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17ICN : Codage et compression d'une image

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Classe :

Table des matières

17 ICN : Codage et compression d'une image......................................................................................................1

17.1- Codage d'une image pour l'ordinateur.....................................................................................................2

17.2- Codage d'un fichier exemple d'un fichier bmp........................................................................................3

17.3- Structure d'un fichier bmp.......................................................................................................................5

17.4- Compression d'une image : principes de base.........................................................................................6

à savoir sans documentation

à savoir faire avec documentation

Objectif

Connaître des modalités de codage et de compression d'une image

Taches proposées pour atteindre l'objectif

Analyser un fichier image avec un éditeur hexadecimal

ICN17FichierImage.odt1 Sur 7

17.1- Codage d'une image pour l'ordinateur

Basé sur le document " Les formats de compression d'images » de M. Brault et MmeDougherty IUT de Tours + Voir

En informatique, une image est composée d'un ensemble de points, appelés pixels (abréviation de PICTure

Element). Chaque pixel peut être défini par 3 caractéristiques : sa coordonnée sur l'axe des X (orienté de gauche à droite) sa coordonnée sur l'axe des Y (orienté de haut en bas) sa couleur

Une image est totalement définie si on connaît les 3 caractéristiques de chacun de ses pixels.

Un exemple simple, codage de la couleur d'une image en noir et blanc :

Dans ce cas, seules 2 possibilités doivent être distinguées (noir ou blanc). Un seul bit suffit donc pour coder la

couleur de chaque pixel.

Par exemple 1 signifie noir et 0 signifie blanc.

Reconstituer l'image en noir et blanc de 7 X 11 (largeur X hauteur) Pixels codée par les pixels suivants :

cf codageNB.ods

Calcul de la taille d'une image en mégaoctets

Prenons une image de 1024 par 768 pixels = 1024 X 768 = 786 432 pixels en noir et blanc, à 1 bit par pixel, la taille de l'image sera de

786 432 X 1 bit soit 786 432 bits

or 1 octet = 8 bitsdonc l'image est codée par 786 432 / 8 soit 98304 octets

or 1000000 octets = 1 mégaoctetdonc l'image est codée par 98304 / 1000000soit 0,098 mégaoctets

en 256 niveaux de gris ou de couleurs à 8 bits par pixels, la taille de l'image sera de

786 432 X 8 bits soit 6 291 456 / 8 octets soit 0,786 mégaoctets

Au delà, si on souhaite une plus grande palette de couleurs, il est possible d'utiliser le système RGB.

Dans ce cas, chaque couleur affichée à l'écran correspond à un mélange de 3 couleurs de base :

rouge Rvert Vbleu B Pour chacune de ces couleurs de base existent 256 nuances. Ces 256 nuances peuvent être codées sur 8 bits donc un octet. Il faut donc 3 octets pour coder les nuances de R, de V et de B (3 X 8 = 24 bits). En combinant les 3 couleurs de base pour un pixel, il est possible de coder :

256 X 256 X 256 = 16 777 216 couleurs (plus de 16 millions de couleurs)

pour un seul pixel en utilisant 3 octets (1 par couleur de base).

en 16 millions de couleurs (256 X 256 X 256) à 24 bits par pixels, la taille de l'image sera de

786 432 X 24 bits soit 18 874 368 / 8 octets soit 2,359 mégaoctets

Activité 17.1.1Calculer la taille d'une image.

Avec Gimp créer une image de 1024 par 768 pixels et enregistrer le fichier sous le nom

NomPrenom.bmp. Calculer sa taille en bits, puis en octets puis en Mégaoctets. Noter les résultats dans votre

cahier puis aller voir la taille affichée dans l'explorateur de Windows.

ICN17FichierImage.odt2 Sur 7

17.2- Codage d'un fichier exemple d'un fichier bmp

Un éditeur hexadécimal est un logiciel permettant d'accéder au code du fichier.

Le code d'un fichier présente une structure prédéfinie qui permet aux logiciels d'utiliser ce code. Ainsi un

fichier image de type bitmap présente la structure ci-dessous.

Entête du fichier

Entête de l'image

Pixels de l'image

Codage d'une ligne noire :

noir = 1blanc = 0 Une ligne de 10 pixels noirs implique en binaire : 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

mais codage en octets, or un octet = 8 bits donc il faut 2 octets pour avoir 10 bits. 6 bits ne seront donc pas

utilisés, six 0 sont ajoutés pour compléter. La ligne noire sera donc codée sous la forme :

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0

soit, en hexadécimal F F C 0

mais une ligne doit comporter 4 octets (32 bits). 2 octets ont déjà été utilisés ci-dessus, reste 2 octets (16 bits) à

ajouter.

