Cell Phone screen Pixels, de Dinesh Dhankhar, publié sous licence Creative Commons by 4.0.

Pixels

Cette activité est très inspirée des activités de Gilles Lassus et Stéphane Colomban. Merci à eux.

Consignes

Répondez aux questions sur un compte-rendu papier, manuscrit et personnel. Lors du contrôle sur cette partie, vous aurez ce compte-rendu avec vous.
Vous pouvez faire ce travail à plusieurs, mais prenez garde à bien comprendre toutes les réponses (même celles apportées par vos camarade) et à ce que votre compte-rendu soit personnel : vous ferez le contrôle seul·e·s, même si vous avez fait cette activité à plusieurs !
Si votre compte-rendu n'est pas manuscrit (impression ou photocopie), vous n'aurez pas le droit de l'utiliser pendant le devoir.

Lorsqu'une question est marquée d'un symbole 🔎, la réponse est à aller chercher sur Internet.

Pixels, Définition, Résolution

Une photographie numérique (au format jpg, png, tiff, etc.) est un tableau de pixels, chaque pixel étant une case du tableau, d'une couleur bien précise.

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Pixel-example, par ed g2s, publié sous licence CC BY-SA 3.0.

La définition d'un écran est le nombre de pixels qui composent l'écran (généralement données sous la forme 1024×780, signifiant « 1024 pixels de large, et 780 pixels de haut »).

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Cell Phone screen Pixels, par Dinesh Dhankhar, publié sous licence CC BY 4.0.

La résolution d'un écran (exprimée en dpi (dots per inch), ppi (pixels per inch), ou ppp (pixels par pource)) est le nombre de pixels disponibles sur une longueur d'un pouce (environ 2,54 cm). Plus ce nombre est élevé, plus la taille des pixels est petite, et plus l'image sera précise.

  1. 🔎 Quelle est l'étymologie du mot pixel ?
  2. 🔎 Quelle est la définition (le nombre de pixels en largeur et hauteur) d'un écran HD, Full HD, et 4K ?
  3. Écran de téléphone portable. Sur la fiche technique du téléphone portable Fairphone 3 est écrit : « 2160 x 1080 resolution ; 427 ppi pixel densité. » Quelles sont la définition et la résolution de cet écran (attention : il y a un piège) ?

    Définition : 2160×1080. Résolution : 427.

  4. Écran de télévision 4K. Une télévision 4K a les caractéristiques techniques suivantes :

    • Taille de l'écran 55"
    • Résolution : Longueur 3840 Pixels
    • Résolution : Largeur 2160 Pixels
    • Longueur du produit 123,06 cm
    • Largeur du produit 79,26 cm
    • Hauteur du produit 23,75 cm
    1. 🔎 Convertir la largeur de la télé en pouces. 31,2 pouces
    2. Quelle est la résolution (en largeur) de cet écran ? 69,2 ppp
    3. La résolution est-elle plus grande ou plus petite que celle du téléphone portable étudié à la question précédente ?
  5. Les imprimantes n'utilisent pas de pixels, mais manipulent de minuscules points d'encre, qui forment des lettres et autres dessins. Il est possible de faire des calculs avec les points d'encre d'une imprimante de la même manière que les calculs faits avec les pixels d'un écran.

    Une imprimante a une résolution de 300 ppp (dpi en anglais), soit 300 points d'encre par pouce (un pouce ≈ 2,54 cm). On souhaite imprimer une photo en pleine page sur une feuille A4.

    1. 🔎 Quelle est la définition de cette feuille pour cette imprimante ? 3508×2480
    2. On désire imprimer une photo sur toute la feuille. Est-ce que la définition de 1024 × 768 est suffisante ? Chaque pixel sera imprimé sur trois points d'encre : l'image risque d'être pixellisée.

Couleurs

Dans cette partie nous nous intéresserons à manière dont sont codées les couleurs.

Souvenirs d'art plastique

  1. Quelles sont les trois couleurs primaires en peinture ?
  2. Comment obtenir les couleurs suivantes à partir des trois couleurs primaires : orange, vert, violet ?

Modèle RGB

En informatique, les couleurs sont codées par en utilisant trois nombres. Nous allons voir dans cette partie comment passer des couleurs (bleu clair, orange, noir, rouge, etc.) aux nombres.

Vous pouvez faire cette partie, au choix, en utilisant le logiciel GIMP (que vous pouvez télécharger et installer gratuitement, sous GNU/Linux, Windows ou MacOS), ou en allant sur un site web en ligne.

Si vous utilisez GIMP

Ouvrir le logiciel GIMP, puis cliquer sur la couleur de premier plan (le carré noir dans le menu de gauche) pour afficher la palette des couleurs. Vous obtenez alors la fenêtre suivante.

Dans cette partie, nous nous intéressons uniquement aux trois lignes R, G, B (qui ont, sur l'image, les valeurs 88,7, 21,3 et 94,2).

Vous pouvez alors :

  • en sélectionnant une couleur dans la partie de gauche, voir quels nombres R, G, B codent cette couleur ;
  • en écrivant les nombres R, G, B dans la partie de droite, voir à quelle couleur ils correspondent.

