SNT — Sciences Numériques et Technologie
La photographie numérique
Pixels, résolution, compression, métadonnées, retouche d'image
Résumé synthétiqueFiche en 5 sectionsQuiz de 10 questionsGratuit, sans pub
Résumé
Derrière chaque photo de smartphone se cache un nombre : une image numérique n'est qu'une grille de pixels, chacun étant une couleur codée en chiffres. En codage RVB (Rouge, Vert, Bleu), chaque composante tient sur 8 bits (valeurs de $0$ à $255$), soit 24 bits par pixel et plus de 16 millions de couleurs. La définition d'une image se compte en pixels (largeur × hauteur), et la résolution d'impression en ppp (pixels par pouce). La taille d'un fichier non compressé vaut largeur × hauteur × nombre d'octets par pixel — d'où le besoin de compression : sans perte (PNG) ou avec perte (JPEG), cette dernière allégeant le fichier au prix de la qualité. Les métadonnées EXIF enregistrent date, appareil, réglages et parfois la position GPS. Et la retouche pose une vraie question : peut-on encore croire une image ?
Zoome à fond sur une photo : elle se décompose en petits carrés colorés, les pixels (de l'anglais picture element). Chaque pixel porte une couleur, codée par des nombres. Le plus courant est le codage RVB : on mélange trois lumières — Rouge, Vert, Bleu — chacune dosée de $0$ à $255$.
Chaque pixel est une couleur codée en RVB : 3 composantes de 8 bits (0 à 255), soit 24 bits par pixel.
- Pixel (picture element) : le plus petit élément d'une image numérique.
- Codage RVB : chaque composante Rouge, Vert, Bleu est codée sur 8 bits (valeurs de $0$ à $255$).
- Profondeur de couleur : $3 \times 8 = 24$ bits par pixel, soit plus de 16 millions de couleurs.
- Niveaux de gris : chaque pixel sur 8 bits ($256$ nuances, du noir au blanc).
- Noir et blanc pur : chaque pixel sur 1 bit ($0$ = noir, $1$ = blanc).
Exemple
Le pixel $(255, 0, 0)$ est rouge pur : rouge à fond, vert et bleu éteints. Le pixel $(255, 255, 255)$ est blanc (les trois lumières au maximum), et $(0, 0, 0)$ est noir (tout éteint).
Piège à éviter
En RVB, le blanc s'obtient en allumant les trois lumières à fond, et le noir en les éteignant — c'est une synthèse additive de lumière, contraire au mélange de peinture où superposer les couleurs assombrit.
Deux mots souvent confondus : la définition (combien de pixels en tout) et la résolution (combien de pixels par pouce à l'impression). De ces nombres découle la taille du fichier, que l'on sait calculer directement.
- Définition : nombre total de pixels, soit largeur × hauteur (ex. : $1920 \times 1080$).
- Résolution d'impression : nombre de pixels par pouce (ppp ou dpi), souvent 300 ppp pour imprimer net.
- Taille non compressée $=$ largeur × hauteur × nombre d'octets par pixel.
- En RVB, un pixel occupe 3 octets (un par composante).
- Plus la définition est grande, plus l'image est détaillée… et plus le fichier est lourd.
Exemple
Une image $1920 \times 1080$ en RVB non compressée : $1920 \times 1080 = 2\,073\,600$ pixels, $\times 3$ octets $\approx 6{,}2$ millions d'octets, soit environ 6 Mo. C'est pourquoi on compresse presque toujours les photos.
Piège à éviter
Ne confonds pas définition (nombre total de pixels) et résolution (pixels par pouce). Une même image peut être imprimée petite et nette (haute résolution) ou grande et floue (basse résolution) : c'est la densité de pixels qui change.
Une photo non compressée est énorme. La compression réduit la taille du fichier, selon deux philosophies opposées : la compression sans perte garde l'image intacte, la compression avec perte sacrifie des détails invisibles (ou presque) pour gagner beaucoup de place.
- Sans perte (PNG) : réduit la taille sans altérer la qualité ; l'image d'origine est récupérable.
- Avec perte (JPEG) : réduit fortement la taille mais dégrade l'image de façon irréversible.
- Le taux de compression JPEG est réglable : plus on compresse, plus on perd en qualité.
