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Le vocabulaire des images et de la photo numériques

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Avertissement

Cette page est très incomplète et comporte sans doute un nombre important d'imprécisions et d'inexactitudes. Elle est en constante évolution. Vos critiques constructives sont les bienvenues. Dans ce cas, n'hésitez pas à m'écrire.

Pixel

Cet acronyme vient de l'anglais « Picture ELement »  ce qui signifie élément d'image. C'est le plus petit élément constitutif d'une image et qui peut être affiché sur un écran ou enregistré par un capteur sous forme d'un point.

Photosite

Élément sensible du capteur. Pour créer un pixel coloré, on a besoin de 4 photosites répartis selon une matrice : un photosite rouge, un photosite bleu et deux verts arrangé selon la matrice de Bayer.

Nota : il existe d'autres matrices possible que la matrice de bayer. Mais celle-ci, qui fait d'ailleurs l'objet d'un brevet, est, de loin, la plus réppandue.

Luminance

 

Chrominance

 

Photophore

C'est le pendant du photosite pour un écran. Il y a trois photophores pour chaque pixel : un rouge, un vert, un bleu. On parle de rvb (ou rgb pour Red, Green, Blue en anglais). Ils sont arrangés selon un masque, en triangle ou en ligne. L'énergie des canons à électrons excitent ces éléments qui émettent alors une lumière colorée dépendant de leur nature.

Résolution

C'est le nombre de pixels par unité de longueur. On parle de résolution pour les capteurs, les tirages ou les impressions, les écrans... En fait tout dispositif capable d'enregistrer ou de restituer une image sous forme de pixels.

Il s'exprime en dpi (dots per inch) ou ppp (points par pouce).
Rappel : 1 pouce fait 25,4 mm.

Valeurs courantes : pour un écran 72 dpi pour les plus anciens et jusqu'à 96 dpi pour un écran moderne. Il faut compter 300 dpi pour une impression papier de très grande qualité. Un magazine est limité à 150 dpi qui est sa linéture d'impression.

Linéature

C'est la fréquence de la trame d'un journal ou d'un magazine. Dans une image a tons continus, c'est le nombre de rangées de points dans un intervalle donné, il est généralement exprimé en lpi (line per inch). Un journal a une linéature de 100 lpi et un magazine de 150 lpi.

Voir ce site.

Définition

C'est le nombre total de pixels que contient une image. C'est le ptoduit du nombre de pixels qui tiennent dans la largeur de l'image par le nombre de pixels qui tiennent dans la hauteur de l'image.

CCD

Technologie de capteur d'images ou de mémoires. CCD signifie Charge Coupled Device. Lorsqu'un photon frappe une cellule CCD, un électron est libéré. La charge électrique ainsi créée est proportionnelle au nombre de photons qui frappent la cellule et donc à l'intensité lumineuse. Lorsqu'on assemble de telles cellules selon une matrice à deux dimensions, on obtient un capteur d'images. Une fois la charge accumulée par une cellule elle est transférée de proche en proche aux cellules voisines jusqu'à la dernière cellule qui est connectée à un amplificateur. Cet amplificateur reçoit les charges électriques à son entrée et produit une tension à sa sortie. Cette tension sera transmise à un processeur de traitement du signal ou DSP.

CMOS

C'est une technologie particulière de réalisation des semi-conducteurs. La signification de l'acronyme est Complementary Metal Oxide Semiconductor, il y a deux transistors complémentaires par cellule. Ce sont des transistors à effet de champ, à grille isolée. La technologie CMOS est relativement peu coûteuse car intensivement exploitée dans les microprocesseurs et leurs circuits périphériques. Cette technologie peut être utlisée pour la réalisation de capteurs destinés à la photographie numérique.

Lumière visible

La lumière est constituée de radiation dont les longuers d'onde s'étendent de 700 nanoromètres pour le rouge le plus sombre jusqu'à 400 nanomètres pour le violet. En dessous se trouvent les rayons infra-rouges et les ondes électromagnétiques (micro ondes), au-dessus, se trouvent les ultra-violets et les rayons X et Gamma. Le pic de sensibilité de l'œil se trouve dans la région du vert.

Température de couleur

Elle représente la qualité de la lumière ambiante
Elle s'exprime en Kelvin (K)
Elle correspond à la température du « corps noir » qui procure la même impression de couleur.
Le Kelvin est l'unité de température absolue. 0K correspond à environ -273C.

