{{ Navnet på det digitale billede betegner ethvert billede ( tegning , ikon , fotografi osv.), Der er erhvervet , oprettet , behandlet og gemt i binær form :
Den består af en matrix ( tabel ) af punkter med flere dimensioner, hvor hver dimension repræsenterer en rumlig dimension (højde, bredde, dybde), tidsmæssig (varighed) eller anden (for eksempel et niveau af opløsning).
2D-billederI tilfælde af to-dimensionelle billeder (den mest almindelige) kaldes punkterne pixels . Fra matematikens synspunkt betragtes billedet som en funktion , hvor inputverset betragtes som en rumlig position, output-singleton som en kodning.
Denne type billede er velegnet til visning på en computerskærm (også pixelorienteret); på den anden side er det ikke særlig velegnet til udskrivning , fordi opløsningen på computerskærme, generelt 72 til 96 dpi ("prikker pr. tomme", på engelske prikker pr. tomme eller dpi ) er meget lavere end den, printerne når, ved minus 600 dpi i dag. Hvis det udskrevne billede ikke har en høj opløsning, vil det være mere eller mindre sløret eller vise synlige firkantede pixels.
2D + t-billeder (video), 3D-billeder, billeder i flere opløsningerDisse tilfælde er en generalisering af 2D-sagen, den yderligere dimension repræsenterer henholdsvis tid, en rumlig dimension eller en opløsningskala.
Fra et matematisk synspunkt er det en funktion af in .
Stereoskopiske billederDette er et specielt tilfælde, hvor man arbejder med par af billeder, hvor sidstnævnte kan være af en hvilken som helst af de foregående typer.
Der er mange slags stereoskopiske billeder og endnu flere måder at se dem på i lettelse, men kodningen, der anbefales af internationale stereoskopiske organisationer , kaldes "jps" , det vil sige et jpg-format, hvor de to venstre og højre visninger sidestilles i den samme fil, oftest 2.048 × 768, hvor hver af de to visninger er indskrevet i et rektangel 1.024 × 768 og, hvis dets formatforhold er ikke 4/3, kompletteres hver visning i dette rektangel med to symmetriske sorte bånd, enten øverst og nederst eller til venstre og til højre.
Princippet er at repræsentere billedets data ved hjælp af geometriske formler, der kan beskrives fra et matematisk synspunkt . Dette betyder, at i stedet for at huske en mosaik af elementære punkter lagres rækkefølgen af operationer, der fører til plottet. For eksempel kan en tegning huskes af computeren som "en linje trukket mellem punkterne (x 1 , y 1 ) og (x 2 , y 2 )", derefter "en cirkel trukket fra midten (x 3 , y 3 ) og radius 30 i rødt ”.
Fordelen ved denne type billeder er muligheden for at forstørre det på ubestemt tid uden at miste den oprindelige kvalitet samt et lille fodaftryk. Den foretrukne anvendelse af denne type billeder vedrører diagrammer, der kan genereres med visse CAD- software (Computer Aided Drawing) såsom AutoCAD eller CATIA . Denne type billede bruges også til Flash- animationer , der bruges på Internettet til oprettelse af reklamebannere, introduktion af websteder , endda komplette websteder.
Da aktuelle billedvisningsorganer såsom computerskærme primært er afhængige af rasterbilleder, skal vektorbeskrivelser (filer) først konverteres til rasterbeskrivelser, før de vises som billeder.
Rasterbilleder defineres også af deres definition og opløsning .
Den definition af et billede er defineret ved det antal point komponere det. I et digitalt billede svarer dette til antallet af pixels, der udgør billedet i højden (lodret akse) og i bredden (vandret akse): 200 pixels med 450 pixels, for eksempel forkortet "200 × 450".
Den opløsning af et billede er defineret af et antal pixels per længdeenhed af strukturen der skal digitaliseres (konventionelt i dpi ). Denne parameter er defineret under digitalisering (passage af billedet i binær form ) og afhænger hovedsageligt af egenskaberne ved det materiale, der anvendes under digitaliseringen. Jo større antal pixels pr. Længde enhed af strukturen, der skal digitaliseres, jo større er mængden af information, der beskriver denne struktur, og jo højere opløsning. Opløsningen af et digitalt billede definerer billedets detaljeringsgrad. Jo højere opløsning, jo bedre gengivelse.
Men for den samme billeddimension, jo højere opløsning, jo større antal pixels udgør billedet. Antallet af pixels er proportionalt med opløsningens firkant i betragtning af billedets todimensionelle natur: hvis opløsningen ganges med to, multipliceres antallet af pixels med fire. Forøgelse af opløsningen kan resultere i længere visnings- og udskrivningstider og føre til for stor fil med billedet og overdreven hukommelsesplads.