- JPEG est inadapté au texte et aux aplats de couleur (artefacts visibles autour des contours).
- PNG est préférable pour les logos, schémas et images avec transparence.
Exemple
Une photo de paysage en JPEG pèse 10 fois moins qu'en non compressé, sans différence visible à l'œil. Mais une capture d'écran de texte enregistrée en JPEG devient floue autour des lettres : ici, le PNG est bien meilleur.
Piège à éviter
Ré-enregistrer plusieurs fois un JPEG dégrade l'image à chaque fois : les pertes s'accumulent et ne se récupèrent jamais. Le PNG, lui, peut être ré-enregistré sans perte. « Avec perte » signifie vraiment irréversible.
Une photo contient bien plus que l'image : un bloc de métadonnées EXIF y enregistre les circonstances de la prise de vue. Pratique pour s'organiser, mais parfois indiscret, car ces données voyagent avec le fichier.
- Métadonnées EXIF : date, heure, modèle d'appareil, réglages (ISO, ouverture, vitesse).
- Données GPS dans les EXIF : la localisation exacte de la prise de vue.
- Elles sont enregistrées automatiquement par l'appareil, souvent à l'insu de l'utilisateur.
- Utiles pour classer et rechercher ses photos (par date, par lieu).
- Elles peuvent être supprimées avant de partager une image, pour protéger sa vie privée.
Exemple
Tu publies une photo prise dans ton jardin : ses métadonnées GPS indiquent les coordonnées précises de ta maison. Quelqu'un peut les lire et savoir où tu habites, sans que tu l'aies dit.
Piège à éviter
Partager une photo « brute », c'est souvent partager ses coordonnées GPS cachées. Beaucoup de réseaux retirent ces données, mais pas tous : penser qu'« une image ne dit rien d'autre que ce qu'on voit » est une idée reçue risquée.
Le numérique rend la modification d'une image facile et indétectable. Recadrer ou améliorer une photo est banal, mais la même technologie permet de falsifier la réalité : la frontière entre retouche et manipulation est devenue floue.
- Retouche : recadrage, filtres, correction des couleurs, montage (assembler plusieurs images).
- Manipulation : modifier le contenu pour tromper (fake news, deepfakes).
- Image du corps : retouches dans la publicité qui imposent des canons irréalistes.
- Droit à l'image : on ne peut pas diffuser la photo d'une personne sans son consentement.
- Esprit critique : une image n'est plus une preuve ; il faut vérifier sa source.
Exemple
Un deepfake peut faire « dire » à une personne célèbre des propos qu'elle n'a jamais tenus, avec un réalisme troublant. Sans vérifier la source, on peut être trompé — d'où l'importance de croiser les informations.
Piège à éviter
« Une photo, ça ne ment pas » est aujourd'hui faux : toute image peut être retouchée ou générée. Et publier la photo de quelqu'un sans son accord est interdit (droit à l'image), même si elle te paraît anodine.
Quiz - La photographie numérique
10 questions
S'entraîner
Articles utiles
Questions fréquentes
Les points clés à retenir sur La photographie numérique, extraits du quiz de révision.
Un pixel est :
Réponse :
Le plus petit élément d'une image numérique
Le pixel (picture element) est le plus petit élément d'une image numérique. Chaque pixel porte une seule couleur, codée par des nombres (par exemple en RVB).
En codage RVB, combien de bits sont utilisés par pixel ?
Réponse :
24 bits
En RVB, chaque composante (Rouge, Vert, Bleu) est codée sur 8 bits, soit $3 \times 8 = 24$ bits par pixel. Cela permet plus de 16 millions de couleurs.
Combien de couleurs différentes peut-on coder en RVB 24 bits ?
Réponse :
16 777 216
En 24 bits, on obtient $2^{24} = 16\,777\,216$ couleurs, soit plus de 16 millions. Chaque composante prenant $256$ valeurs, cela fait $256 \times 256 \times 256$.
Le format JPEG utilise une compression :
Réponse :
Avec perte
Le JPEG compresse avec perte : il supprime des informations pour alléger fortement le fichier, ce qui dégrade l'image de façon irréversible. Le PNG, lui, est sans perte.