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Une photographie numérique est stockée sous la forme d’un tableau de nombres qui représentent les pixels...

Sommaire

Comprendre comment une image est codéeUne image numérique est composée de pixelsChaque pixel est codé en trois couleursChaque couleur est codée sur huit bitsTaille d'une image en mémoire
Zoom sur une image de jonquilleJonquille en définition 3000 x 2000 = 6 millions de pixelsJonquille en définition 40 x 60 = 2 400 pixelsJonquille représentée par des pixelsJonquille représentée par des pixels (zoom)Jonquille représentée par des pixels (zoom plus important)
Un autre système d'encodage, le TSL
Le système TSL
RVB et TSL dans le logiciel Paint
La nostalgie des pixelsLe pixel art

Comprendre comment une image est codée

Une image numérique est composée de pixels

Une photographie numérique est stockée sous la forme d’un tableau de nombres qui représentent les pixels de l'image. 
Le terme "pixel" est la contraction anglaise depicture element, « pix ». Le nombre de pixels dans une image numérique se compte généralement en millions. 
La définition de l'image est le nombre de pixels qui la constituent. On peut indiquer le nombre total de pixels, ou détailler le nombre de pixels en largeur et en hauteur. Par exemple, l'iPhone 14 pro commercialisé en 2022 capture des images de  8 064 x 6 048 pixels, soit plus de 48 millions de pixels (48 MP). 

Chaque pixel est codé en trois couleurs

À chaque pixel sont généralement associées trois valeurs : l'intensité de rouge, l'intensité de vert et l'intensité de bleu. C'est le système RVB pour rouge, vert, bleu ; ou RGB pourred,green,blueen anglais. Chaque valeur est comprise entre 0 (aucune lumière) et une valeur maximale (intensité maximale).
Souvent, chacune des trois valeurs est codée sur huit bits, c'est à dire un octet. Chacune des trois composantes R, V, B est donc comprise entre 0 et 255, ce qui laisse 256 possibilités. 
256 possibilités pour le rouge, 256 possibilités pour le vert et 256 possibilités pour le bleu aboutissent à un total de 
256times256times256
 possibilités, qui dépasse les 16 millions de couleurs.
Quelques exemples de couleurs codées sur trois valeurs : 
  • noir : 0 ; 0 ; 0
  • gris : 120 ; 120 ; 120 
  • blanc : 255, 255, 255
  • bleu : 0 ; 0 ; 255
  • etc.
Chaque valeur peut être exprimée en hexadécimal. Un intervalle entre 0 et 255 (sur huit bits) correspond à une plage comprise entre 00 et FF (FF étant égal à 255 en hexadécimal). Ainsi, le blanc est codé FFFFFF, le bleu est codé 0000FF, le rouge est codé FF0000, etc. 
Chaque pixel de l'image est donc représenté par trois nombres. Cela peut représenter une quantité d'informations assez grande si l’on considère tous les pixels de l'image. 

Chaque couleur est codée sur huit bits

Dans une image, on appelle profondeur de couleur le nombre de bits utilisés pour stocker la couleur d'un seul pixel. 
Souvent, la profondeur de couleur est de 24 bits (trois octets). Le rouge, le vert et le bleu sont chacun stockés sur 8 bits et varient donc entre 0 et 255. 
À une profondeur de couleur de 24 bits correspond une palette de couleurs de 
256times256times256
  c'est-à-dire de plus de 16 millions de couleurs. C'est davantage que le nombre de nuances que peut percevoir un œil humain. 
Une profondeur de couleur de 48 bits (16 bits pour le rouge, 16 bits pour le vert, 16 bits pour le bleu) correspondrait à 
2^16
 possibilités pour le rouge, autant pour le vert et le bleu. Cela fait un total de  
2^16\times2^16\times2^16=2^48
 combinaisons, environ 280 000 milliards de couleurs différentes. Une telle profondeur de couleur est rarement utilisée ! 
Dans les années, les vieux ordinateurs stockaient les images avec des profondeurs de couleur beaucoup plus faibles car ils disposaient de moins d'espace mémoire. Une profondeur de couleur de 12 bits (4 bits pour le rouge, 4 bits pour le vert et 4 bits pour le bleu) permettait d'utiliser une palette de 
2^4\times2^4\times2^4=2^12
 soit seulement 4 096 couleurs. 

Taille d'une image en mémoire

Chaque pixel de l'image est représenté par trois nombres. Sa taille en octets peut donc se calculer en multipliant le nombre de pixels par trois et par la profondeur de couleur. 
Exemple : une image de 8 064 x 6 048 pixels avec une profondeur de couleur de 24 bits (soit 3 octets) sera donc codée par 8 064 x 6 048 x 3 octets, c'est-à-dire par plus de 146 millions d’octets. Cela représente une quantité d'informations d'environ 140 mégaoctets (140 Mo). 
Si l'on veut convertir plus rigoureusement 146 313 216 en Mo, il faut diviser deux fois par 1024, car 1 Ko = 1024 octets et 1 Mo = 1024 Ko.
8 064times6 048times3=146 313 216
 octets
146 313 216//1024=142884
 Ko
142884//1024=139,54
 Mo

Zoom sur une image de jonquille

Jonquille en définition 3000 x 2000 = 6 millions de pixels

Jonquille en définition 40 x 60 = 2 400 pixels

Jonquille représentée par des pixels

Une image est un tableau de pixels. Chaque pixel est codé par trois nombres : un pour l'intensité de rouge, un pour l'intensité de vert et pour l'intensité de bleu.

Jonquille représentée par des pixels (zoom)

Chaque pixel est codé par trois nombres : un pour l'intensité de rouge, un pour l'intensité de vert et pour l'intensité de bleu. Ces trois nombres sont ici représentés les uns au dessus des autres, verticalement, pour chaque pixel.

Jonquille représentée par des pixels (zoom plus important)


Un autre système d'encodage, le TSL

Le système TSL

Comme nous l'avons vu, les couleurs peuvent être codées en rouge, vert et bleu. Mais elles peuvent également être codées dans d'autres systèmes, comme le système TSL (teinte, saturation, lumière).
  • T est un nombre compris entre 0 et 360 (degrés, sur le cercle chromatique) représentant la tonalité ou teinte de la couleur.
  • S est un nombre compris entre 0 et 100 (%) représentant la saturation ou coloration de la couleur. 
  • L est un nombre compris entre 0 et 100 (%) représentant la luminance de la couleur. 
En anglais, on traduit TSL par HSL (hue,light,saturation). 
Comparativement au système RVB, cette représentation TSL est plus proche des concepts utilisés dans l'enseignement des arts graphiques. Elle est donc privilégiée par certains utilisateurs ou créateurs graphiques, mais pas vraiment par le grand public. 

RVB et TSL dans le logiciel Paint

La fenêtre permettant de choisir une couleur dans le logiciel Paint de Windows. L'utilisateur peut sélectionner une couleur en choisissant ses paramètres R, V et B ou bien ses paramètres T, S et L.

La nostalgie des pixels

Le pixel art

Autrefois et pour des raisons techniques, le nombre de pixels et la profondeur de couleur étaient limités. C'est sans doute par nostalgie de cette époque qu'a perduré ce que l'on appelle aujourd'hui le pixel art. Cette forme d'art numérique consiste à créer ou à éditer des images avec une définition et une profondeur de couleur réduites. Le pixel art s'inspire des premiers jeux vidéo, des graphismes des ordinateurs et des consoles des années 1980 et 1990.