Seize sont donc 0 ajoutés pour compléter 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 00000000 00000000

soit, en hexadécimal F F C 0 0 0 0 0

Activité 17.2.1Passer de points noir/blanc en bits Avec le logiciel CRHexa ouvrir le fichier carre.bmp.

Repérer les lignes codant la couleurs des carrés de la première ligne (en bas dans le fichier bmp).

Changer le code de manière à transformer la première ligne blanche en ligne noire. Activité 17.2.2Tester des codes hexadécimaux Tester d'autres codes hexadécimaux pour obtenir une ligne partiellement noire et blanche.

ICN17FichierImage.odt3 Sur 7

Entête du fichier

Type de fichier000042 4D= bmp

Taille du fichier0002AA= 170

Adresse de début de l'image000A82= 82 (en hexadecimal)

Entête de l'image

Taille de l'entête de l'image000E6C= 108

Largeur de l'image00120A= 10

Hauteur de l'image00160A= 10

Adresse du début de l'image82= l'image débute à l'adresse 82

Nombre de bits par pixel001C1= noir et blanc

Type de compression001E0= pas de compression

Taille de l'image002228= 40

Résolution horizontale0026130B= 4875

Résolution verticale002A130B= 4875

Nombre de couleurs002E2= noir et blanc

Image proprement dite (démarrage en bas à gauche pour les bmp) ligne 1008200 00 00 00= blanc ligne 2008600 00 00 00 = blanc ligne 3008A00 00 00 00= blanc ligne 4008E00 00 00 00 = blanc ligne 5009200 00 00 00= blanc ligne 60096FF C0 00 00 = noir ligne 70096FF C0 00 00 = noir ligne 80096FF C0 00 00 = noir ligne 90096FF C0 00 00 = noir ligne 100096FF C0 00 00 = noir Activité 17.2.3Trouver une information sur un fichier bmp dans l'entête du fichier. Créer un autre fichier bmp de taille différente. Ouvrir ce fichier avecCRHexa et observer les changements par rapport au fichier carre.bmp.

ICN17FichierImage.odt4 Sur 7Type de fichier

(bmp)Taille du fichier en octetsAdresse de la zone de définition de l'imageTaille de l'entête de l'image

Largeur en

pixelsType de compression

Taille de l'image

en octetsNombre de couleurs

NoirBlanc

17.3- Structure d'un fichier bmp

+ wikipedia

BMP signifie "Bit Map", c'est-à-dire carte numérique. On assimile l'image à une carte géographique dont

on définit chaque surface élémentaire (le mètre carré, par exemple), en l'occurrence le pixel.

Entête du fichier = données relatives au fichier type de fichier (bmp par exemple) taille du fichier position du début de l'image Entête de l'image = données relatives à l'image largeur de l'image hauteur de l'image couleurs de l'image

Palette de couleur (si nombre de couleurs < 256)

Données de l'image

Pour les fichiers bmp, le codage de l'image se fait en écrivant successivement les bits correspondant à

chaque pixel, ligne par ligne en commençant par le pixel en bas à gauche.

Offset# (n° de ligne)TailleValeur

0x00002 octetsle nombre magique correspondant à l'utilisation du fichier BMP

•BM - Windows 3.1x, 95, NT, etc. •BA - OS/2 Bitmap Array •CI - OS/2 Icône Couleur (Color Icon) •CP - OS/2 Pointeur Couleur (Color Pointer) •IC - OS/2 Icône (Icon) •PT - OS/2 Pointeur (Pointer)

0x00024 octetsla taille du fichier BMP en octets

0x00062 octetsréservé pour l'identifiant de l'application qui a créé le fichier

0x00082 octetsréservé pour l'identifiant de l'application qui a créé le fichier

0x000A4 octetsl'offset (l'adresse de départ) du contenu du BMP

La palette de couleurs

en RVB 3 octets utilisés pour coder la couleur de chaque pixel d'ou, pas de palette de couleur en NG 256 nuances écrites explicitement à partir de l'octet 54

Valeur à

afficherbinaireNombre d'octets 00000

0000R=r0, B=b0, V=v0 + octet 003 (2 + 1)

2551111

1111R=r255, B=b255, V=v255 +

octet 003 (2 + 1)

ICN17FichierImage.odt5 Sur 7

17.4- Compression d'une image : principes de base

Le poids d'une image se mesure en octets. Des images trop volumineuses posent plusieurs problèmes :

le temps de chargement des images est long ; cela occupe de la bande passante ; cela prend de la place sur le serveur ;

