Image : codage de la couleur

Format des images : 2 types Les images vectorielles : Données graphiques. Formats DXF, PIC, WMF, CGM. On décrit l'image comme l'association de plusieurs objets graphiques simples (droites, ellipses,...). Les images matricielles "bit-map" : Données images. Formats BMP, GIF, JPEG, etc. On indique la couleur de chaque point de l'image (pixel), un à un. Le 14/05/2002

Les Images Vectorielles Images décrites comme l'association de plusieurs objets graphiques simples (droites, ellipses...). 3 types de données graphiques : Points isolés => objets ponctuels. Lignes isolées => objets linéaires. Surfaces isolées => objets surfaciques. Méthodes de représentation vectorielle : Fil de fer 2D. Polyédrique. Codage des frontières. Le 14/05/2002

Les Images Vectorielles (2) Avantages : Codage riche prenant en compte la sémantique. Codage compact : fichiers de taille réduite. Redimensionnement facile, sans perte de qualité, les courbes sont lissées quelque soit l'échelle d'affichage. Les retouches sont aisées puisque les différents éléments de l'image sont indépendants. Inconvénients : Inutilisables pour des photographies. Pas adaptée aux images complexes avec un grand nombre d'objets de petites tailles. Formats non standardisés, non reconnues par les navigateurs Internet. Le 14/05/2002

Le format WMF Exemple : le format WMF Un fichier contient : Une suite d'objet (cercle, carre, bitmap, etc...). Chacun décrit par un entête Le format WMF peut contenir 65535 objets au maximum. Le 14/05/2002

Redimensionnement d'une image vectorielle Bitmap Vectorielle Le 14/05/2002

Images bitmaps Images bitmaps ou matricielles. On indique la couleur de chaque point de l'image (pixel), un à un. Stockage d'une image : Identificateur. Source. Type de capteur. Conditions d'acquisition. Description du contenu. Contenu physique. Représentation basée sur le modèle RGB. Le 14/05/2002

Codage de l'espace des couleurs Plusieurs modèles de codage de l'espace des couleurs. La synthèse additive (rappels) : La couleur est définie comme somme pondérée de trois couleurs. Les 3 couleurs primaires (rouge, vert, bleu). Modèle RGB. C'est le principe de fonctionnement des tubes cathodiques. La synthèse soustractive (rappels) : La couleur est définie comme différence pondérée entre le blanc et trois couleurs. 3 couleurs complémentaires de rouge, vert, bleu (cyan, magenta, jaune). Modèle CMY. C'est le principe de fonctionnement des imprimantes. Le 14/05/2002

Le modèle RGB (rappel) La synthèse additive : le modèle RGB. RGB : Red, Green, Blue, 3 les couleurs primaires. Ajout de composantes de la lumière. Composantes de la lumière directement ajoutées à l'émission. Si on ajoute les trois composantes, on obtient du blanc. Ex. : moniteurs, télévisions couleur. Le 14/05/2002

Le modème CMY (rappel) La synthèse soustractive : le modèle CMY. CMY : Cyan, Magenta, Yellow, les 3 couleurs complémentaires de RGB. Ajout de trois matières de couleur différentes. Composantes de la lumière ajoutées après réflexion sur un objet. Si on ajoute les trois composantes, on obtient du noir. Ex. : imprimerie, imprimante. Extension : le modèle CMYK. En pratique, le noir n'est pas tout à fait noir. Ajout d'une composante "noir pur". CMY K: Cyan, Magenta, Yellow, BlacK. Le 14/05/2002

Espace des couleurs et conversion Conversion entre RGB et CMY et vice-versa. Exemple : Convertir le Blanc de RGB (1,1,1) à CMY (0,0,0) et vice versa. C = 1 – R, R = 1 – C, M = 1 - G G = 1 – M, Y = 1 – B, B = 1 - Y Conversion CMY vers CMYK : même principe. Le 14/05/2002

Codage des images Pour chaque pixel : stocker la couleur. Coder une image : Les pixels. Les couleurs la palette. Pour chaque pixel : stocker la couleur. Choix du modèle RGB : Red, Green, Blue. Une couleur est une addition de ces 3 couleurs primaires. Certains formats supportent le modèle CMYK. Le 14/05/2002

