le m dia image n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Le média image PowerPoint Presentation
Download Presentation
Le média image

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 50

Le média image - PowerPoint PPT Presentation


  • 82 Views
  • Uploaded on

Institut Supérieur d’Informatique Année Universitaire 2008-2009 Chapitre 3. Le média image. Plan. Nature physique de l’image Qu'est-ce que la lumière? La perception visuelle chez l'être humain Synthèse de couleurs Additive Soustractive

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Le média image' - kenyon


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
le m dia image

Institut Supérieur d’Informatique Année Universitaire 2008-2009

Chapitre 3

Le média image

slide2
Plan
  • Nature physique de l’image
    • Qu'est-ce que la lumière?
    • La perception visuelle chez l'être humain
    • Synthèse de couleurs
      • Additive
      • Soustractive
  • Modélisation et stockage de l'image
les 2 natures de la lumi re
Les 2 natures de la lumière
  • Ondulatoire
    • L’optique ondulatoire considère la lumière comme une onde électromagnétique.
    • Explique les phénomènes affectant les ondes : interférences, diffraction
  • Corpusculaire
    • La théorie corpusculaire considère la lumière comme un flux discontinu de photons. Son énergie est liée à la fréq de l'onde : E = hν(h, constante de Planck ; v, fréq)
    • Explique les observations relatives à l'émission et à l'absorption de la lumière par la matière.
  • Vitesse de déplacement : ~ 300000 km/s.
  • Caractéristiques :
    • Fréquence. ~ 600000 Ghz lg d’onde : 500nm
    • Intensité.
spectre de la lumi re
Spectre de la lumière

380nm

760nm

  • Couleur dépend de la longueur d'onde
  • Couleur (notion perceptive)  lg d’onde (notion physique)

Attention : l'œil ne distingue pas un Y monochromatique (une seule lg d'onde) d'une composition de G et de R. C’est l’illusion qui permet d'afficher du Y sur les écrans PC

la perception visuelle
La perception visuelle
  • L'oeil humain :
    • Grâce à la cornée et à l'iris l’image se forme sur la rétine
    • Rétine : cônes + bâtonnets
      • Bâtonnets : perçoivent la luminosité et le mouvement
      • Cônes : différencient les couleurs
        • 3 types : percevoir le bleu, le vert et le rouge.
        • Perception entre 400 et 700 nm.
        • Si un type de cônes manque : daltonisme.
sensibilit de l oeil
Sensibilité de l'oeil
  • beaucoup + grande aux variations d'intensité (luminance) qu'aux variations de couleur (chrominance)
  • Luminance (luminance) : % de N ou de B dans la couleur désirée, brillance de la couleur , aspect clair ou sombre
  • Chrominance :
    • Teinte (hue) : détermine la couleur souhaitée à partir des couleurs à disposition (R,G,B,C,J,M); correspond à la couleur de base
    • Saturation (saturation) : mesure l'intensité ou la pureté d'une couleur, % de couleur pure par rapport au B (caractère vif ou terne/ couleur vive ou pastel), (
synth se additive
Synthèse additive
  • Calcul fait par addition des longueurs d'onde de sources lumineuses
  • R, G, B : Toutes les couleurs peuvent être synthétisées en utilisant les 3 sources monochromatiques correspondant aux maxima de sensibilité des 3 types de cône de la rétine de l’œil humain
  • Modèle RGB
  • Mode de synthèse adapté pour les sources lumineuses (tubes cathodiques)
  • Exemple: 2 composantes G et R d'un moniteur d'ordinateur sont allumées quand les phosphores associés sont frappés par les électrons  les couleurs des phosphores juxtaposés se superposent en raison de la mauvaise résolution de l'œil  on voit du jaune

blanc

Mélange des couleurs par addition

synth se soustractive

W(R+G+B)

