TS32 Caractéristiques d une image numérique

FICHE 1
Fiche à destination des enseignants
TS 32
Caractéristiques d'une image numérique
|Type d'activité |Activité documentaire |
| |Notions et contenus du programme |Compétences exigibles du |
| |de Terminale S |programme de Terminale S |
| | | |
| |Caractéristiques d'une image |Associer un tableau de |
| |numérique : pixellisation, codage|nombres à une image |
| |RVB et niveaux de gris. |numérique. |
| |Compétences préambule du cycle terminal |
| | |
| |Démarche scientifique |
| |Mettre en ?uvre un raisonnement |
| |Mobiliser ses connaissances |
| |Présenter la démarche suivie |
| | |
| |Approche expérimentale |
| |Faire preuve d'initiative |
| |Compétences sur « Extraire et exploiter » |
| | |
| |Exploiter |
| |Modélisation |
| |Traitement numérique des équations |
|Commentaires sur|Cette activité illustre le thème |
|l'exercice |« AGIR » |
|proposé |Transmettre et stocker l'information |
| |et le sous thème |
| |Images numériques |
| |en classe de terminale S. |
|Conditions de | |
|mise en ?uvre |Durée : 1h |
|Pré requis | |
| |(1ère S) Synthèse additive des couleurs |
|Remarques | |
| |Pour illustrer l'activité, il est vivement conseillé de |
| |projeter les différentes photos et d'utiliser devant les |
| |élèves le logiciel de traitement d'images choisi et |
| |éventuellement un logiciel d'enseignement permettant de |
| |transformer une image en couleur en une image en nuance de |
| |gris. |
FICHE 2 Texte à distribuer aux élèves TS 32
Caractéristiques d'une image numérique
Document 1 Jordan et Amelle, lycéens en Terminale S et en sortie scolaire dans les
Alpes, veulent envoyer à leurs correspondants à l'étranger, via internet,
l'une de leurs photos numériques. Ils choisissent la photo donnée ci
dessous : Avant d'envoyer leur image, ils décident de l'étudier. Ils ouvrent alors un
logiciel de traitement d'images et commencent par grossir la cime de la
montagne. Ils obtiennent le zoom suivant :
Question 1 Comment l'image est-elle formée sur l'écran ? En déduire une définition du
pixel (abréviation de l'anglais PICture ELement) et de la pixellisation.
Document 2 Désirant modifier, avec un logiciel de traitement d'images, certaines
couleurs, ils réalisent un zoom de leur image et cliquent sur l'icône « sélecteur de couleurs »
puis sur un pixel coloré. Ils sélectionnent alors l'onglet « modifier les couleurs »
. Apparaît alors sur l'écran, la fenêtre suivante : [pic] En déplaçant le curseur sur l'échelle des couleurs, ils découvrent que les
valeurs du rouge, du vert et du bleu sont modifiés et que ces valeurs
varient entre 0 et 255.
Question 2 a) A partir de quelles couleurs les couleurs des images numériques sont-
elles codées ? En déduire la synthèse des couleurs mise en jeu. b) Compléter le schéma ci-contre correspondant à la superposition de
faisceaux rouge, vert et bleu de même intensité lumineuse :
c) A quoi correspondent, pour le rouge, les valeurs 0 et 255 ?
d) Avec le codage utilisé par le logiciel de traitement d'images, combien
de couleurs est-il possible d'obtenir ? Document 3
Jordan et Amelle veulent vérifier leurs connaissances acquises en Première
S en testant certaines couleurs. Pour cela, ils imposent à un pixel les
codages donnés à la question 3.
Question 3 Compléter le tableau suivant : |Codage (R,V,B) |couleur obtenue |
|(255,255,255) | |
|(255,0,0) | |
|(0,255,0) | |
|(0,0,255) | |
|(255,255,0) | |
|(255,0,255) | |
|(0,255,255) | |
|(0,0,0) | |
Document 4
Désirant maintenant donner un effet rétro à leur photo, les deux lycéens
veulent afficher leur photo en noir et blanc en utilisant des niveaux de
gris. Dans un premier temps, sur le logiciel de traitement d'images, ils
créent différentes teintes de gris pour comprendre comment le gris peut-
être obtenu. Ils obtiennent alors les résultats suivants : |Codage (R,V,B) |couleur obtenue |
|(50,50,50) |gris foncé |
|(128,128,128) |gris moyen |
|(210,210,210) |gris clair | Question 4 A partir des résultats précédents, indiquer à quelle condition on peut
obtenir du gris. Ce résultat est-il en accord avec le codage du blanc et du
noir ? Document 5
Les deux lycéens utilisent ensuite plusieurs logiciels pour visualiser leur
photo en nuance de gris. Ils se rendent alors comptent que, selon les
logiciels utilisés, la photo n'est pas exactement la même. Ils recherchent
alors sur internet comment est réalisée une nuance de gris. Ils découvrent
que l'?il humain perçoit les couleurs rouge, verte et bleue avec des
clartés différentes. Le vert paraît plus clair que le rouge qui lui-même
paraît plus clair que le bleu. Pour rendre compte de cette sensation, la
Commission Internationale de l'Eclairage (C.I.E.) préconise deux méthodes
de conversion des couleurs en nuance de gris. Dans sa recommandation 709 concernant les couleurs « vraies » ou
naturelles, elle conseille d'utiliser la formule :
VG = 0,21 VR + 0,72 VV + 0,07 VB Dans sa recommandation 601 concernant les couleurs non linéaires elle
conseille plutôt d'utiliser la formule :
VG = 0,30 VR + 0,59 VV + 0,11 VB . VG : valeur du codage des composantes rouge, verte et du bleue du
pixel dans l'image en nuance de gris.
. VR : valeur du codage de la composante rouge du pixel dans l'image en
couleur
. VV : valeur du codage de la composante verte du pixel dans l'image en
couleur
. VB : valeur du codage de la composante bleue du pixel dans l'image en
couleur
Dans les salles de sciences physiques de leur établissement, les deux
lycéens ont à leur disposition un logiciel d'enseignement permettant de
transformer une image en couleur en une image en nuance de gris. Ils l'ont
donc utilisé pour visualiser leur photo en nuance de gris mais ils
souhaitent savoir quelle recommandation de la C.I.E. a été suivie. Pour
cela, ils disposent de l'image numérique de la figure de la question 2.b.
qu'ils ont modifiée en nuance de gris dans le logiciel. Ils étudient alors
cette image sur le logiciel de traitements d'images. Ils obtiennent alors les résultats suivants : | |Codage (R,V,B) |
|Gris correspondant au rouge dans |(77,77,77) |
|l'image en couleur | |
|Gris correspondant au vert dans |(150,150,150) |
|l'image en couleur | |
|Gris correspondant au bleu dans |(28,28,28) |
|l'image en couleur | |
Question 5 Quelle recommandation respecte ce logiciel ? (Justifier) Préciser, avec
cette recommandation, le codage d'un pixel gris correspondant à la couleur
jaune (255,255,0).
Document 6
Impressionné par le travail des deux lycéens, leur professeur de sciences
physiques leur propose un défi :
« Etes-vous capables d'associer une image numérique à un tableau de nombres
donnant le codage RVB de chaque pixel ?
Pour vous faciliter la tâche, vous n'étudierez pas la totalité de l'image
numérique car le nombre de pixels est trop important mais seulement la
partie à l'intérieur de l'encadré blanc.
Bien