Méthode simple Exemples Pour chaque pixel : On code chaque composante RGB sur n bits. Chaque pixel occupe alors 3 x n bits. L'image peut avoir 2^n x 2^n x 2^n couleurs. Dans le cas n = 8, on parle du mode True Color (24 bits). Ce mode permet de distinguer 16 millions de couleurs. Il existe aussi des modes 32 bits. On ajoute une quatrième composante sur 8 bits : Le canal alpha. Permet de gérer la "transparence" des points. Evitant ainsi les effets de "marches d'escalier" pouvant apparaître sur des images. Exemples Le 14/05/2002

Méthode par palette Méthode simple : limitations. Souvent, toutes les nuances disponibles ne sont pas utilisées. Ou alors il n'y a pas assez de nuances pour une teinte donnée. Ex. : image sur la mer, il faut beaucoup plus de nuances de bleu que de rouge. Méthode par palette : choisir les couleurs disponibles. La couleur de chaque pixel : Est codée comme une référence dans une palette. La palette contient les composantes RGB de la couleur. On obtient alors : N couleurs parmi 2^M x 2^M x 2^M possibles. N = nombre d'entrées dans la palette. M = nombre de bits utilisés pour coder une composante d'une couleur dans la palette. Le 14/05/2002

Taille d'une image Taille brute : sans compression. Taille = X x Y x n. X = nombre de colonnes. Y = nombre de lignes. n = nombre d'octets nécessaires pour coder un pixel. Cas d'une résolution de 1024 x 768. Nombre de couleurs : Nombre de couleurs Taille En octets En Ko Noir et Blanc X*Y*(1/8) 98.304 96 Ko Palette de 16 couleurs X*Y*(1/2) 393.216 384 Ko Palette de 256 couleurs X*Y 786.432 768 Ko True Color, 16 millions de couleurs. X*Y*3 2.359.296 2.304 Ko Le 14/05/2002

Les images bitmap : qualité La qualité de l'image dépend de 2 paramètres. La résolution spatiale : Le nombre de points (pixels) constituant l'image, en largeur et en hauteur. Paramètre influencé par les périphériques utilisé pour l'acquisition (scanner,...) et la restitution de l'image (carte vidéo, écran,...). Exemples : Image de télévision rapport 4/3 : 833 x 625. Super VGA : 1024 x 768. Le nombre de couleurs la composant (bits/pixel) : Noir & Blanc : 1 bit. 256 couleurs : 8 bits. 16 millions : 24 bits (plus que le nombre de nuances de couleurs perceptibles par l'oeil humain). Le 14/05/2002

Avantages/limitations Images bitmaps (matricielles). Employée principalement dans les applications orienté images. Avantages : Elles autorisent la qualité photographique : Limitations : Codage "pauvre" de l'information. Pas de distinction d'objet dans l'image. Taille des fichiers importante. Traitements d'image longs. Le 14/05/2002

Avantages/limitations (2) Limitations (suite) : L'agrandissement provoque un effet de mosaïque :   La création d'une image "à la souris" est difficile. Les retouches sont délicates : effacer un élément de l'image crée un "trou". Le 14/05/2002

Formats d'images matricielles Un grand nombre de formats existent. Caractéristiques : Nombre de couleurs. Méthode de compression utilisée. Contexte d'utilisation. Le 14/05/2002

Comparaison : taille des fichiers pour les images : Nom Résolution Définition Nombre de couleurs Image Droopy 1024x768 72 DPI 256 Trounesol 1600x1144 16 millions Le 14/05/2002

Format BMP Défini par Microsoft pour Windows Caractéristiques : 1, 4, 8 ou 24 bits : jusqu'à 16 millions de couleurs. Compression : compression sans perte RLE (rarement). Fichiers de taille importante. Reconnu par une majorité de logiciels. Image Nb couleurs Compression Taille Droopy 256   770 Ko RLE 613 Ko Tournesol 16 millions 5363 Ko 1745 Ko Le 14/05/2002