Y=R+G

Synthèse soustractive

Pigment jaune absorbe le bleu

  • Calcul fait par soustraction des longueurs d'onde de la lumière
  • Mode de synthèse adaptée dans le mélange de pigments, le filtrage et l’absorption (imprimerie, peinture et art du vitrail)
  • Exemple :
    • L'herbe et les feuilles paraissent vertes car elles absorbent le complémentaire du vert ( violets et ultraviolets). Ce sont les ondes utilisées dans la photosynthèse.
    • L'encre filtre la lumière réfléchie par le papier blanc
    • Lorsqu’on mélange 2 couleurs au pinceau, la couleur obtenue est le résultat d'une synthèse soustractive
  • La couleur vue est la lumière non absorbée
  • Cyan, Magenta, Yellow : C R, M  G, Y  B alors que

B  R & G, R  G & B, G  B & R

  • Ce sont les 3 couleurs complémentaires de RGB.
  • Modèle CMY

noir

Mélange des couleurs par soustraction

slide9

Plan

  • Nature physique de l’image
  • Modélisation et stockage de l'image
    • Chaîne de l’image
    • Image vectorielle
    • Image bitmap
      • Espace des couleurs et conversion
      • Codage des images
        • Méthode simple
        • Méthode par palette
      • Avantages/limitations
      • Format : BMP, TIFF, GIF, PNG, …
      • Format : JPEG
cha ne de l image
Chaîne de l’image
  • Acquisition/création : numérisation (scanners, appareils photos & caméscopes numériques, carte d’acquisition vidéo )/synthèse (via souris, tablettes graphiques ou par modélisation 3D)
  • Codage
    • Perte d'information envisageable à la compression
  • Stockage (disquette, disque dur, CD-ROM...)
  • Traitement : modifier la taille, la couleur, ajouter ou supprimer des éléments, appliquer des filtres,…
  • Transmission
    • Échange de graphiques, de dessins, d'images.
    • Prolifération de formats, incompatibilités fréquentes.
  • Restitution : Affichage, projection, Impression
format des images
Format des images
  • Les images vectorielles :
    • On décrit l'image comme une association d’objets graphiques simples (droites, ellipses,...).
    • Formats SVG, SWF,...
  • Les images bitmap :
    • Image pixélisée. On indique la couleur de chaque pixel
    • Formats BMP, GIF, JPEG,...
image vectorielle
Image Vectorielle
  • Images décrites comme l'association d’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 contours
redimensionnement
Redimensionnement
  • Pas de perte de qualité, les courbes sont lissées quelque soit l'échelle d'affichage

