Facteurs affectant la qualité des images numériques

Facteurs affectant la qualité des images numériques

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Les images numériques sont généralement obtenues par numérisation (parfois également disponible à partir d'appareils photo numériques). Les facteurs qui affectent les images numériques ont de multiples facettes. En général, l'exactitude de la numérisation des images est la base pour assurer la qualité des images numériques. La numérisation est le processus de numérisation le plus courant, notamment l'utilisation de la numérisation pour la numérisation d'illustrations graphiques, de diapositives ou de tirages photographiques. Par conséquent, la qualité de la numérisation et les performances du périphérique de sortie final sont les facteurs les plus importants pour la qualité de l'image. Cet article analyse principalement les facteurs qui affectent la qualité des images numériques en termes de résolution, de profondeur de pixel, de modèle de couleur des images et de format de stockage des fichiers d’image.

Tout d'abord, la résolution

La résolution d'une image correspond au nombre de pixels par unité de longueur d'une image, qui est généralement exprimé en ppp (pixels par pouce), c'est-à-dire par le nombre de pixels par pouce. La résolution de l'image est en fait la résolution de numérisation spi (échantillons par pouce). Nous ne pouvons pas le confondre avec dpi (points par pouce). Le dpi est utilisé pour mesurer la résolution de sortie d’une imprimante laser ou d’une imageuse, ce qui indique le nombre de points par pouce. Par exemple, un agitateur d'image avec une résolution de sortie de 2450 dpi produit plus de 6 millions de points par pouce carré de surface (2450 x 2450 = 6002500). L’imprimante laser standard 300 ppp produit 90 000 points par pouce carré. Plus l'image contient de points, plus la résolution de l'image est élevée et meilleure est la qualité d'impression. Une autre métrique peu commune est le nombre de pixels x par millimètre, où x est le nombre de pixels par millimètre, tel que: reis 4 est égal à 4 plxels par millimètre, environ 102 ppi (ou spi).

Il existe également un concept, à savoir la résolution de la presse à imprimer, exprimée en lpi (ligne par pouce), c'est-à-dire combien de lignes par pouce, généralement appelé nombre de lignes de maillage, demi-teintes écran, numéro de ligne d'écran ou fréquence d'écran. La résolution de numérisation spi est directement liée à la fréquence de l'écran. Lorsqu'une image numérique est imprimée sur une imprimante ou une imageuse d'images, elle est décomposée en points similaires à ceux d'une impression conventionnelle. Le périphérique de sortie produit des points qui sont mis en œuvre en convertissant un ensemble de plus petits états activé ou désactivé, qui sont des pixels. Si le périphérique de sortie est un imageur d'images, il peut être sorti sur film et papier. Au moment de l'impression, les pixels sont combinés en une série de cellules à partir desquelles des points sont formés. Les points sont formés en activant ou désactivant les pixels dans l'unité de contrôle et en déterminant le niveau de gris.

Un pixel est un nombre d'éléments d'image carrés minuscules qui composent une image. La valeur en pixels de l'image numérique est une valeur donnée par l'ordinateur lors de la numérisation de l'image d'origine, qui représente l'information de luminosité moyenne d'un petit carré de l'original ou l'information de densité de réflexion moyenne du petit carré. Pour les images numérisées, les pixels contiennent chaque information échantillonnée telle que la couleur, l’échelle de gris, le noir ou le blanc. La taille du pixel dépend de la résolution de numérisation. Par exemple, 150 spi signifie que le scanner échantillonne 1/150 de chaque pouce; 72 spi signifie 1/72 de chaque pouce. Plus la résolution de numérisation est élevée, plus vous obtenez de détails.