Der er flere computerfarvekodningstilstande , den mest anvendte til håndtering af billeder er det røde, grønne, blå ( RGB eller RGB - rødgrønblå ) farveområde . Dette rum er baseret på en additiv syntese af farver, det vil sige at blandingen af de tre komponenter R, G og B ved deres maksimale værdi giver hvidt, ligesom lys . Blandingen af disse tre farver i forskellige proportioner gør det muligt at gengive en stor del af det synlige spektrum på skærmen uden at skulle specificere et væld af lysfrekvenser.
Der er andre måder at repræsentere farver på:
Farvebitmaps kan repræsenteres enten af et billede, hvor pixelværdien er en lineær kombination af værdierne for de tre farvekomponenter eller af tre billeder, der hver repræsenterer en farvekomponent. I det første tilfælde skelnes der generelt , afhængigt af antallet af bits (elementær informationsenhed, der kan tage to forskellige værdier) til lagring af en pixelfarve, følgende forskellige typer billeder:
Dette er et vildledende navn, fordi den digitale verden (endelig, begrænset) ikke fuldt ud kan redegøre for (uendelig) virkelighed. Farvekodningen udføres på tre byte , hvor hver byte repræsenterer værdien af en farvekomponent med et heltal fra 0 til 255. Disse tre værdier koder generelt farven i RGB-rummet. Antallet af forskellige farver, der kan repræsenteres på denne måde, er 256 × 256 × 256 muligheder eller ca. 16,7 millioner farver. Da forskellen i skygge mellem to meget tætte, men forskellige farver i denne gengivelsesmetode næsten er umærkelig for det menneskelige øje, betragtes det bekvemt, at dette system tillader en nøjagtig gengivelse af farverne, hvorfor vi taler om "ægte farver" .
R | V | B | Farve |
---|---|---|---|
0 | 0 | 0 | sort |
255 | 0 | 0 | rød |
0 | 255 | 0 | grøn |
0 | 0 | 255 | blå |
128 | 128 | 128 | mellemgrå |
255 | 255 | 255 | hvid |
Bitmaps baseret på denne repræsentation kan hurtigt optage betydelig lagerplads, hvor hver pixel kræver tre byte for at kode sin farve.
For at reducere pladsen optaget af farveoplysningerne bruger vi en farvepalet "knyttet" til billedet. Vi taler derefter om indekserede farver: den værdi, der er knyttet til en pixel, formidler ikke længere den effektive farve af pixelen, men henviser til den post, der svarer til denne værdi i en tabel (eller palette) af farver kaldet opslagstabel eller LUT på engelsk , hvor vi har den fuldstændige repræsentation af den betragtede farve.
Afhængig af antallet af farver, der er til stede i billedet, er det således muligt at spare en betydelig mængde plads: i praksis anses det for at 256 farver blandt de 16 millioner 24-bit farver er tilstrækkelige. For at kode dem vil vi derfor have en palette, der optager 24 bit × 256 poster eller 3 × 256 bytes, og billedets pixels vil blive associeret med indekser kodet på en byte. Optagelsen af et sådant billede er derfor 1 byte pr. Pixel plus LUT, som repræsenterer lidt mere end en tredjedel af det rum, der optages af et 24-bit farvebillede (jo mere billedet indeholder pixels, jo større er forstærkningsområdet vigtigt , grænsen er en tredjedel af det rum, der er optaget af det ægte farvebillede).
En anden eksisterende metode består i at dispensere med en palette og direkte kodning af de tre farver ved hjælp af en byte: hver farvekomponent er kodet på to bits, den resterende bit kan bruges til enten at styre flere farver på en af komponenterne eller til at styre pixel gennemsigtighed. Med denne metode opnår man bitmapbilleder med en farvekodning, der effektivt er begrænset til 8 bit, selvom rækkevidden af mulige farver er meget lille sammenlignet med den, der tilbydes af metoden ved hjælp af en palet.
I tilfælde af indekserede farvebilleder er det muligt at specificere, at pixels, der bruger en af farverne i paletten, ikke vises, når billeddata læses. Denne gennemsigtighedsegenskab er meget brugt (og nyttig) til websidebilleder , så baggrundsfarven på billedet ikke forhindrer visning af sidebaggrunden.