Bitmap

Vectorielle

le format wmf
Le format WMF
  • WMF (Windows Meta File) format vectoriel de Windows, utilisé par Microsoft Draw, et anciennes versions de Word, Excel.
  • Format mixte, pouvant contenir des informations sous forme matricielle
  • Un fichier WMF contient :
    • Une suite d'objet (cercle, carre, bitmap,...).
    • Chacun décrit par un entête.
  • Peut contenir jusqu’à 65535 objets
autres formats vectoriels
Autres formats vectoriels
  • SVG (Scalable Vector Graphics) : Spécification W3C basé sur XML pour gérer les images vectoriels notamment sur le web. Supporte les animations et le son. Format du futur mais début difficile :
    • Pas d’implémentation native dans les navigateurs web; développement en cours.
    • Plug-in d’Adobe : http://www.adobe.com/svg/viewer/install/main.html
    • Editeurs libres : Sodipodi et OpenOffice Draw
    • Apparition de banques de clipart sur l'Internet.
  • AI (Adobe Illustrator) Format de Adobe, très populaire
  • EPS (Encapsuled PostScript) : Format mixte universel de Adobe basé sur postscript mais contenant une image de prévisualisation vectorielle ou bitmap.
  • PDF (Portable Document Format): Format mixte universelde Adobedérivé de PostScript et préservant la mise en forme, les polices, les couleurs et les graphiques du document source.
  • PICT (Picture) : Format par défaut de Mac OS.
  • SWF (Flash) : Format d’animation vectorielle propriétaire de Macromedia destiné au web, très populaire. Supporte les animations et le son.
  • DXF (Drawing eXchange Format): Format de AUtodesk utilisé en DAO ( logiciel libre QCad )
  • CGM (Computer Graphics Metafile) : norme ISO; Format mixte utilisé en DAO
avantages
Avantages
  • Codage riche prenant en compte la sémantique
  • Codage compact : fichiers de taille réduite
  • Redimensionnement sans perte de qualité
  • Retouches aisées car éléments de l'image indépendants
  • Animation + simple grâce aux vecteurs
  • Traduction aisée en bitmap
  • Recherche de texte, d’objets
  • Lien hypermédia sur des objets, interactivité
  • Génération automatique à partir de données XML,…
limitations
Limitations
  • Inutilisables pour des photographies
  • Pas adaptée aux images complexes avec bcp d'objets de petites tailles
  • Bcp de formats industriels, non standardisés, non reconnus par les navigateurs web
  • Impossible de transformer un bitmap en vecteur
image bitmap pixelmap matricielle raster
Image bitmap Pixelmap, matricielle, raster
  • On indique la couleur de chaque pixel.
  • Pixel (PICture ELement) : + petit élément constitutif d'une image numérique
  • Codage des couleurs:
    • Choix du modèle RGB
    • Certains formats supportent le modèle CMYK.
    • Manipulation et restitution utilise d’autres modèles
  • Critères de qualité : couleur & définition
espace des couleurs
Espace des couleurs
  • Représentation mathématique d'un ensemble de couleurs. Il en existe plusieurs :
    • Le codage RGB (Red, Green, Blue).
    • Le codage CMY (Cyan, Magenta, Yellow)
    • Le codage CMYK
    • Le codage HSL (Hue, Saturation, Luminance).
    • Le codage YUV : vidéo analogique (PAL et SECAM).

Y représente la luminance (l'information en N&B), Cb et Cr la chrominance. Permet de transmettre des infos colorées aux TV couleurs, en restant compatible avec les TV N&B affichant en niveau de gris.

Y = 0,299* Rouge + 0,587* Vert + 0,114 * Bleu

Cr = Rouge – Y

Cb = Bleu - Y

    • Le codage YIQ
    • Le codage CIE
mod les rgb cmy et cmyk
Modèles RGB, CMY et CMYK
  • Modèle RGB
    • La couleur est définie comme une somme pondérée des couleurs primaires.
    • Choix des couleurs primaires du système : RGB : Red, Green, Blue
  • Modèle CMY
    • La couleur est définie comme différence pondérée entre le blanc et les couleurs primaires.
    • Choix des couleurs primaires du système : CMY : Cyan, Magenta, Yellow
  • Modèle CMYK
    • Extension du modèle CMY
    • En pratique, le noir n'est pas tout à fait noir.
    • Ajout d'une composante "noir pur".
    • CMYK : Cyan, Magenta, Yellow, BlacK.
    • Possibilité de remplacer les 3 encres couleurs par du noir pour réduire la consommation d'encre
mod le naturel hsl
Modèle naturel HSL
  • Modèle de représentation proche de la perception physiologique de la couleur par l'oeil humain.
  • Le modèle RGB ne permet pas de sélectionner facilement une couleur : éclaircir une couleur  augmenter proportionnellement la valeur des 3 composantes.
  • HSL (TSL en français )
    • Hue
    • Saturation
    • Luminance
syst me de repr sentation
Système de représentation
  • Équation de conversion entre RGB et CMY
    • Exemple : Convertir le Blanc de RGB (1,1,1) à CMY (0,0,0) et vice versa.
    • Conversion CMY vers CMYK : même principe.
codage des images
Codage des images
  • Coder une image
    • Le tableau de pixels.
    • La couleur des pixels :
      • Modèle de représentation
  • Couleur des pixels : 2 méthodes
    • Méthode simple (pixel↔couleur)
    • Méthode par palette (pixel↔ indice dans la palette)
m thode simple
Méthode simple
  • Pour chaque pixel , chaque composante RGB occupe n bits.

 Pixel occupe 3 x n bits.