Il est donc souvent utile de réduire la taille des images par exemple destinées à internet. Pour compresser convenablement votre

image, quel que soit le format de fichier choisi, il est impératif de partir d'une image "source" de qualité. Aussi si vous devez scanner

des documents papier, enregistrez les sans aucune compression, ou mieux, scannez directement vers votre logiciel de traitement

d'image si celui-ci vous le permet. Activité 17.4.1Compresser une image sans pertes avec le format PNG

Avec Gimp, créer une image en couleur et l'enregistrer au format png (sans compression). Enregistrer

le fichier sous le nom compression.png.

Le format PNG est un format dit " non destructeur », qui enregistre la couleur de chaque pixel... La compression est réalisée

en limitant le nombre de couleurs.

Le format PNG 8 bits permet de limiter la palette à 256 couleurs maximum. Les images produites restent donc aussi nettes que

les originales, même si les dégradés seront immanquablement détériorés. Moins votre image aura de couleurs et plus elle sera légère.

une image en noir et blanc peut bien souvent être réduite à 4 couleurs (noir, blanc et deux gris intermédiaires) ;

une images en niveaux de gris ou en camaïeux pourra n'en compter que 16 ; une image plus colorée pourra aisément être limitée à 64, 128 ou 256 couleurs.

Le format PNG permet également de produire une image transparente. en " transparence alpha », la palette peut comporter des

transparences intermédiaires (définies en pourcentage) ce qui permet de " lisser » les bordures voire de créer des effets de

superpositions. Activité 17.4.2Compresser une image avec pertes avec le format JPG Avec Gimp, l'enregistrer au format jpg en modifiant le taux de compression (sans compression) sous les noms compression1.jpg, compression2.jpg, compression3.jpg ... Dans l'explorateur, comparer la taille des différents fichiers png et jpg.

Le format JPEG est un format dit " destructeur », selon les paramètres choisis, il perd plus ou moins en détail sur l'image.

Techniquement la compression JPEG commence par découper l'image en blocs plus ou moins grands ; puis il détermine la ou les

couleurs principales de ce bloc et les enregistre. Grossièrement si la couleur principale est verte, il enregistrera du vert pour toute la

zone.

On comprend dès lors qu'un fichier JPEG très compressé - et donc léger - puisse être flou, perclus de zones " pixelisées »

ou d'artefacts de compression. À l'inverse, un fichier JPEG peu compressé sera très lourd. Aussi, faut il chercher le meilleur

compromis.

La base consiste à enregistrer vos fichiers JPEG à une compression de 75% ou 80% (qualité moyenne ou supérieure). Le

format JPEG produisant des images un peu floues, il est possible d'utiliser la fonction d'accentuation ou d'amélioration de l'image de

votre logiciel avant de compresser votre image. Le résultat final sera généralement plus concluant.

Enfin, ne recompressez jamais un fichier déjà compressé ! Les artefacts dus à la compression se multiplieraient pour produire

une image de piètre qualité. Le format JPEG est un format final, pas un format de travail. Activité 17.4.3Structure des fichiers png et jpg Avec CRHexa ouvrir les fichiers jpg et png et observer leur structure.

Compresser en PNG 8 bits sous GIMP

Pour réduire la palette de couleur et ainsi réduire le poids de votre fichier PNG, sous GIMP, il suffit de faire ceci :

> image > mode > couleurs indexées

Après avoir réduit le nombre de couleur et choisi d'activer ou non le tramage, enregistrez votre image au format PNG. Pour

encore plus de légèreté, faites plusieurs essais afin de voir celui qui rend le mieux avec un poids de fichier optimum.

ICN17FichierImage.odt6 Sur 7

Chapitre 17 ICN : Codage et compression d'une image

Liste des activités

A coller sur le cahier et à compléter au fur et à mesure de l'avancement. Rayer "à faire" quand l'activité est réalisée.

17.1.1Calculer la taille d'une imagepage 2à faire

17.2.1Passer de points noir/blanc en bitspage 3à faire

17.2.2Tester des codes hexadécimauxpage 3à faire

17.2.3Trouver une information sur un fichier bmp dans l'entête du fichier.page 4à faire

17.4.1Compresser une image sans pertes avec le format PNGpage 6à faire

17.4.2Compresser une image avec pertes avec le format JPGpage 6à faire

17.4.3Structure des fichiers png et jpgpage 6à faire

ICN17FichierImage.odt7 Sur 7

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