Image numérique – Codage – Terminale S – Cours

Cours de tleS sur le codage – Image numérique – Terminale S

  • Une image numérique peut être codée en couleurs, en noir et blanc ou en niveaux de gris.

Pixellisation

  • Un film peut être remplacé par une suite rapide d’images fixes. Si deux images successives sont séparées d’un temps inférieur au temps de persistance rétinienne, l’illusion est parfaite. On choisit couramment une cadence de 16 images par seconde.
  • Une image peut être remplacée par une juxtaposition de petites taches de couleur. Si ces taches sont assez petites pour ne pas pouvoir être distinguées deux à deux par l’œil, l’illusion est parfaite.
  • La première étape dans la numérisation d’une image est de la découper en petits éléments (carrés, triangles, hexagones juxtaposés) et d’analyser l’intensité et la couleur dominante de chaque élément. En anglais, on parle de Picture Element ou « pixel ».

Mémoire élémentaire ou bit

  • Codage de l’information sous forme binaire.
  • Système binaire : système ne pouvant prendre que deux valeurs (ouvert ou fermé, noir ou blanc …).
  • Les états du système sont codés en « état 0 » ou « état 1 » (états d’une unité de codage binaire appelée bit).
  • Codage sur 1 bit : 2 possibilité (0 ou 1) ; codage sur 2 bits : 4 possibilité (00, 01, 10 ou 11).
  • Codage sur n bits : 2n possibilités.
  • 1 kilooctet = 210 octets ; 1 mégaoctet = 220 octets ; 1 gigaoctet = 230
  • Codage sur 1 octet : 256 possibilités.

Image en noir et blanc

  • Pour chaque pixel, on mesure l’intensité lumineuse qui correspond à un niveau de gris. Plus l’intensité est grande, plus la tache sera blanche ; plus elle est faible, plus la tache sera noire.
  • On a donc réalisé la seconde étape de la numérisation : l’image en noir et blanc est devenue une suite de nombres, chaque nombre correspond à l’intensité lumineuse d’un pixel.

Image en couleur

  • La physiologie de l’œil humain fait qu’à partir de trois couleurs fondamentales, le rouge, le vert et le bleu, on peut reconstituer toutes les autres couleurs. On rappelle ci-contre le diagramme fondamental de synthèse des couleurs.
  • On peut donc fabriquer huit couleurs (noir, rouge, vert, bleu, jaune, cyan, magenta et blanc) en choisissant d’éteindre ou d’allumer chacune des trois couleurs fondamentales (8 = 2 x 2 x 2 = 23).
  • Si on peut choisir le niveau d’intensité lumineuse de chacune des trois couleurs fondamentales, par exemple entre 0 (éteint) et 7 (allumé au maximum), alors on peut avoir beaucoup plus de huit couleurs. Un calcul simple montre que l’on a : 83 = 512 couleurs différentes.
  • Les trois nombres (r, v, b) définissent les niveaux d’allumage des trois couleurs rouge, vert, bleu, s’appellent les composantes de la couleur. Sur l’échelle de 0 à 7, par exemple, (r = 7, v = 7, b = 7) correspond à du blanc ; (r = 7, v = 0, b = 0) correspond à du rouge, (r = 7, v = 7, b = 0) correspond à du jaune, (r = 7, v = 5, b = 0) correspond à du jaune un peu plus fort en rouge, donc du orange, etc.

Digitalisation de l’image

  • La plus petite information que l’on peut donner est un message qui ne prend que deux états possibles, le 0 et le 1 : en anglais, on parle de Binary Item ou bit.
  • Par un jeu purement mathématique, développé en exercice, on est capable de remplacer n’importe quel nombre entier par une série de bits : on convertit le nombre entier exprimé en base 10 en son expression en base 2. Ainsi :
  • On réalise la troisième et dernière étape de la numérisation ou digitalisation de l’image : chaque nombre de la suite formant une image en noir et blanc ou en couleur se ramène lui-même à une suite de 0 et de 1.

 



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