 Pixel peut avoir 23n couleurs.

    • Mode True Color, Couleurs vraies : n = 8  24 bits  16 millions de couleurs.
  • Également
    • Mode 32 bits :
      • Ajout d’une 4ième composante sur 8 bits :le canal alpha.
      • gére la transparence ou la texture des points.
      • évite les effets de "marches d'escalier".
    • Mode N&B: 1 bit/pixel  2 couleurs possibles (N ou B)
    • Mode 16 couleurs/niveaux de gris
    • Mode 256 couleurs/niveaux de gris : 1 octet/pixel
  • Limitations :
    • Toutes les nuances ne sont pas utilisée.
    • Pas assez de nuances pour une teinte donnée.
    • Ex. : image sur la mer :bcp de nuances de B; peu de R.
m thode par palette
Méthode par palette
  • Méthode par palette (colormap)
  • choisir les couleurs disponibles.
  • Image en couleurs indexées
  • 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 23M possibles.
    • N = nombre d'entrées dans la palette.
    • M = nombre de bits utilisés pour coder une composante d'une couleur dans la palette.
taille d une image
Taille d'une image
  • Taille brute : sans compression.
  • Taille = X . Y . n.
    • X = nombre de colonnes.
    • Y = nombre de lignes.
    • n = nombre d'octets nécessaires pour coder un pixel.
  • Exemple d'une résolution de 1024 x 768.
avantages1
Avantages
  • Adapté aux applications orientées images
  • Qualité photographique
limitations1
Limitations
  • Codage "pauvre" de l'information.
  • Pas de distinction d'objet dans l'image.
  • Taille des fichiers importante.
  • Traitements d'image longs.
avantages limitations 2 2
Avantages & limitations (2/2)
  • Limitations (suite) :
    • L'agrandissement provoque un effet de mosaïque :
    • La création d'une image "à la souris" est difficile.
    • Usage conseillé d'un périphérique de numérisation : scanner, digitaliseur, appareil photo numérique...
    • Retouches délicates : effacer un élément de l'image crée un "trou".
formats d images bitmap
Formats d'images bitmap
  • Nombreux
  • Caractéristiques
    • Nombre de couleurs.
    • Méthode de compression utilisée.
    • Contexte d'utilisation.
  • Comparaison : taille des fichiers pour les images
format bmp
Format BMP
  • Défini par Microsoft pour Windows
  • Caractéristiques
    • 1, 4, 8 ou 24 bits : jusqu'à 16 millions de couleurs.
    • Compression : sans perte, RLE (rarement).
    • Fichiers de taille importante.
  • Reconnu par une majorité de logiciels.
format tiff
Format TIFF
  • TIFF (Tagged Image File Format).
    • Origine Aldus et Microsoft.
    • Standard de codage des images scannées; PAO, infographie, bureautique pour les images au trait (cliparts, FAX).
    • Puissant mais complexe à gérer.
    • Possibilité d'adaptation et d'évolution.
    • Différentes versions incompatibles!
  • Caractéristiques :
    • Codage RVB, CMJN, couleur indexées, niveau de gris
    • 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.
format gif
Format GIF
  • Format GIF (Graphic Interchange Format) :
    • Compuserve, 1987 : GIF87a.
  • 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).
  • Très utilisé :
    • Reconnu par tous les logiciels ou presque
    • LE format du Web avec JPG.
format png
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.
  • Pas supporté pas tous les navigateurs web
format jpg
Format JPG
  • JPG ou JPEG (Joint Photographic Experts Group)
    • Comité créé en 1986
    • Norme adoptée en 1992/93 (ISO/CEI 10918-1 ou UIT-T Recommandation T.81. )
    • JPEG 2000 : compression par ondelettes.
  • Caractéristiques
    • 16 millions de couleurs.
    • Compression avec perte
    • Possibilité d'entrelacement (chargement graduel de l'image).
    • Pas d’animation, pas de transparence
  • Très utilisé
    • Reconnu par tous les logiciels ou presque
    • LE format du Web avec GIF
slide36