Résolution de numérisation

Lorsqu'une image est numérisée à une résolution très basse, les pixels obtenus sont plus grands, les détails de l'image sont moindres, les informations de couleur exprimées sont moindres et la qualité de l'image est considérablement réduite. Par contre, si la résolution de numérisation est trop élevée, les résultats souhaités risquent de ne pas être atteints. Lorsque la résolution de numérisation est trop élevée, le fichier image numérisé devient inutilement volumineux et le traitement du protocole RIP prend beaucoup de temps. L’imprimante ne peut générer que des images comportant un nombre limité de lignes par pouce. La qualité de la sortie finale n’est donc pas nécessairement améliorée. Même si l'image numérisée est téléchargée sur le Web, le résultat est identique. Parce que la plupart des utilisateurs utilisent une résolution de 72ppi pour afficher des images sur l’affichage. En général, pour obtenir le meilleur balayage, il est recommandé de considérer la formule empirique suivante:

Numérisation d'images en couleur Pour les images en couleur ou en niveaux de gris, la résolution de numérisation appropriée est liée à la fréquence d'écran souhaitée. À propos de la fréquence d’écran, vous pouvez l’obtenir sur votre imprimante ou demander à un professionnel de l’impression. En général, les journaux sont imprimés à une fréquence d’écran de 85 lpp. La plupart des magazines lithographiques utilisent 133 lpp ou 150 lpp. Certains livres d'art imprimés sur du papier couché utilisent 200 lpp. Connaissant la fréquence de l'écran, vous pouvez utiliser la formule suivante pour calculer la fréquence de balayage:

a) Pour les fréquences d’écran de 133 lpp ou plus:

Résolution de numérisation = fréquence de l'écran × 2 × l'échelle de l'image d'origine

b) Pour les fréquences d’écran inférieures à 133 lpp:

Résolution de numérisation = fréquence de l'écran × 1,5 × l'échelle de l'image d'origine

Par exemple, si vous souhaitez numériser une image 3 × 5, la taille de reproduction est 18/5 × 6 (pouces) (120% de l'image d'origine). Si vous utilisez la fréquence d’écran de 85 lpp, vous pouvez utiliser un balayage à résolution numérisée de 153 spi (85 × 1,5 × 1,2 = 153).

Numérisation de dessins au trait en noir et blanc Les images en noir et blanc, telles que les dessins au trait, les logos et le texte, sont souvent appelées images bitmap. Ce terme est utilisé car il ne faut qu'un bit par pixel pour créer une image en noir et blanc. Dans les images en couleurs et en niveaux de gris, les dégradés de couleur et de gris masquent la bordure et mélangent l'image dans son arrière-plan. Dans les images en noir et blanc, le contraste important entre le noir et le blanc fait que l'attention de l'œil se dirige vers le contour. Les exigences de numérisation pour les dessins au trait en noir et blanc sont donc différentes de celles en couleur. Pour obtenir la meilleure résolution, la numérisation doit être aussi proche que possible de la résolution de sortie finale. Sinon, les images imprimées avec une faible résolution de numérisation apparaîtront probablement comme "dentelées".

Pour le balayage des lignes noires et blanches, la formule suivante peut être utilisée:

Résolution de numérisation = résolution de sortie × mise à l'échelle de l'image d'origine

La résolution de l’imprimante et de l’imageuse est mesurée en points par pouce (dpi), mais quelle que soit la résolution de votre périphérique de sortie, le 600 spi convient très bien à de nombreux travaux de dessin au trait. La résolution n’est de préférence pas supérieure à 1200 spi (même si la résolution de sortie est très élevée). La différence de qualité entre les images numérisées dépassant ce nombre est difficile à distinguer à l'œil nu, et le nombre excessif de lignes de balayage ne fera qu'accroître l'image pour ralentir la sortie de l'image.

En impression, pour obtenir des images numériques de haute qualité, non seulement la résolution de l'image ne peut être inférieure à 1,5 fois la fréquence de l'écran, mais la qualité de l'image dépend également du papier utilisé. L'impression avec une résolution et une fréquence d'écran maximales n'est pas toujours possible. Toutes les presses ne prennent pas en charge la sortie d'écran la plus élevée, et la plupart des papiers ne conviennent pas à l'impression haute fréquence. Par exemple, lorsque vous imprimez dans un journal à une fréquence d'écran élevée, les points sont absorbés, de sorte que trop d'encre se propage et que la qualité d'impression est très floue. Par conséquent, le papier est le facteur déterminant de la fréquence d’écran utilisée.

