Fiche de révision : Photographie numérique

📋 Plan du Cours

1. Formation de l’image numérique
2. Capteurs et couleurs RVB
3. Métadonnées et indexation
4. Compression et formats d’image
5. Pixels définition et résolution
6. Poids et profondeur de couleur
7. Algorithmes de traitement d’image
8. Programmation des images

📖 1. Formation de l’image numérique

🔑 Notions clés & Définitions

• Appareil photo numérique : Forme une image grâce à un objectif et à un capteur électronique placé au fond d’une boîte fermée, puis mémorise l’intensité lumineuse mesurée en chaque point.

📝 Points essentiels

📌 Dans un appareil argentique, une réaction photochimique modifie la couleur d’une pellicule selon la lumière reçue, tandis que dans un appareil numérique un capteur mesure cette lumière et transmet l’information à une mémoire numérique.

💡 Astuce mémo

Lumière → objectif → capteur → mémoire

📖 2. Capteurs et couleurs RVB

🔑 Notions clés & Définitions

• Photo-site : Élément d’un capteur qui produit un signal électrique proportionnel à l’intensité lumineuse reçue.

★ À maîtriser

• Les capteurs mesurent le rouge, le vert et le bleu, avec deux photo-sites verts pour un photo-site rouge et un photo-site bleu, car l’œil humain est plus sensible au vert.

• Les tensions mesurées sur les photo-sites sont converties en signaux numériques composés de 0 et de 1, puis mémorisées sur la carte mémoire.

Compléments

• Un filtre de Bayer placé devant les photo-sites laisse passer la couleur dont on veut mesurer l’intensité, tandis que des lentilles concentrent la lumière sur les photo-sites.

💡 Astuce mémo

Deux verts pour un rouge et un bleu : l’œil privilégie le vert

📖 3. Métadonnées et indexation

🔑 Notions clés & Définitions

• Métadonnée : Une donnée sur une donnée, c’est-à-dire un ensemble structuré d’informations décrivant une ressource.
• Indexation : Consiste à associer des métadonnées, notamment des mots-clés, à un document afin de retrouver plus facilement un groupe de fichiers dans un moteur de recherche.

★ À maîtriser

• Le format EXIF peut contenir notamment:
  • le modèle de l’appareil
  • les dimensions en pixels
  • l’ouverture du diaphragme
  • la durée d’exposition
  • l’orientation
  • la date du cliché
  • les coordonnées GPS

📌 Les réseaux sociaux, sauf Flickr, suppriment automatiquement les métadonnées, tandis que les images transmises par courrier électronique les conservent.

Compléments

• Les logiciels d’édition, Windows et MacOS permettent de consulter et de modifier les métadonnées, notamment de supprimer les coordonnées GPS et d’ajouter un auteur, un titre ou des mots-clés.

💡 Astuce mémo

Mots-clés → indexation → recherche facilitée

📖 4. Compression et formats d’image

★ À maîtriser

📌 La compression avec perte réduit la taille d’un fichier en supprimant certaines informations, tandis que la compression sans perte conserve toutes les informations.

• Le format JPEG utilise une compression qui retire certains détails peu visibles pour l’œil humain et réduit la profondeur de couleur, de sorte qu’une compression plus forte dégrade davantage l’image.

Compléments

• La compression permet de réduire la place occupée par une image en mémoire, mais elle constitue un compromis entre réduction du poids et qualité visuelle.

💡 Astuce mémo

JPEG réduit le poids, mais la compression avec perte dégrade l’image

📖 5. Pixels définition et résolution

🔑 Notions clés & Définitions

• Pixel : Le plus petit élément d’une image numérique et contient les informations de quatre photo-sites, soit deux verts, un rouge et un bleu.
• Définition : Le nombre de pixels qui la composent, exprimé par le produit du nombre de pixels en largeur et du nombre de pixels en hauteur.
• Résolution : La densité de pixels par unité de surface et s’exprime en dpi, avec 1 pouce égal à 2,54 cm.

📝 Points essentiels

• Une image de 1 pouce sur 1 pouce numérisée à 300 dpi possède une définition de 300 × 300 pixels.

💡 Astuce mémo

Définition = nombre de pixels ; résolution = densité de pixels

📖 6. Poids et profondeur de couleur

📝 Points essentiels

📐 Formule — Le poids mémoire d’une image en bits vérifie $P = N \times d$, où N est le nombre de pixels et d la profondeur de couleur en bits par pixel.

📐 Formule — Avec 1 bit par pixel, on code $2^1 = 2$ couleurs, et avec 8 bits par pixel, on code $2^8 = 256$ couleurs.

• Une image utilisant 8 bits pour le rouge, 8 bits pour le vert et 8 bits pour le bleu utilise 24 bits par pixel et peut coder 256 × 256 × 256, soit environ 17 millions de couleurs.

💡 Astuce mémo

Pixels × bits par pixel → poids mémoire

📖 7. Algorithmes de traitement d’image

🔑 Notions clés & Définitions

• Codage RVB : Représente chaque couleur d’un pixel par trois nombres compris entre 0 et 255, correspondant aux intensités du rouge, du vert et du bleu.

★ À maîtriser

• Lors d’un agrandissement, de nouveaux pixels sont ajoutés entre les pixels existants, généralement en calculant la moyenne des niveaux de gris des pixels voisins.

• La technique HDR associe deux photos du même paysage, l’une prise avec une grande sensibilité pour les zones sombres et l’autre avec une faible sensibilité pour les zones claires.

• Le focus stacking associe une photo nette au premier plan et une photo nette à l’arrière-plan afin d’obtenir une seule image nette dans ces deux zones.

• La super-résolution associe quatre photos prises avec des décalages spatiaux pour produire une image finale dont la définition est quatre fois supérieure à celle des photos initiales.

Compléments

• Dans l’exemple donné, le niveau de gris interpolé vaut $X = \frac{216+128+216+166}{4} = 181$.

💡 Astuce mémo

Agrandir, associer, coder, puis modifier les pixels

📖 8. Programmation des images

★ À maîtriser

• Le programme Python transforme une image couleur en niveaux de gris en remplaçant, pour chaque pixel, les trois composantes RVB par leur moyenne arrondie.

📌 Dans le programme à seuil, si la moyenne RVB est supérieure à 127,5, les trois composantes du pixel prennent la valeur 255 ; sinon elles prennent la valeur 0.

Compléments

📌 Un test conditionnel exécute une série d’actions si une condition est vraie et une autre série d’actions sinon, avec les structures Python if et else.

💡 Astuce mémo

Moyenne RVB → niveaux de gris ; seuil → noir ou blanc

📊 Tableaux de synthèse

Techniques de traitement d’image