Her koder vi kun niveauet for lysintensitet, generelt på en byte (256 værdier). Efter konvention repræsenterer nulværdien sort (nul lysintensitet) og værdien 255 hvid (maksimal lysintensitet):
000 | 008 | 016 | 024 | 032 | 040 | 048 | 056 | 064 | 072 | 080 | 088 | 096 | 104 | 112 | 120 | 128 | 136 | 144 | 152 | 160 | 168 | 176 | 184 | 192 | 200 | 208 | 216 | 224 | 232 | 240 | 248 | 255 |
Denne proces bruges ofte til at gengive sorte og hvide fotos eller tekst under visse betingelser (ved brug af et filter til at blødgøre konturer for glattere tegn).
Denne kodning af simpel lysintensitet bruges også til kodning af farvebilleder: billedet er repræsenteret af tre billeder af lysintensitet, som hver er placeret i en særskilt komponent i farveområdet (for eksempel intensitet af rød, grøn og blå).
En ekstra kanal, kaldet en alfakanal , kan tildeles et billede , der definerer graden af gennemsigtighed af billedet. Dette er en kanal, der ligner traditionelle kanaler, der definerer farvekomponenterne, kodet på et fast antal bits pr. Pixel (normalt 8 eller 16). Gennemsigtigheden af en pixel skaleres således lineært fra fuld opacitet til gennemsigtighed.
Andre originale formater blev brugt:
Et billedformat er en computerrepræsentation af billedet associeret med information om, hvordan billedet er kodet, og muligvis vejledning i, hvordan man dekoder og manipulerer det.
De fleste formater består af en overskrift, der indeholder attributter (billeddimensioner, kodningstype, LUT osv.), Efterfulgt af data (selve billedet). Struktureringen af attributter og data er forskellig for hvert billedformat.
Derudover inkluderer de nuværende formater ofte et metadataområde ( metadata på engelsk), der bruges til at specificere oplysninger om billedet, såsom:
Disse metadata bruges f.eks. I vid udstrækning i Exif- formatet (udvidelse af JPEG- formatet ), som er det format, der er mest brugt i digitale kameraer .
Nogle forholdsregler for billedformater:
Type (matrix / vektor) |
data kompression |
Antal understøttede farver |
Progressivt display |
Animation | Gennemsigtighed | |
Jpeg | matrix | Ja, justerbar (tabsfri) |
16,1 millioner | Ja | Ingen | Ingen |
JPEG2000 | matrix | Ja, med eller uden tab |
4,4 mia | Ja | Ja | Ja |
GIF | matrix | Ja, tabsfri |
256 max (palle) | Ja | Ja | Ja |
PNG | matrix | Ja, tabsfri |
Palleteret (256 farver eller mindre) eller 16 millioner |
Ja | Ingen | Ja (Alpha-lag) |
TIFF | matrix | Kompression eller ikke med eller uden tab |
fra sort / hvid til 16 millioner | Ingen | Ingen | Ja (Alpha-lag) |
SVG | vektor | mulig kompression | 16 millioner | * Ikke anvendelig * | Ja | Ja (af natur) |
TIFF-formatet betragtes som et proprietært format, hvor patentet kontrolleres af firmaet Aldus, der fusionerede med Adobe i 1994.
Tidligere var GIF-formatet underlagt Unisys-patentet kontrolleret af CompuServe- firmaet , så det var et proprietært format. Men Unisys patenter er udløbet. Dette format er derfor siden blevet et royaltyfrit format.
I et forsøg på at håndhæve copyright (i Frankrig) og copyright (i næsten alle andre lande) er der teknikker til digital mærkning af et billede. Disse teknikker, som vi kalder fingeraftryk, bruges mere og mere. Aftrykket formodes at holde bevis for billedets oprindelse i form af en synlig eller usynlig signatur, som skal modstå de behandlinger, der kan anvendes på billedet. Dette "vandmærke" kan udføres efter to metoder, der generelt betegnes med samme vandmærkeudtryk .
Denne teknik består i at integrere en indikation på billedet, for eksempel organisationen eller forfatteren, som billedet tilhører, for at afskrække pirater fra at bruge det. Ulempen ved denne metode er, at det er meget let at fjerne denne type tatovering med et billedbehandlingsværktøj, da tatoveringen er synlig.
Denne teknik består i at skjule vandmærket i billeddataene. Denne tilgang har den fordel, at den ikke hindrer læsningen af billedet af den enkle tilskuer, mens den tillader let identifikation. Forfatteren får en yderligere fordel: Den mulige uopmærksomme hacker vil ikke blive fristet til at trække eller ændre signaturen; jo mere forsætlig pirat vil se hans ulovlige aktivitet gjort lidt vanskeligere eller let beviselig (ved blotte tilstedeværelsen af tatoveringen).