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Fiche à trous · Seconde · SNT

Photographie numérique — Capteurs et compression

Complétez de mémoire, puis vérifiez avec la page de corrigé.

Une photo prise il y a dix ans et réenregistrée vingt fois perd un peu de netteté à chaque passage, sans que personne ne l'ait retouchée. La raison tient en une phrase : certaines compressions jettent de l'information, et ce qui est jeté ne revient pas. Comprendre ce qu'est un pixel, c'est aussi comprendre ce qu'on perd sans le voir.

Le capteur et le pixel

Définition — Pixel et résolution :

Définition — Codage RVB :

3

Exemple

Combien de couleurs différentes le codage RVB sur trois octets permet-il de représenter ?

  1. 4.
  2. 5.
  3. 6.

Résultat :

Le poids d'une image

Propriété

9

Compresser

Règle

11

Piège

Croire qu'enregistrer une image compressée avec perte dans un format sans perte lui rend sa qualité d'origine.

L'information jetée à l'enregistrement n'est récupérable par aucun traitement.

Conséquence pratique : chaque réenregistrement en JPEG compresse à nouveau une image déjà compressée, et la dégradation s'accumule. Pour un travail destiné à être retouché plusieurs fois, on garde donc un format sans perte pendant toute la chaîne, et l'on ne compresse qu'à la toute fin.

Ce que l'image transporte en plus

Définition — Métadonnées EXIF :

Définition — Stéganographie :

Décrire une image numérique et son poids

  1. 14.
  2. 15.
  3. 16.
  4. 17.
  5. 18.
  • Ai-je bien multiplié largeur × hauteur × 3 pour le poids non compressé ?
  • Mes composantes RVB sont-elles comprises entre 0 et 255 ?
  • Ai-je distingué PNG — sans perte — et JPEG — avec perte ?
  • Ai-je écrit que l'information supprimée est définitivement perdue ?
  • Ai-je pensé aux données EXIF avant de publier une photo ?
  • Ai-je distingué stéganographie — cacher l'existence — et chiffrement — cacher le contenu ?

Corrigé · à détacher

Photographie numérique — Capteurs et compression

  1. 1. Un pixel est le plus petit élément d'une image numérique : un carré d'une seule couleur. La résolution est le nombre de pixels de l'image, donné par ses dimensions — par exemple 4 000 × 3 000. Une résolution plus élevée permet d'agrandir davantage sans voir apparaître les carrés, mais elle ne garantit rien sur la netteté : un cliché flou reste flou quel qu'en soit le nombre de pixels.
  2. 2. La couleur d'un pixel se code en RVB — rouge, vert, bleu. Chaque composante est un nombre entier de 0 à 255, soit 256 valeurs, ce qui tient sur un octet. Le noir est (0, 0, 0), le blanc (255, 255, 255), et le rouge pur (255, 0, 0). Un pixel en RVB occupe donc 3 octets.
  3. 3.
  4. 4. Chaque composante prend 256 valeurs distinctes, et les trois sont indépendantes.
  5. 5. Le nombre de combinaisons est donc le produit des trois :
  6. 6. Soit un peu plus de 16 millions de couleurs — bien au-delà de ce que l'œil distingue, ce qui explique qu'on puisse en supprimer beaucoup sans que cela se voie.
  7. 7. 16 777 216 couleurs
  8. 8. Le poids d'une image non compressée se calcule directement : on multiplie le nombre de pixels par le nombre d'octets que chacun occupe. C'est pourquoi une photographie brute pèse plusieurs dizaines de mégaoctets, et pourquoi la compression n'est pas un confort mais une nécessité.
  9. 9.
  10. 10. Deux familles de compression. Sans perte — le format PNG en est l'exemple — l'image est réécrite plus efficacement et se reconstruit à l'identique. Avec perte — le format JPEG — on supprime de l'information jugée peu visible : le fichier devient beaucoup plus léger, et l'image d'origine ne peut plus être retrouvée.
  11. 11.
  12. 12. Les données EXIF sont des informations enregistrées dans le fichier à côté de l'image : date et heure, modèle d'appareil, réglages, et souvent les coordonnées GPS du lieu de prise de vue. Elles ne s'affichent pas mais voyagent avec le fichier. Publier une photo sans les effacer revient donc à publier l'endroit et le moment où elle a été prise — ce que l'image elle-même ne montre pas forcément.
  13. 13. La stéganographie consiste à dissimuler un message dans un support d'apparence ordinaire, au lieu de le chiffrer. Dans une image, on peut par exemple modifier le dernier bit de chaque composante de couleur : l'écart est invisible à l'œil, et le message s'y loge. La stéganographie cache l'existence du message, là où le chiffrement en cache seulement le contenu.
  14. 14. Relever la résolution : largeur × hauteur en pixels.
  15. 15. Déterminer le nombre d'octets par pixel : 3 pour du RVB classique.
  16. 16. Calculer le poids non compressé par multiplication.
  17. 17. Comparer au poids du fichier réel pour en déduire le taux de compression.
  18. 18. Conclure sur le format : un écart important signale une compression avec perte.