Deuxièmement, la profondeur de pixel

La profondeur CCD est le nombre de bits utilisés pour stocker chaque pixel (c'est-à-dire des bits), qui est également utilisé pour mesurer la résolution de l'image. La profondeur de pixel détermine le nombre de couleurs que chaque pixel de l'image en couleurs peut avoir, ou détermine le nombre de niveaux de gris que peut avoir chaque pixel de l'image en niveaux de gris. Plus le nombre de bits utilisés pour représenter un pixel est élevé, plus le pixel peut exprimer de couleurs et plus il est profond. Bien que l'image en couleur puisse être très profonde, plus le pixel est profond, plus l'espace de stockage requis est important. La profondeur de pixel est trop faible, ce qui affecte la qualité de l'image. L'image semble très rugueuse et peu naturelle.

Les bits sont les éléments de base des données numériques. Chaque bit est activé ou désactivé, généralement représenté par 1 ou 0, c'est-à-dire qu'il n'y a que deux variations. Chaque pixel de l'image numérisée a une profondeur de pixel, telle que 1 à 32 bits. L'image 1 bit est une image en noir et blanc (comme le dessin au trait noir et blanc mentionné ci-dessus). Un pixel à 2 bits comporte 4 variations (00 01 10 11), représentant une plage de couleurs allant du blanc-gris clair-gris foncé-noir.

Un pixel de 8 bits peut représenter tous les gris en 256 nuances de couleur pouvant être imprimés par des imprimantes PostScript (R) de niveau 2 et de niveau 3. Chaque pixel d'une image est représenté par trois composantes R, G et B. Si chaque pixel a une profondeur de 8 bits, chaque pixel partage une représentation de 24 bits et chaque pixel peut être l'une des 16777216 couleurs.

Lorsqu'un pixel est représenté par une valeur de 32 bits, si R, V et B sont respectivement représentés par 8 bits, les 8 bits restants sont souvent appelés bits du canal alpha. Il existe un canal alpha dans le logiciel Adobe Photoshop. Plus généralement, il existe quatre canaux de 8 bits en mode CMJN, à savoir le canal cyan, le canal magenta, le canal jaune et le canal noir.

Troisièmement, le modèle de couleur de l'image

La représentation des couleurs des différents modèles de couleurs est différente et a un effet sur les images numériques en couleurs. Voici quelques-uns des principaux modèles de description de couleurs courants.

Modèle de couleur RVB

Le rouge, le vert et le bleu sont les trois couleurs primaires de couleur, et les trois longueurs d'onde du rouge, du vert et du bleu sont la base de toutes les couleurs de la nature. La majeure partie du spectre visible peut être mélangée avec différentes proportions et intensités de lumière rouge, verte et bleue (RVB). Cela signifie que le cyan, le magenta et le jaune sont produits aux endroits où les couleurs se chevauchent. Étant donné que la synthèse de lumière de couleur RVB produit du blanc, le modèle de couleur RVB est un mode additif. Les modèles de couleurs RVB sont couramment utilisés pour l'éclairage, la vidéo et les écrans. Les systèmes tels que les couleurs produites sur l'écran ont les mêmes caractéristiques de base que les rayons produits dans la nature: les couleurs peuvent être produites en rouge, vert et bleu, qui sont à la base du modèle de couleur RVB. La plupart des scanners peuvent également utiliser le modèle de couleur RVB pour enregistrer des données à partir d'images numériques. L'écran couleur peut émettre trois types de faisceaux lumineux d'intensités différentes, de sorte que les matériaux phosphorescents recouvrant les couleurs rouge, verte et bleue à l'intérieur de l'écran émettent de la lumière, générant ainsi des couleurs. Par exemple, lorsque vous voyez du rouge dans Photoshop, l’affichage de son faisceau rouge s’allume et le faisceau rouge incite le phosphore rouge à afficher un pixel rouge à l’écran.

