Mise en projet
Il est difficile de parler d'image sans parler de couleur. Nous allons d'abord nous intéresser à ce qu'est la couleur dans le monde numérique et ensuite aborder le problème de la représentation d'une image pour l'ordinateur.
La couleur dans un ordinateur
Suivant le support, les couleurs se forment de deux façons. Sur un écran (ordinateur, télévision), les couleurs se composent par addition de "lumières". Sur un support solide (une feuille de papier, une toile de peintre,...), les couleurs se forment par soustraction lors de la réflexion de la lumière incidente. Afin d'aller à l'essentiel, nous ne nous occuperons que de l'addition pour le moment.
Notre œil est sensible à trois couleurs appelées de base : le rouge, le vert et le bleu. C'est un mélange d'intensité de ces trois couleurs de base qui nous permet de percevoir une infinité de teintes intermédiaires.
Un défit technologique s'est présenté lorsqu'on a voulu réaliser le premier écran pour un téléviseur couleur. Comment reproduire une palette de teintes aussi vaste ? L'idée a été d'imprimer à l'intérieur de ces écrans de multiples triplets de pastilles fluorescentes rouges, vertes et bleues, chaque triplet représentant un point de l'écran. Le flux d'électrons activant chacune des pastilles pouvant être modulé indépendamment l'un de l'autre, il était alors possible de reproduire une image dans toute sa beauté.
Si la technologie a fortement évolué (LED, plasma,...), le principe de "balance des couleurs" est resté le même. Son pilotage dans un ordinateur se fera à partir de valeurs binaires codées sur 8 bit, de 0 à 255. On pourra donc obtenir 256 niveaux de rouge, 256 niveaux de vert et 256 niveaux de bleu. L'addition des couleurs va former les couleurs intermédiaires, en voici une illustration dans laquelle les valeurs des couleurs sont mentionnées sous forme de 3 nombres décimaux, le premier étant le Rouge, le second le Vert et le troisième le Bleu (RVB en français, RGB (Red, Green, Blue) en anglais).
Disque des couleurs additives et leurs valeurs, via Wikimedia Commons*, modifié.
Au total, les 256 niveaux pour chacune des 3 couleurs nous donneront une palette de 256 x 256 x 256 = 16.777.216 couleurs différentes, que l'on arrondit à 16 millions de couleurs.
Les intensités intermédiaires jouent un rôle pour chaque couleur : un gris moyen 
aura les valeurs (128,128,128), une gris foncé 
(64,64,64), un bleu foncé 
(0,0,64), un jaune moyen 
(128,128,0),...
Nous en connaissons maintenant suffisamment sur le codage des couleurs, revenons au cœur du sujet.
Entrer une image dans l'ordinateur
Examinons la figure ci-dessous. Nous pouvons lui attribuer deux statuts.
Abc en "police" Arial à gauche et en "police" Times New Roman à droite
Une police ou fonte est une collection de caractères représentés selon un certain style graphique
Nous pouvons considérer cette figure comme un texte de 6 caractères, auquel cas nous l'introduirons dans l'ordinateur au moyen du clavier et l'affaire sera faite.
Mais nous pouvons aussi considérer qu'il s'agit d'une image du fait notamment du décalage vertical des deux chaînes "Abc" qu'il sera difficile de reproduire sous forme de texte. L'introduction de cette image codée en nombres binaires dans l'ordinateur nécessitera un autre outil que le clavier. Cet outil s'appelle un scanner. Actuellement, le scanner est généralement couplé à une imprimante, une photocopieuse, voire même un fax.
Le principe
Une image, quelle qu'elle soit, peut-être considérée comme un nuage de points. On va délimiter ces points en apposant une "trame" sur l'image, c'est-à-dire en découpant virtuellement cette image en lignes et en colonnes. Chaque point pourra alors avoir une localisation et une intensité allant du noir (0,0,0) au blanc absolu (255,255,255). Reprenons la même image que ci-dessus et tramons-la.
L'image "Abc" tramée : chaque point, croisement d'une ligne et d'une colonne, peut être localisé et avoir une intensité
L'analyse de cette image nous permet déjà de déterminer un certain nombre de choses concernant le scannage. Nous pouvons déjà en dégager les éléments suivants :
- Plus la trame sera dense, plus les points seront petits et plus l'image scannée sera précise;
- Plus la trame sera dense, plus il y aura de points et plus l'image sera "lourde", c'est-à-dire produira un fichier volumineux;
- Quelle que soit la trame, on constate que la police de gauche, Arial, sera plus fidèlement reproduite que la police de droite Times New Roman. C'est dû aux finesses dont les caractères sont enrichis aux extrémités, cela s'appelle l'empattement qui se dit serif en anglais.
Le rôle du scanner sera donc de passer, ligne par ligne, chaque point en revue et de donner son intensité lumineuse. Ne nous occupons actuellement que du noir et blanc.