Format TIFF TIFF (Tagged Image File Format). Origine Aldus et Microsoft. Standard de codage des images scannées. Le plus puissant mais le plus complexe à gérer. Possibilité d'adaptation et d'évolution. Différentes versions incompatibles! Caractéristiques : Noir et blanc à 16 millions de couleurs. Compression : RLE, LZW, JPEG, compression FAX, ou aucune. Très bonnes performances en compression d'images noir et blanc. Fichiers assez gros. Reconnu par une majorité de logiciels. Le 14/05/2002

Format TIFF (suite) Image Nb couleurs Compression Taille Droopy 256 Sans compression 771 Ko LZW 364 Ko 2 Huffman 156 Ko Tournesol 16 millions 5364 Ko 3395 Ko 462 Ko Le 14/05/2002

Format GIF Format GIF (Graphic Interchange Format) : Compuserve, 1987 : GIF87a. Très utilisé : LE format du Web avec JPG. Caractéristiques : 256 couleurs parmi 16 millions. Compression sans perte LZW, efficace s'il y a des zones homogènes. GIF89a : possibilité de transparence, et d'animation. GIF89a : possibilité d'entrelacement (chargement graduel de l'image). Reconnu par tous les logiciels ou presque. Le 14/05/2002

Format GIF (suite) Image Nb couleurs Compression Taille Droopy 256 LZW 353 Ko Tournesol 1203 Ko Le 14/05/2002

Format PNG PNG (Portable Network Graphic). Pour remplacer le GIF (devenu payant!!!). Le futur format du Web? Caractéristiques : 16 millions de couleurs. Compression sans perte LZW. Possibilité de transparence (niveau de transparence). Possibilité d'entrelacement (chargement graduel de l'image). Pas d'animation. Le PNG n'est pas encore supporté pas tous les navigateurs Internet. Le 14/05/2002

Format PNG (suite) Image Nb couleurs Compression Taille Droopy 256 LZW 310 Ko Tournesol 16 millions 2723 Ko Le 14/05/2002

Format JPG JPG ou JPEG (Joint Photographic Experts Group). Très utilisé : LE format du Web avec GIF. JPEG 2000 : compression par ondelettes. Caractéristiques : Plus efficace que GIF sur des photographies. 16 millions de couleurs. Compression avec pertes. Choix du taux de compression : de 1/4 à 1/20. Pas de transparence, ni d'animation. Possibilité d'entrelacement (chargement graduel de l'image). Compression efficace, mais perte de qualité. Reconnu par tous les logiciels ou presque. Le 14/05/2002

Format JPG (suite) Image Nb couleurs Compression Taille Droopy 16 millions Taux 1 451 Ko Taux 10 159 Ko Taux 20 119Ko Taux 99 17Ko Tournesol 897 Ko 457 Ko 346 Ko 40 Ko Le 14/05/2002

Autres formats PCX (PiCture eXchange). Environnement PC (mode CGA). 256 couleurs. Compression RLE, adapté à de faibles nombres de couleurs. PICT QuickDraw. Traite aussi le vectoriel. Spécifique à Macintosh. FAX Transmission de documents. Codage binaire (noir et blanc). Compression RLC puis type Huffman. TGA Créé par Truevision (cartes Targa et Vista). Très puissant (comme TIFF). Peu connu. Compression RLC. Palettes graphiques haut de gamme (PC). Le 14/05/2002

Récapitulatifs : dessin (droopy) Format Nb couleurs Compression Taille BMP 256   770 Ko RLE 613 Ko TIFF 771 Ko LZW 364 Ko 2 Huffman 156 Ko GIF 353 Ko PNG 310 Ko JPG 16 millions Taux 1 451 Ko Taux 10 159 Ko Taux 20 119 Ko Taux 99 17 Ko Compression sans perte : GIF ET PNG. Compression avec pertes : JPG. Le 14/05/2002

Récapitulatifs : image (tournesol) Format Nb couleurs Compression Taille BMP 16 millions   5363 Ko RLE 1745 Ko TIFF 5364 Ko LZW 3395 Ko 2 Huffman 462 Ko GIF 256 1203 Ko PNG 2723 Ko JPG Taux 1 897 Ko Taux 10 457 Ko Taux 20 346 Ko Taux 99 40 Ko Compression sans perte : GIF, mais 256 couleurs. PNG, mais compression insuffisante. JPG !!! Compression avec pertes : JPG. Le 14/05/2002

Le 14/05/2002