Dans Photoshop, lorsque vous utilisez le sélecteur de couleurs RVB, vous pouvez modifier la couleur des pixels en combinant les trois valeurs de couleur rouge, vert et bleu. Les valeurs de couleur des trois couleurs primaires vont de 0 à 255. R: 255, G: 255, B: 255 superposés pour produire du blanc, mais R: 0, G: 0, B: O superposés pour produire du noir (aucune lumière de couleur ). R: 185, G: 132, B: 234 La superposition produit la couleur indiquée.

En relation avec les connaissances précédentes sur la profondeur de pixel de l'image, 16777216 couleurs suffisent pour obtenir une image numérique parfaitement nette sur un écran connecté à un ordinateur équipé de couleurs 24 bits, bien que cela ne soit visible que dans la nature. une partie de.

Modèle de couleur CMJN

Qing, Pin et Yellow sont des couleurs secondaires, qui sont des couleurs complémentaires de rouge, de vert et de bleu. Le modèle de couleur CMJN est basé sur les caractéristiques d'absorption de la lumière de l'encre imprimée sur le papier. Lorsque de la lumière blanche est appliquée à l'encre translucide, une partie du spectre est absorbée et partiellement renvoyée vers l'œil. En théorie, les pigments cyan (C), magenta (M) et jaune (Y) purs peuvent synthétiser et absorber toutes les couleurs et produire du noir. Pour cette raison, le modèle CMJN est appelé modèle soustractif. Mais en réalité, l'encre d'impression contiendra des impuretés. Ces trois encres produisent en réalité une sorte de gris terrestre, qui doit être mélangé avec une encre noire (K) pour produire un noir véritable (utiliser K ou Bk au lieu de B permet d'éviter toute confusion avec le bleu). ). La couleur d'une impression consiste en 39% de cyan, 47% de magenta, 0% de jaune et 1% de noir (le noir absorbe toute la lumière). Cette impression reflétera 60% de rouge, 52% de vert et 99% de bleu. .

Mode couleur de laboratoire

Le modèle de couleur du laboratoire a été construit sur la base des normes internationales de mesure de la couleur développées par la Commission internationale de l'éclairage (CIE) en 1931. En 1976, ce modèle a été revisité et nommé CIELab. La conception de la couleur du laboratoire est indépendante du dispositif; quel que soit le périphérique utilisé (par exemple un moniteur, une imprimante, un ordinateur ou un scanner) pour créer ou imprimer une image, le motif de couleur produit une couleur restante. Cohérent. La couleur Lab comprend un composant psychométrique (L) et deux composants de chrominance; ces deux composants sont le composant a (du vert au rouge) et le composant b (du bleu au jaune). L'image Lab est une image à trois canaux contenant 24 (8 x 3) bits / pixel.

Vous pouvez utiliser le mode Lab pour traiter les images de CD photo, éditer séparément les valeurs de hauteur et de couleur dans les images, transférer des images entre différents systèmes et imprimer sur des imprimantes PostScript (R) de niveau 2 et de niveau 3. Pour imprimer des images de labo sur d'autres périphériques PostScript couleur, vous devez d'abord les convertir en CMYK. En général, Lab Color correspond au mode de couleur interne utilisé par Photoshop lors de la conversion entre différents modes de couleur.

Mode couleur HSB

Le HSB est basé sur la perception des couleurs par une personne, et non sur la valeur informatique RVB, ni sur le pourcentage CMJN de l'imprimante. L'œil humain croit que la couleur est composée de chromaticité, saturation et luminosité. Le modèle HSB décrit trois caractéristiques de base de la couleur:

1. Chromaticité H, sur une roue chromatique standard de 0 à 360 degrés, la teinte est mesurée par la position. En utilisation normale, la teinte est identifiée par le nom de la couleur, par exemple rouge, orange ou vert. La chrominance est basée sur la longueur d'onde de l'onde lumineuse réfléchie par l'objet ou sur la longueur d'onde de l'onde lumineuse transmise à travers l'objet.