RVB

Acronyme pour Rouge - Vert - Bleu. La restitutuion des différentes couleurs se fait, de manière additive en ajoutant une proportion variable de ces trois couleurs. Il a été démontré [... ] que toutes les couleurs visibles pouvaient être restituées à partir de ces trois couleurs primaires. Mais chacune de ces couleurs doit avoir une longueur d'onde bien particulière. Les dispositifs physiques ne font que s'approcher de ces valeurs et présentent donc des distorsions variables dans l'enregistrement et dans la restitituion des couleurs.
L'obtention de toutes les couleurs visibles par l'oeil par combinaison linéaire des trois couleurs primaires conduit, pour certaines couleurs, à des coefficients négatifs, ce qui, bien entendu, ne peut avoir de réalité physique.
Les couleurs primaires utilisées l'ont bien souvent été à partir des besoins de la télévision en couleurs. Les longueurs d'ondes choisies alors pour chacune des couleurs primaires l'ayant été en fonction de la technologie de l'époque et principalement, des capacité à produire des photophores pour la reproduction sur un écran de télévision.
Ceci résulte en une étendue des couleurs, le gammut, pouvant être représentées assez restreinte. Les efforts louables de normalisation ne l'ont pas été pour les photographes.

RGB

Acronyme pour Red - Green - Blue, c'est la version anglo-saxone de RVB, voir ce terme.

CRT

Acronyme pour « Cathode Ray Tube » : Tube à rayons cathodiques. Technologie d'écrans de visualisation basée sur un tube à vide, comportant (pour la couleur) 3 canons à électrons qui sont focalisés sur des photophores de couleur Rouge, Verts et Bleus. L'arrangement de ces photophores est fait selon un pas de grille. La technologie la plus courante est la technologie Trinitron. Dans cette technologie, le masque est retenu par des fils horizontaux qu'on peut parfois apercevoir. La technologie des CRT a atteint un niveau de qualité exceptionnel mais son déclin est annoncé, remplacé par les technologies à semi-conducteurs : la technologie TFT (voir ce terme). En matière de rapport qualité/prix, les CRT sont imbattable mais leurs jours sont comptés.

TFT

Acronyme pour « Thin Film Transistor » : Transistor en film mince. C'est une technologie de cristaux liquides. La matrice est une matrice active. Les avantages en sont l'encombrement  ce sont des écrans plats, Ils ont cependant de nombreux inconvénients. le premier est leur prix car un TFT d'entrée de gamme est coûte aussi cher qu'un CRT de haut de gamme. Ils sont plus lents en temps de réaction. Ils ne fonctionnent vraiment bien qu'à une seule résolution qui est leur résolution native (nombre de pixels dans chacun des axes), les autres définitions s'accompagnent d'une interpolation faite par les pilotes de la carte graphique et donne une image molle. Les couleurs sont un peu chatoyantes et flatteuses ce qui est trompeur quant au rendu final sur papier. Même si des progrès importants ont été fait dans ce sens, le contraste et le gamma changent beaucoup selon l'angle de vision. Mais le marché étant potentiel étant très important et les travaux de Recherche et Développement permettent d'espérer des dalles TFT de qualité et abordables très rapidement.

Pitch

Caractéristique d'un moniteur de visualisation. C'est le pas selon lequel sotn arrangés les pixels. Des valeurs courantes, en mm sont de 0,22 à 0,29. Les plus faibles pitch correspondent à l'image la plus fine. Les pitch les plus faibles sont, pour l'instant, ceux des écrans CRT.

Espace de couleurs

 

Gammut

Le gammut représene l'étendue des différentes nuances qu'il est possible d'nregistrer ou de reproduire à l'aide d'un système numérique ou analogique. L'oeil est sensible à une certaine étendue de couleurs. Les dispositif imageurs ont des capacités plus restreintes. Ils travaillent dans un espace de couleur qui est lui-même normalisé.

sRVB (sRGB)

Espace colorimétrique standard. Adopté à l'origine pour la bureautique. C'est devenu l'espace standard de la photo numérique. Son gammut peu étendu peut lui faire préférer l'espace Adobe RGB 1998 mais la mise en œuvre de ce dernier demande quelques précautions, la première étant d'avoir une chaîne graphique parfaitement calibrée et de travailler avec des logiciels qui sachent se placer dans cet espace colorimétrique.

Artefact

On désigne par ce nom, les éléments de l'image qui ne font pas partie de la scène initiale mais sont créés par le système de prise de vue lui-même ou par les logiciels de traitement d'image. Ils existent, bien que sous des formes différentes, dans le domaine de la photo argentique aussi bien que dans le domaine numérique. On trouve plus particulièrement les artefacts dûs à la compression jpeg, ils se présentent sous forme de d'auréoles dans les zones de l'image composée d'étendues de couleur uniforme, les franges très contrastées due à une accentuation trop prononcée.

