1. Du capteur à l'écran : une matrice de pixels
À l'arrière du boîtier photo, le capteur CMOS est une matrice (une grille) comportant des millions d'éléments photosensibles microscopiques : les pixels (contraction de « picture elements »). Chaque pixel convertit la lumière reçue en signal électrique, puis en nombre.
Pixel : plus petit élément d'une image numérique. Une image est un tableau de pixels, chacun codé par un ou plusieurs nombres représentant sa couleur ou son niveau de gris.
Pixellisation : découpage de l'image en pixels. Plus les pixels sont nombreux et petits, plus l'image est fine ; si l'on agrandit trop, on voit les « carrés ».
Définition : nombre total de pixels (ex. 4 000 × 3 000 = 12 millions de pixels = 12 Mpx). La résolution d'impression exprime la densité de pixels par unité de longueur (ex. 300 ppp pour le print de qualité).
- Capteur : devant chaque élément photosensible, un micro-filtre coloré rouge, vert ou bleu (mosaïque de Bayer) mesure l'une des trois composantes.
- Écran : chaque pixel est formé de trois sous-pixels rouge, vert et bleu dont la luminosité varie ; à distance de lecture normale, l'œil fusionne les trois en une seule couleur perçue.
2. La synthèse additive RVB
Système RVB (rouge, vert, bleu) : toute couleur d'écran est obtenue en additionnant des lumières rouge, verte et bleue en proportions variables.
- Rouge + Vert = Jaune
- Rouge + Bleu = Magenta
- Vert + Bleu = Cyan
- Rouge + Vert + Bleu = Blanc
- Aucune lumière = Noir
Illustrer expérimentalement le système RVB :
- 1. Dans le studio plongé dans le noir, superposer les faisceaux de trois projecteurs (ou lampes torches + filtres gélatine) rouge, vert et bleu sur un écran blanc.
- 2. Observer les couleurs obtenues deux à deux (jaune, magenta, cyan) puis avec les trois faisceaux (blanc).
- 3. Variante logicielle : dans un logiciel de retouche, créer des calques R, V et B en mode de fusion « éclaircir » et observer les synthèses.
- 4. Comparer avec les encres d'imprimerie (cyan, magenta, jaune) qui fonctionnent en synthèse soustractive : ne pas confondre les deux systèmes.
Vigilance métier : l'écran fonctionne en RVB (synthèse additive), l'imprimante en CMJN (synthèse soustractive). Une image préparée pour l'écran doit être convertie avant impression, sinon les couleurs imprimées diffèrent de celles perçues à l'écran.
3. Codage des couleurs et taille d'une image
Codage RVB 8 bits par canal (« 24 bits ») : chaque pixel est codé par trois nombres entiers entre 0 et 255 (un par canal R, V, B). 8 bits = 1 octet par canal, donc 3 octets par pixel. Exemple : (255 ; 0 ; 0) = rouge pur ; (255 ; 255 ; 255) = blanc ; (0 ; 0 ; 0) = noir.
Codage en niveaux de gris : un seul nombre par pixel (0 = noir à 255 = blanc) : 1 octet par pixel.
Taille du fichier (non compressé) = nombre de pixels × nombre d'octets par pixel
Rappels : 8 bits = 1 octet ; 1 ko = 1 000 octets (en usage informatique courant) ; 1 Mo = 106 octets ; 1 Go = 109 octets.
Exemple résolu — Photo du boîtier 12 Mpx : une image de 4 000 × 3 000 pixels codée en RVB 24 bits (3 octets/pixel), sans compression. Quelle est sa taille ?
Nombre de pixels : 4 000 × 3 000 = 12 000 000 = 12 × 106 pixels.
Taille : 12 × 106 × 3 = 36 × 106 octets = 36 Mo.
En niveaux de gris (1 octet/pixel), la même image n'occuperait que 12 Mo.
Exemple résolu — Visuel pour écran Full HD : 1 920 × 1 080 = 2 073 600 pixels ≈ 2,07 Mpx. En RVB 24 bits : taille ≈ 2 073 600 × 3 ≈ 6,2 × 106 octets = 6,2 Mo. La compression JPEG réduit fortement cette taille (souvent d'un facteur 10) au prix d'une perte de qualité.
Mesures et incertitudes / présentation des résultats : une taille de fichier se donne avec une unité adaptée (ko, Mo, Go) et un nombre raisonnable de chiffres significatifs : écrire « 36 Mo » plutôt que « 36 000 000 octets exactement ». Vérifier toujours la cohérence : pixels × octets/pixel = octets.