2. Saturation S fait référence à l'intensité ou à la pureté de la couleur. La saturation fait référence à la proportion de composants de couleur dans la teinte, mesurée en pourcentage de 0% (gris) à 100% (totalement saturée). Sur la roue chromatique standard, la saturation du centre au bord augmente. La saturation est souvent appelée la couleur du travail. Plus la saturation est élevée, plus la composante grise est basse et plus l'intensité de la couleur est élevée.

3. La hauteur B, qui correspond à la luminosité relative de la couleur, est généralement mesurée en pourcentage de 0% (noir) à 100% (blanc).

Les quatre modèles de couleur ci-dessus sont plusieurs modèles souvent utilisés dans le traitement d'images. Les modèles de couleur des images sont différents, et la couleur est bien sûr différente sur l'image.

Quatrièmement, le format de stockage des images

Les formats de stockage d'images ont un impact important sur les images numériques. Le format de stockage est important pour déterminer si l'image est compressée, le nombre de couleurs qu'elle peut exprimer et la profondeur des pixels de l'image. Voici un bref aperçu de certains de nos formats de stockage courants:

*. Jpg / *. Jpeg (Groupe mixte d'experts en photographie)

*. Jpg / *. Jpeg est un format de fichier d'image 24 bits et un format de compression très efficace qui constitue un standard de compression pour les images fixes à tons continus. Son objectif initial était de transmettre une image compressée de résolution 720 × 576 à l'aide d'une ligne de communication à 64 Kbps. Avec une perte de résolution minimale, vous pouvez réduire la quantité de stockage d'images requise à 10% de la taille d'origine. En raison de son efficacité efficace en matière de compression et de normalisation, il a été largement utilisé pour la transmission de fax couleur, d'images fixes, de téléconférences, d'impression et de photos d'actualités. Mais ces données supprimées ne peuvent pas être restaurées lors de la décompression, donc *. Jpg / *. Le fichier jpeg ne convient pas pour un zoom avant et la qualité de la sortie imprimée sera affectée. Cependant, son impact sur la perte d’images graphiques n’est pas très important, un 16M (24 bits) *. Jpg / *. L'image jpeg n'est pas très différente de la photo et les non-professionnels ne peuvent même pas le dire. La même image, avec *. jpg / *. Les fichiers stockés au format JPEG sont 1/10 à 1/20 des autres types de fichiers graphiques. En général, *. Jpe / *. Le fichier jpes ne contient que quelques dizaines de ko et le nombre de couleurs peut aller jusqu'à 24 bits.

* .tif / *. tiff (format de fichier Tag Image)

* .tiff est un format de fichier graphique développé par Aldus pour les ordinateurs Macintosh. Il a d'abord été popularisé sur le Macintosh et est maintenant pris en charge par les applications d'image grand public sous Windows. Actuellement, il s'agit du format bitmap le plus utilisé sur Macintosh et PC. Il est très pratique de porter des graphiques * .tiff sur ces deux plates-formes matérielles. La plupart des scanners peuvent également générer des fichiers image au format * .tiff. Le format prend en charge jusqu'à 16 millions de couleurs. Ses caractéristiques sont les suivantes: la qualité d'image stockée est élevée, mais l'espace de stockage occupé est également très grand, la taille correspond à 10 fois l'image * .jpeg; plus le niveau d’information est fin, ce qui favorise la reproduction du ton et de la couleur d’origine. Le format est disponible sous forme compressée ou non compressée, la forme compressée utilisant le schéma de compression sans perte LZW (Lempel-Ziv-Welch). Dans PhotoShop, le format * .tiff prend en charge 24 canaux. Il s'agit du seul format de fichier capable de stocker plusieurs canaux à l'exception du format PhotoShop (* .psd et * .pdd). Le seul inconvénient est que le fichier * .tiff est très difficile à décompresser en raison de la structure variable unique de * .tiff.