Moiré

Un artefact très particulier. Il fait apparaître des franges irisées de couleur bleues et jaunes sur les images dans les zones de fréquences spatiales élevées. Les systèmes numériques étant des systèmes échantillonnés, le spectre obtenu est un spectre périodique dont la périodicité dépend de la fréquence d'échantillonage. Devant le capteur, se trouve un filtre passe-bas qui permet de ne tenir compte que de la partie du spectre de fréquence la plus basse. Ce filtre évite en outre aux fréquences les plus élevée de se retrouver dans la partie utilise du spectre par un phénomène qu'on appelle repliement de spectre ou aliasing. Ce filtre introduit un certain flou dans l'image et doit donc être choisi avec soin. Si la fréquence de coupure de ce filtre est trop élevée, on améliore le piqué mais on a apparition de moiré. L'autre source de moiré est logicielle. Lors de l'interpolation de la matrice de Bayer, le logiciel est amené à recréer des informations inexistante à partir des informations voisines. Selon la qualité des algorithmes utilisés, on peut voir l'apparition de ce phénomène.

Bit

Contraction de « Binary Digit » ou digit binaire. Valeur binaire qui ne peut prendre que deux valeurs 0 ou 1 ou encore « vrai » et « faux »

Octet

Regroupement de 8 bits. Avec 8 bits, on peut coder 256 (28) valeurs de 0 à 255.

Kilo

Ou K, le kilo binaire pèse 1024 octets (210)

Méga

Ou M, représente 1024 K.

 Formats d'images

JPEG
  • Format compressé avec pertes.
  • Le niveau de compression peut être ajusté.
  • Ne gère pas la transparence.
  • Comporte des méta-données (voir ce mot).
  • Supporte la rotation sans pertes (par exemple pour changer l'orientation portrait vers paysage).
TIFF
  • Format non compressé (il existe une forme avec compression sans pertes).
  • Comporte des méta-données.
  • Existe en 8 et 16 bits par canal.
GIF
  • Compression sans pertes.
  • Existe en format « animé.
  • Gère un canal alpha pour la transparence.
  • Limité à 256 couleurs.
  • Destination : vignettes pour le web.
PNG
  • Format compressé sans pertes.
  • Gère la tranparence.
  • Pas de limitation de couleurs.
  • Format « progressif » évolué ».
Métadonnées

Ce sont des informations qui se trouvent dans le fichier image mais qui ne participent pas directement à sont affichage. Les plus courantes sont les données EXIF.

La norme exif décrit la manière dont ces données sont arrangées et leur contenu. On y trouve principalement les condiftions de la prise de vue :
  • Date et heure
  • Focale
  • Vitesse d'obturation
  • Ouverture
  • Distance de mise au point
  • Rotation de l'appareil
  • ...
Interpolation

On regroupe sous cette appellation deux opérations très différentes.

 L'interpolation de la matrice de Bayer

Elle permet de reconstituer les plans Rouge, Vert et Bleu à partir des informations partielles contenues dans chacun de ces plans.

matrice_bayer.png Voici la matrice telle qu'elle seprésente avant dématriçage.
On constate qu'il y a deux fois plus de photosites verts que de bleus ou de rouges.

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Le plan vert se présente alors comme suit il faut combler les trous et reconstituer les emplacements vacants. Cela se fait au moyen des pixels verts adjacents mais aussi des rouges et des bleus qui se trouvent à l'emplacement de ces trous.

matrice_bayer_rouge.png
La reconstitution des plans rouge et bleu est encore plus difficile car il manque une ligne sur deux.
matrice_bayer_bleu.png
Cependant, l'oeil est plus sensible dans le vert que dans les autrs couleurs ce qui fait que cette matrice est bien adaptée.
Le canal vert est encore appelé canal de luminance parce qu'il contient les informations de luminosité de chaque partie de l'image. Il est fondamental qu'un soin particulier soit apporté à sa reconstitution parce que l'oeil ne pardonnera pas une erreur dans cette partie.
Les canaux rouge et bleu sont les canaux de chrominance, ce sont eux qui sont responsables de la couleur sur l'image. Ils peuvent être reconstitués de manière plus grossière. Il est à noter que le bruit, lorsqu'il apparaît, se situe principalement sur les canaux rouge et bleu. Le traitement antibruit (qui apporte un flou) peut ne se faire que sur ces canaux. L'image finale gardera ainsi le maximum de piqué.

 L'interpolation lors du changement de format d'une image

C'est l'opération qui consiste, pour augmenter la définition d'une image à créer les pixels manquants en utilisant les pixels voisins ou, à l'inverse, lors de la diminution de taille d'une image à rendre les transitions d'une couleur à l'autre les plus régulières possibles.

On distingue plusieurs type d'interpolation :

  • L'interpolation linéaire : Elle consomme peu de ressources en calcul mais qui procure des résultats de qualité moyenne.
  • L'interpolation bicubique : Elle demande plus de ressources mais dont les résultats sont très supérieurs à ceux de la méthode précédente.
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