Nous voyons sur la capture d'écran que la couleur rose correspond aux nombres R=88,7, G=21,3, B=94,2.

Si vous utilisez le site web

Allez sur le site web Sélecteur de couleurs CSS : vous voyez la palette suivante.

Dans cette partie, nous nous intéressons uniquement à la ligne contenant les trois nombres R, G, B (qui ont, sur l'image, les valeurs 245, 106 et 222).

Vous pouvez alors :

  • en sélectionnant une couleur dans « l'arc en ciel » et la partie de gauche, voir quels nombres R, G, B codent cette couleur ;
  • en écrivant les nombres R, G, B dans la partie de droite, voir à quelle couleur ils correspondent.

Nous voyons sur la capture d'écran que la couleur rose correspond aux nombres R=245, G=106, B=222.

Questions

  1. 🔎 Que signifient les initiales RGB ?
  2. Quelles sont les valeurs minimales et maximales que peuvent prendre les quantité de rouge, vert, bleu ? Minimale : 0 ; Maximale : 255
  3. En utilisant la palette (de Gimp ou du site web) utilisée à la question précédente, donner le code des couleurs suivantes (on notera (x, y, z) la couleur composée de x rouge, y vert et z bleu) :

    • Rouge : (255, 0, 0)
    • Vert : (…, …, …)
    • Bleu : (…, …, …)
    • Noir : (…, …, …)
    • Blanc : (…, …, …)
  4. En utilisant le même outil, avec la même notation, donner les couleurs (en français) correspondant aux codes suivants :

    • (0, 255, 255) Bleu clair
    • (255, 0, 255) Violet
    • (255, 255, 0) Jaune
    • (255, 128, 0) Orange
  5. Combien de couleurs différentes est-il possible de coder en utilisant cette méthode ? Plus de 16 millions de couleurs.

  6. 🔎 Quels autres modèles de couleur sont aussi utilisés en informatique ? TSL, TSV, CMJN…

Capteurs et Photosites

Lire la page suivante, qui explique le fonctionnement d'un appareil photo numérique : Capteur photo.

Répondre aux questions suivantes (toutes les réponses se trouvent dans le document qui vient d'être lu).

  1. Compléter la phrase suivante : « Un photosite est un composant électronique ayant la capacité de capter un signal … pour le convertir en un signal … (grâce à l'effet photoélectrique), qui sera lui-même converti en un … (on parle de numérisation). » lumineux électrique numérique
  2. Comment fait-on pour qu'un photosite ne soit sensible qu'à une des trois couleurs (rouge, verte, bleue) ? filtre
  3. Pourquoi y a-t-il deux fois plus de photosites verts que de photosites des autres couleurs ? œil humain
  4. Combien de photosites faut-il associer pour créer un seul pixel ? 4

Traitement d'image

En manipulant les pixels d'une image, il est possible de la modifier, à plusieurs fins.

Lisez les quelques exemples, et répondez aux questions de la dernière partie.

Ajout de personnes absentes de la photo originale

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113th congress usa women version altered by office of House Minority Leader.jpg, original de US Congress, modifié par Office of the House Minority Leader, domaine public.

Quatre personnes, qui n'ont pu arriver à temps, ont été ajoutées après la prise de la photo.

Flou artificiel de l'arrière-plan

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Faux-bokeh-comparison, par BenFrantzDale, retouché par Cmglee, publié sous licence Creative Commons by-sa 3.0.

La photo originale (1) a été altérée pour flouter l'arrière plan, en utilisant deux méthodes différentes (2 et 3).

Prise de vue en fourchette

Série d'images d'une mouche tachinaire montrant l'intérêt de la Prise de vue en fourchette. Les deux première images montrent les problèmes de profondeur de champ rencontrés, la troisième a été obtenue en combinant six clichés réalisés avec six mises au point différentes.

Assemblage de photos

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Rochester NY, par Noso1. The copyright holder of this file allows anyone to use it for any purpose, provided that the copyright holder is properly attributed. Redistribution, derivative work, commercial use, and all other use is permitted.

Plusieurs photos différentes sont assemblées pour donner l'illusion d'une seule photo panoramique.

Correction de la perspective

La photo prise avec une lentille fisheye (en haut) a été altérée pour corriger la perspective.

Fausse miniature

En floutant numériquement la photo de gauche, la photo de droite donne l'impression d'une photo de modèle réduit.

Questions

  1. Classer les six exemples de manipulation d'image dans les trois catégories suivantes (plusieurs réponses sont possibles) :

    1. Algorithmes essayant de reproduire le plus fidèlement possible la réalité. Assemblage de photo, prise de vue en cascade…
    2. Algorithmes essayant d'imiter ou de créer un effet artistique. Fausse miniature…
    3. Algorithmes produisant l'image d'une situation qui n'a jamais existé. Ajout de personnes…
  2. Citez deux autres exemples de filtres (que vous utilisez peut-être), et :

    • décrivez-les (je ne les connais pas forcément) ;
    • classez-les dans les catégories de la question précédente.
  3. Dans quelle mesure peut-on considérer qu'une photographie est une preuve ? Une photographie peut difficilement être une preuve, car…