*. Pcd (Kodak PhotoCD)

*. pcd est un format de fichier Photo CD développé par Kodak, qui ne peut être lu que par d'autres systèmes logiciels. Ce format est principalement utilisé pour stocker des images numérisées en couleur sur un CD-ROM, qui utilise le mode couleur YCC pour définir les couleurs de l'image. Le mode couleur Y CC est une variante du mode couleur CIE. L'espace colorimétrique CIE est une norme internationale qui définit les couleurs que tous les yeux humains peuvent observer. Les espaces colorimétriques YCC et CIE contiennent beaucoup plus de couleurs que les couleurs RGS et CMJN de l’appareil d’affichage et d’impression. Les images de photo CD sont pour la plupart de très haute qualité. Le coût de numérisation d'un rouleau de film dans des fichiers CD Photp n'est pas élevé, mais la qualité de la numérisation dépend du type de film utilisé et du niveau de fonctionnement de l'utilisateur du scanner.

*. EPS (PostScript Encapsulé)

*. Eps est un format de fichier graphique ASCII décrit dans le langage PostScript. Il peut imprimer des images graphiques de haute qualité sur une imprimante graphique PostScript, jusqu'à 32 bits. Le format est divisé en format PhotoShop EPS (Adobe Illustrator Eps) et format EPS standard, et le format EPS standard peut être divisé en format graphique et format d'image. Il est à noter que seuls les fichiers EPS au format image peuvent être ouverts dans PhotoShop. *. Le format eps se compose de deux parties: la première partie est le fichier d’image basse résolution affiché à l’écran pour la prévisualisation et le positionnement lors du traitement de l’image; la deuxième partie contient des données séparées pour chaque séparation de couleur. *. Le fichier EPS est stocké au format DCS / CMYK. Le fichier contient des données séparées de quatre couleurs CMJN, qui peuvent directement générer un maillage quadrichromique. Cependant, en plus d'être plus fiable sur les imprimantes PostScript, le format * .e ps présente un certain nombre d'inconvénients: premièrement, le format * .eps stocke les images avec une efficacité particulièrement faible; deuxièmement, le schéma de compression du format * .eps est également médiocre, généralement la même image par *. Après compression Liff de tiff, il est 3 à 4 degrés plus petit que l’image de * .eps.

*. bmp (bitmap)

*. Le format bmp est un format bitmap (bitmap) pour Windows et OS / 2. Le fichier est presque décompressé et occupe beaucoup d'espace disque. Son format de stockage des couleurs est 1, 4, 8 et 24 bits. La résolution peut également aller de 480 × 320 à 1024 × 768. Ce format est relativement stable dans l’environnement Windows et est pris en charge par le logiciel de traitement d’images dans les environnements DOS et Windows. Par conséquent, ce format est un format largement utilisé dans les applications actuelles. Cependant, l’inconvénient est que le fichier de format est relativement volumineux et qu’il ne peut donc être appliqué qu’à une seule machine et n’est pas bien accueilli par le réseau.

Ce qui précède est le format de stockage du fichier image. En ce qui concerne le stockage de l'image, la taille de l'image est également liée au stockage de l'image. Les deux concepts suivants de taille d'image sont introduits ici: l'un est la taille physique de l'image, c'est-à-dire la hauteur et la largeur. Pour les images numériques, il est généralement exprimé en pixels au lieu de pouces ou de millimètres. Cependant, dans une mise en page terminée, la taille de l'image est généralement exprimée en pouces. L'autre fait référence à la taille du fichier image, c'est-à-dire au nombre d'octets (octets ou mégaoctets). Cela implique la résolution, la profondeur de pixel et la taille maximale de l'image. Nous pouvons calculer la taille de fichier d'une image numérique en utilisant la formule suivante: (largeur de pixel × hauteur de pixel) × (profondeur de pixel 8)

Ceci calcule le nombre d'octets dans le fichier. En divisant le nombre d'octets par 1024, on obtient kilo-octets. Si vous divisez par 1024, vous obtenez des mégaoctets. Par exemple, une image numérique en mode couleur RVB 24 bits avec une largeur de pixel de 459 pixels et une hauteur en pixels de 612 pixels, la taille du fichier est de 823 Ko:

(459 × 612) × (24 8) = 842724 octets ÷ 1024 = 823K