JPEG compression

  • Contraintes d’exploitation fixé par le comité JPEG
    • Modes de compression avec ou sans dégradation
    • Implémentation hard ou soft
    • Réseau de transport Numéris (64 kbits/s)
    • Affichage séquentiel ou progressif
  • Objectifs fixés ambitieux
    • 2.25 bits/pixel : qualité de l’originale
    • 0.75 bit/pixel : qualité excellente
    • 0.25 bit/pixel : qualité moyenne
    • 0.08 bit/pixel : reconnaissable !
jpeg compression
JPEG compression
  • 6 étapes
    • Format des données compressées et schéma de dé/codage.
    • Algorithmes de dé/compression proposés mais non normalisés.
jpeg d coupage de l image 1 transformation des couleurs 2
JPEG Découpage de l’image (1) & transformation des couleurs (2)
  • Découper l’image en M carreaux fi(x,y) de 8 x 8 ou 16x16pixels
    • les matrices doivent être carrées
    • petit bloc  temps de calcul raisonnable
  • JPEG peut coder les couleurs sous plusieurs modèles, mais meilleure compression avec codage de type luminance/chrominance (YUV)
    • Oeil + sensible à luminance qu’à chrominance
jpeg sous chantillonnage 3
JPEG Sous échantillonnage (3)
  • Exploiter la faible sensibilité de l'œil à la chrominance
    • sous échantillonner les signaux de chrominance
    • sous échantillonner à 4:4:4, 4:2:2, 4:1:1
jpeg dct 4
JPEG DCT(4)
  • Discrete Cosine Transform
  • Appliquée sur les matrices Y, Cb et Cr
  • Sépare les basses et les hautes fréquences présentes dans l'image
  • Même principe que la transformée de Fourrier
  • Décomposition de la fonction f(x,y) dans une base de N*N fonctions dont la somme pondérées = f(x,y)
  • Calcul des coefficients C(u,v)

si

1 si w[1,N-1]

slide41

JPEG DCT(4)

  • Fonction 2D
  • Coefficient DC = valeur moyenne du bloc : c’est le plus important
  • Coefficients AC = puissance spectrale pour chaque fréquence spatiale.
jpeg quantification 5
JPEG Quantification (5)
  • Introduit les principales pertes
    • La DCT est conservatrice si on omet les erreurs d’arrondis.
  • Réduire le nb de valeurs correspondant aux amplitudes.
    • Hautes fréquences = faibles amplitudes peu sensible pour l'œil  éliminées.
  • Utilisation d’une matrice Q (u,v) qui définit le niveau de quantification pour chaque fréquence
  • Moins de niveau pour les matrices de chrominance que pour la luminance
  • Les tables doivent être transmises au décodeur
codage rle dpcm huffman 6
Codage RLE, DPCM & Huffman (6)
  • RLE zigzag pour les AC d’un carreau
    • Dans notre exemple RLE sur :

0, -2, -1, -1, -1, 0, 0, -1, EOB (End Of Block)

 0, -2, #3 -1, #20, -1, EOB (End Of Block)

    • Économie de 3 valeurs
  • Compression différentielle DPCM des cœfficients DC
  • Huffman sur les suites de DC et AC encodés
    • Les tables doivent être transmises au décodeur
jpeg d compression
JPEG Décompression
  • Dans notre exemple
    • Résultat :
    • Erreur : e(x,y)
      • Amplitude max :5
      • Moyenne : 1.6
      • Moyenne normalisé 1% (1,6/150)
autres formats
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).
taux de compression jpg
Taux de compression JPG

Droopy compression 20 (119 Ko)

Droopy, compression 10 (159 Ko)

r capitulatifs
Récapitulatifs
  • Pour Droppy
    • Compression sans perte : GIF & PNG.
    • Compression avec pertes : JPG.
  • Pour Tournesol
    • Compression sans perte :
      • GIF, mais 256 couleurs.
      • PNG, mais compression insuffisante.
      • JPG !!!
    • Compression avec pertes : JPG