites web permettent de retoucher des photos sans l’aide d’un logiciel installé sur notre machine : les traitements et calculs nécessaires sont réalisés sur leurs serveurs. Nous allons maintenant convertir et transformer des photos à l’aide d’un de ces sites web.

  • Rendez vous sur le site deleze.net en cliquant sur le lien hypertext.
  • Télécharger l’image ci-dessous (clique-droit dessus puis « Enregistrer sous… » dans le dossier « Documents / SNT / Photo numérique« )

Exercice 5 : L'image en noir et blanc

Rentrer les paramètres suivants :

  • Nombre de gros pixel / sur la hauteur : 20
  • Taille d’un gros pixel : 1
  • Couleur initial des gros pixel : Couleur moyenne de la case
  • Nombre maximal de couleur : Noir et blanc
  • Format : PNG
  • Cliquer sur pixeliser et enregistrer cette image dans votre dossier SNT en le nommant correctement.

Travail :

  1. Nous avons vu précédemment que chaque pixel en noir et blanc est codé 0 ou 1 pour blanc ou noir. Calculer, en octet, le poids théorique de cette image en noir et blanc.
  2. Rendez vous dans le dossier contenant l’image et cliquer droit dessus pour afficher ses « Propriétés ». Noter la taille ou poids occupé par le fichier. Comparer avec votre valeur théorique.

Exercice 6 : L'image en niveau de gris

Rentrer les paramètres suivants :

  • Nombre de gros pixel / sur la hauteur : 20
  • Taille d’un gros pixel : 1
  • Couleur initial des gros pixel : Couleur moyenne de la case
  • Nombre maximal de couleur : Niveau de gris
  • Format : PNG
  • Cliquer sur pixeliser et enregistrer cette image dans votre dossier SNT en le nommant correctement.

Travail :

  1. Nous avons vu précédemment que chaque pixel est codé de 0 à 255. Calculer, en octet, le poids théorique de cette image en niveau de gris.
  2. Rendez vous dans le dossier contenant l’image et cliquer droit dessus pour afficher ses « Propriétés ». Noter la taille ou poids occupé par le fichier. Comparer avec votre valeur théorique.

Le code des images numériques

Exercice 7 : le niveau de gris

Rédiger sur feuille :

1/ En codant la couleur du pixel sur 8 bits, combien de nuances de gris peut-on obtenir ? (Si vous éprouvez des difficultés, allez sur le site formation.dunoyer.free.fr)

Dans ce codage, le noir représente la valeur minimale, soit 0, et le blanc la valeur maximale.

2/ Associer à chaque schéma la matrice de valeur de pixel correspondant.

Exercice 8 : la photo couleur RVB

Rédiger sur le même document que précédemment :

Pour coder la couleur d’un bit, on utilise le codage sur 24 bits RVB : c’est à dire une composante Rouge sur 8 bits, une Bleue sur 8 bits et une Verte sur 8 bits.

  1. Pourquoi le codage couleur se fait-il avec ces trois couleurs ? (Aide : consulter la page : synthese-additive-de-loeil) Expliquer en 4 – 5 lignes.
  2. Pour la composante Rouge ; combien de nuances de Rouge peut-on obtenir lorsqu’elle est codée en 8 bits ? (Aide : allez sur le site formation.dunoyer.free.fr)
  3. Donc pour un codage RVB sur 24 bits, combien de nuances de couleur peut-on obtenir ? Arrondir au million de couleurs près.

Les métadonnées d'une image numérique

On appelle « exif » toutes les métadonnées liées à une photo numérique.

  • Sur votre téléphone portable, rendez vous dans votre galerie photo.
  • Choisissez une photo et  consulter les données exif de celle-ci ; parfois, elles sont notées par un i ou propriétés pour y accéder.

Si vous ne disposez pas de téléphone portable :

  • Télécharger une photo sur le web
  • Rendez-vous sur le site verexif.com
  • Télécharger votre photo sur le site puis « Afficher exif ».

Exercice 9 :

  1. Noter les infos ISO, Sensibility, EV, Focal et les autres.

Pour comprendre à quoi correspondent les ISO, sensibilité etc…, on s’aidera de la simulation d’expérience ci-dessous puis réalisez le travail demandé ci-dessous.

Les réglages de l'appareil photo numérique / téléphone portable

Vous pourrez effectuer des réglages sur la vitesse d’obturation, l’ouverture, la sensibilité, et l’exposition. Une fois la photo prise, des explications sont proposées et vous pouvez en faire d’autres pour comparer vos différents réglages.

Exercice 10 :

Indiquer à quoi correspond l’ISO. La sensibilité. L’ouverture. Quel est l’intérêt d’une caisse résonance

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