Image numérique - Définition

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- Introduction - Types d'images - Représentation des couleurs - Définition et résolution - Image numérique et droits d'auteur - Formats d'image

Introduction

On désigne sous le terme d’image numérique toute image (dessin, icône, photographie…) acquise, créée, traitée ou stockée sous forme binaire (suite de 0 et de 1) :

Acquise par des Convertisseurs Analogique-Numérique situés dans des dispositifs comme les scanners, les appareils photo ou caméscopes numériques, les cartes d’acquisition vidéo (qui numérisent directement une source comme la télévision).
Créée directement par des programmes informatiques, via la souris, les tablettes graphiques ou par la modélisation 3D (ce que l’on appelle par abus de langage les « images de synthèse »).
Traitée grâce à des outils informatiques. Il est facile de la transformer, modifier en taille, en couleur, d’ajouter ou supprimer des éléments, d’appliquer des filtres variés, etc.
Stockée sur un support informatique (disquette, disque dur, CD-ROM…)

Types d'images

Images matricielles (ou images bitmap)

Elle est composée comme son nom l'indique d’une matrice (tableau) de points à plusieurs dimensions, chaque dimension représentant une dimension spatiale (hauteur, largeur, profondeur), temporelle (durée) ou autre (par exemple, un niveau de résolution).

Images 2D

Dans le cas des images à deux dimensions (le plus courant), les points sont appelés pixels. D'un point de vue mathématique, on considère l'image comme une fonction de $\mathbb R \times \mathbb R$ dans $\mathbb R$ où le couplet d'entrée est considéré comme une position spatiale, le singleton de sortie comme un codage.

Ce type d'image s'adapte bien à l'affichage sur écran informatique (lui aussi orienté pixel) ; il est en revanche peu adapté pour l'impression, car la résolution des écrans informatiques, généralement de 72 à 96 ppp (« points par pouce », en anglais dots per inch ou dpi) est bien inférieure à celle atteinte par les imprimantes, au moins 600 ppp aujourd'hui. L'image imprimée, si elle n'a pas une haute résolution, sera donc plus ou moins floue ou laissera apparaître des pixels carrés visibles.

Images 2D + t (vidéo), images 3D, images multi-résolution

Lorsqu'une image possède une composante temporelle, on parle d'animation.
Dans le cas des images à trois dimensions les points sont appelés des voxels. Ils représentent un volume.

Ces cas sont une généralisation du cas 2D, la dimension supplémentaire représentant respectivement le temps, une dimension spatiale ou une échelle de résolution.

D'un point de vue mathématique, il s'agit d'une fonction de $\mathbb R \times \mathbb R\times \mathbb R$ dans $\mathbb R$

Images stéréoscopiques

Il s'agit d'un cas particulier dans lequel on travaille par couples d'images, ces derniers pouvant être de n'importe lequel des types précédents.

Il existe un grand nombre de sortes d'images stéréoscopiques, et un encore plus grand nombre de moyens pour les observer en relief, mais le codage recommandé par les organisations internationales de stéréoscopie est désigné comme "jps", c'est-à-dire un format jpg dans lequel les deux vues gauche et droite sont juxtaposées dans un même fichier, le plus souvent 2048x768, chacune des deux vues étant inscrite dans un rectangle 1024x768 et, si son rapport largeur/hauteur n'est pas 4/3, chaque vue est complétée dans ce rectangle par deux bandes noires symétriques, soit en haut et en bas, soit à gauche et à droite.

Images vectorielles

Le principe est de représenter les données de l'image par des formules géométriques qui vont pouvoir être décrites d'un point de vue mathématique. Cela signifie qu'au lieu de mémoriser une mosaïque de points élémentaires, on stocke la succession d'opérations conduisant au tracé. Par exemple, un dessin peut être mémorisé par l'ordinateur comme « une droite tracée entre les points (x1, y1) et (x2, y2) », puis « un cercle tracé de centre (x3, y3) et de rayon 30 de couleur rouge ».

L'avantage de ce type d'image est la possibilité de l'agrandir indéfiniment sans perdre la qualité initiale, ainsi qu'un faible encombrement. L'usage de prédilection de ce type d'images concerne les schémas qu'il est possible de générer avec certains logiciels de DAO (Dessin Assisté par Ordinateur) comme AutoCAD ou CATIA. Ce type d'images est aussi utilisé pour les animations Flash, utilisées sur Internet pour la création de bannières publicitaires, l'introduction de sites web, voire des sites web complets.

Étant donné que les moyens de visualisation d'images actuels comme les moniteurs d'ordinateur reposent essentiellement sur des images matricielles, les descriptions vectorielles (Fichiers) doivent préalablement être converties en descriptions matricielles avant d'être affichées comme images.