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Qu’est-ce qu’une image ?

Une image est une représentation bidimensionnelle destinée à un observateur humain. Elle est caractérisée par la variation de valeurs photométriques en fonction de deux coordonnées d’espace. Une image monochrome (dite aussi noir et blanc) est représentée par une seule valeur photométrique dite luminance et notée Y. Une image en couleurs est représentée par la variation de 3 valeurs photométriques qui sont les luminances de 3 couleurs primaires de reproduction, généralement le Rouge (R), le vert (V ou G) et le Bleu (B). L’image achrome est un cas particulier de l’image couleur dans laquelle R = V = B et donc = Y. On peut dire aussi qu’une image couleur peut être obtenue par la superposition de 3 images élémentaires

Quelles sont les représentations d’une image?

Il y a une représentation d’image qui mérite ce nom, c’est la représentation R, V, B directement interprétable par l’oeil. Toutes les autres représentations sont des structures de données ou d’information, obtenues à partir de l’image et transformable en image et adaptées au stockage, à la transmission.

L’image numérique

La représentation de base

C’est une structure de données représentable comme une matrice (ou 3 matrices) de nombres. Les caractéristiques en sont :

• les caractéristiques spatiales (nombre de lignes et de colonnes dela matrice) fixent la résolution et la qualité d’échantillonnage,
• les caractéristiques dynamiques (valeurs extrêmes des nombresde la matrice) définissent la qualité de quantification.

En pratique, une matrice de luminance à 256 valeurs équiréparties (0 = noir, 255 = blanc) ne se distingue pas à l’oeil d’une image naturelle (une fois reconstituée l’image, bien entendu).

Par contre, lorsque le nombre de valeurs descend trop (en dessous de 60) on voit apparaître des défauts que les experts baptisent bruit de quantification et que les non experts appellent contourage, pelurage ou effet de poster1 . Pour deux valeurs, on obtient une image binaire correspondant à celle produite par un texte (télécopie). Une image en couleur est un ensemble de 3 matrices des luminances correspondant aux trois couleurs primaires.

Représentations dérivées (images naturelles colorées)

- La plus usitée est une représentation obtenue en conservant trois matrices, obtenues à partir des 3 matrices primaires comme suit :

Matrice Y : elle représente l’image noir et blanc que l’on obtiendrait à partir de cette image couleur. La luminance de chaque point est obtenue, compte tenu de la brillance (ou de la luminosité) de chaque primaire, par la formule magique Y = 0,59 V + 0,30 R + 0,11 B. (les coefficients sont ceux utilisés en Europe. Ils peuvent varier selon les choix faits pour les primaires de reproduction)

Deux matrices de coloriage (dites de chrominance) représentant respectivement R - Y et B - Y, généralement de dimension réduite (donc avec une résolution réduite). Typiquement, le rapport entre la dimension de la matrice de chrominance et la matrice originale est supérieur ou égal à 2.

Il existe une norme (CCIR, avis 601 dite norme 4-2-2) pour cette représentation.

Cette représentation sert de base aux systèmes de codage.

Une représentation dérivée fort utilisée notamment dans les systèmes microinformatiques : elle porte divers noms (Quantification Vectorielle couleur, Palettisation...)1 et son principe est le suivant :

Sur les 256 x 256 x 256 = 16777216 couleurs représentables par la représentation de base ou la représentation dérivée 4-2-2, une image réelle ne comporte que quelques centaines ou quelques milliers de couleurs différentes. On en choisit N (par exemple N = 256, cas des carte VGA des PC ou de la visualisation des MacIntosh des années 90, et on attribue à chacune de ces N couleurs un numéro compris en 0 et N-1. On garde en mémoire quelque part la correspondance (cardinal-> valeur des trois luminances) pour opérer la conversion inverse. On affecte à chaque point de la matrice-image la valeur du cardinal correspondant à la valeur la plus proche de sa valeur réelle.

Ces deux représentations dérivées introduisent une dégradation de l’image originale : elles ne sont pas totalement réversibles. L’une fait perdre de la résolution spatiale, l’autre de la résolution chromatique.