Que va-t-il se passer si nous demandons à la machine de scanner uniquement en noir pur (0,0,0) et en blanc pur (255,255,255), sans aucune nuances de gris intermédiaires ? Lorsqu'il y a des lignes obliques ou des courbes, certains carrés élémentaires de la trame ne seront recouverts que partiellement. Pour chacun de ces points, le scanner devra "arrondir" en noir ou en blanc absolus (en tout ou rien) sur base de la proportion de surface remplie. Cela donnera alors le résultat suivant :
Le scannage en noir et blanc purs amène un phénomène de "pixellisation" pas très joli
À droite, le texte en Times New Roman en deux couleurs, noir et blanc, sans gris.
Les niveaux de gris vont permettre d'atténuer ce phénomène de pixellisation en acceptant des valeurs intermédiaires entre le noir et le blanc dans certains carrés de la trame.
La ligne "avec gris" agrandie 30 fois. Les niveaux de gris atténuent le phénomène de pixellisation.
On assiste à un phénomène semblable avec les couleurs, les teintes intermédiaires qui disparaissent dégradent les images.
La diminution des teintes affecte la qualité de l'image. 16 millions de couleur à gauche, 16 couleurs à droite.
Tout ceci montre que l'utilisation d'un scanner va vous amener à faire différents choix (trame, nombre de couleurs,...). Nous y reviendrons à la fin de ce chapitre.
L'outil
Voyons comment le scanner va procéder pour scanner la photo suivante. Il faudra notamment choisir la résolution, c'est-à-dire la taille des points délimités par la trame. Dans un but explicatif, nous avons symbolisé une trame (en haut à gauche) beaucoup trop lâche pour ce type d'image.
Une maison sénégalaise à scanner (trame en haut à gauche)
Chaque point de la trame va être éclairé d'une lumière blanche et la lumière réfléchie (support solide, couleurs par soustraction) va passer dans trois filtres rouge, vert et bleu qui permettront d'identifier l'intensité de chacune des 3 couleurs de base, chaque intensité étant codée sur une échelle de 0 à 255. Pour le point en haut à gauche, bleu clair presque blanc, les valeurs RVB déterminées seront (249,255,255). Pour le point inférieur gauche de la trame, que nous avons pixellisé (moyenne des couleurs), le vert gris sera codé (123,148,107).
Pour scanner l'ensemble de l'image, le scanner va procéder comme suit :
- Le scanner va se positionner au point supérieur gauche de la trame et va le coder;
- Il va ensuite passer au point suivant de la première ligne, le coder et ainsi de suite jusqu'à la fin de cette première ligne;
- En fin de ligne, il va enregistrer un changement de ligne;
- Il va alors recommencer le même processus à la seconde ligne de la trame;
- Lorsqu'il sera arrivé à la fin de la dernière ligne de la trame, il va enregistrer une fin de document.
Le fichier, constitué de codes de couleurs successifs, de fins de lignes et d'une fin de document, sera alors enregistré sur l'ordinateur sous une forme purement numérique.
Les choix...
Comme nous l'avons vu, plusieurs réglages peuvent influencer le résultat obtenu, et ces réglages seront fonction du document que nous scannons et de sa destination. Survolons un peu tout cela.
La résolution va fixer la densité de la trame. La résolution se mesure en ppp (points par pouce, un pouce valant 2,52 cm), dpi en anglais (dot per inch). Sachant que le résolution d'un écran est de 72 ppp (144 pour certains nouveau écrans) et qu'une imprimante a une résolution minimum de 300 ppp, il vous reste à déterminer la résolution la plus adéquate.
Le nombre de couleurs va également varier selon le type d'image scannée. Une photo sera normalement scannée d'office en 16 millions de couleurs, mais 256 couleurs peuvent suffire pour un dessin... à vous de voir.
Le format d'enregistrement va également avoir son importance. Certains format tels que BMP ("bitmap", nuage de points) est le format le plus élémentaire mais très gourmand en volume. Certains formats compressent automatiquement le fichier produit :
- JPG qui fait la moyenne d'un certain nombre de points voisins;
- GIF qui réduit à 256 couleurs et compte leurs répétitions d'affilée dans une ligne;
- PDF qui sert généralement à enregistrer des documents comportant du texte;
- PNG, TIF,... certains formats étant "destructifs" et d'autres non...
Les détails de ces formats, leurs qualités et leurs défauts, dépassent le cadre de cette introduction, vous trouverez facilement les caractéristiques de tous ces formats sur l'Internet.
La ROC (OCR en anglais)
La ROC est la Reconnaissance Optique des Caractères ("Optical Character Recognition" en anglais). Il s'agit d'un logiciel qui peut être combiné avec votre scanner pour transformer l'image d'un caractère scanné en son code utf-8 ou autre. Cette fonctionnalité permet de scanner directement un texte sous forme de caractères sans devoir le retaper entièrement. Ce texte peut alors être retravaillé au clavier.
Voilà, ceci termine notre chapitre sur le scannage des images, intéressons-nous maintenant à la musique...