Formats et représentation des images

Denis Dréano
INFO2-05

Formats et représentation des images

Objectifs cantonaux : O2.4.

Cours complet sur la plateforme Runestone de Cédric Donner : Formats d’images.

Après les nombres, le texte, on s’intéresse maintenant à la manière dont les ordinateurs codent des images en binaire, pour pouvoir les stocker en mémoire et sur les supports de stockage.

Images matricielles et vectorielles

▷ Définition — Deux façons de représenter une image

  • Image matricielle : on superpose une grille à l’image. Chaque case de la grille (un pixel) reçoit une couleur. L’image est décrite par la suite des codes de couleur de tous les pixels, lus de gauche à droite et de haut en bas — comme un texte.
  • Image vectorielle : l’image est décrite par des paramètres mathématiques (coordonnées, rayons, courbes) plutôt que par des pixels. Un cercle, par exemple, se décrit par les coordonnées de son centre et un rayon.

! Remarque

Une image vectorielle peut être agrandie sans perte de qualité (on recalcule les courbes à chaque taille), mais nécessite plus de calcul pour être affichée. Une image matricielle affiche directement les pixels mémorisés, mais devient floue ou « pixellisée » si on l’agrandit trop. Les photographies sont toujours matricielles ; les logos et icônes sont souvent vectoriels (formats SVG).

Définition et résolution d’une image

▷ Définition — Définition vs résolution

  • Définition : le nombre de pixels qui composent l’image (largeur × hauteur). Ex. une image 1920 × 1080 pixels est dite « Full HD ».
  • Résolution : le nombre de pixels par unité de longueur (en points par pouce, PPP, ou dots per inch, DPI). Pour une définition fixée, agrandir l’image physique diminue sa résolution — les mêmes pixels sont répartis sur une plus grande surface.

! Erreur fréquente

Dans le langage courant, on confond souvent « définition » et « résolution ». Une image imprimée en plus grand format (par ex. un poster A0) ne perd pas sa définition (le nombre de pixels ne change pas), mais perd de sa résolution (moins de pixels par centimètre).

Codage des couleurs

Chaque pixel est codé sur un certain nombre de bits, appelé profondeur de couleur. Plus elle est grande, plus les couleurs peuvent être fidèles, mais plus l’image occupe de place.

▷ À retenir — Palettes de couleurs courantes

  • 1 bit : noir / blanc uniquement
  • 8 bits : 256 niveaux (nuances de gris ou palette indexée)
  • 24 bits (RGB) : 3 octets par pixel — un octet pour chacune des composantes rouge, vert, bleu (synthèse additive)
  • 32 bits (RGBA) : comme le RGB, avec un octet supplémentaire pour la transparence (canal alpha)
→ Exemple — coder un pixel en RGB

Un pixel codé en RGB 24 bits par les trois octets 01111001 11010101 01100010 correspond aux composantes décimales rouge = 121, vert = 213, bleu = 98 — une teinte de vert. Chaque composante est un nombre entre 0 et 255 (soit \(2^8\) valeurs possibles par octet).

Taille d’un fichier image non compressé

◈ Formule — Taille d’une image non compressée 

taille (en bits) = définition (nb de pixels) × profondeur de couleur (bits/pixel)

Deux paramètres seulement : le nombre de pixels et le nombre de bits utilisés pour coder chaque pixel. On suppose ici que tous les pixels sont codés sur le même nombre de bits (codage « naïf », sans compression — les formats comme le JPEG compriment l’image et ne suivent pas cette formule directement).

→ Exemple — taille d’une photo 4K

Un appareil photo prend des images non compressées au format 4K (3840 × 2160 pixels) en RGB 24 bits. Quelle est la taille de l’image ?

  1. Nombre de pixels : \(3840 \times 2160 = 8\,294\,400\) px
  2. Chaque pixel occupe 24 bits = 3 octets
  3. Taille : \(8\,294\,400 \times 3 \approx 24.9\) Mo

Formats de fichiers image

Le format d’une image ne dépend pas de ses dimensions, mais de la façon dont les données sont organisées dans le fichier — avec ou sans compression, en matriciel ou en vectoriel.

▷ À retenir — Formats d’images courants

  • BMP — matriciel, non compressé, format historique (Windows). Fichiers volumineux.
  • PNG — matriciel, compressé sans perte, gère la transparence. Souvent utilisé pour les logos, captures d’écran.
  • JPEG (JPG) — matriciel, compressé avec perte, adapté aux photographies. Fichiers plus légers que le BMP/PNG au prix d’une perte de qualité.
  • GIF — matriciel, palette de couleurs limitée, permet de courtes animations.
  • SVG — vectoriel, léger, agrandissable sans perte de qualité. Adapté aux icônes et logos, pas aux photographies.
  • RAW — matriciel, brut et non compressé, utilisé par les appareils photo professionnels pour un traitement ultérieur poussé.

Devoir donné par Cédric

Terminer les exercices de représentation et de formats d’images (calculs de taille de fichier, conversions RGB ↔︎ hexadécimal, association formats / descriptions).