Thème 7
Activité 3 - Connectée

Les images en noir et blanc et en nuances de gris

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Introduction
Pendant les premières décennies du développement de la photographie, toutes les photographies étaient en nuances de gris. Bien que les technologies développées depuis permettent de faire des photographies en couleurs, on peut parfois préférer un rendu en nuances de gris pour des raisons esthétiques.

Capacités
    Traiter par programme une image pour la transformer en agissant sur les trois composantes de ses pixels.
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Comment peut-on obtenir une image en nuances de gris ou en noir et blanc à partir d'une image en couleurs ?
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Documents

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Doc. 1
Synthèse additive des couleurs

Les couleurs que nous percevons proviennent de la superposition d'une infinité de lumières colorées qui constituent la lumière reçue par nos yeux. Cette superposition porte le nom de synthèse additive des couleurs et permet de distinguer les objets les uns des autres selon la lumière qu'ils font parvenir à nos yeux.

En imagerie numérique, ce phénomène est mis à profit en superposant trois composantes rouge, verte et bleue. En jouant sur les nuances de ces trois composantes, il est possible de restituer un très grand nombre de couleurs.

cercle chromatique
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Doc. 2
Codage des couleurs

Dans une image, chaque pixel contient l'information qui décrit sa couleur. Cette information peut être codée de différentes manières. On considère le codage RVB, pour Rouge Vert Bleu (ou RGB, pour Red Green Blue, en anglais).

Dans le codage RVB, les pixels sont codés selon trois composantes : le rouge, le vert et le bleu. Chaque composante est décrite par 8 bits et peut prendre 28, soit 256 valeurs comprises entre 0 et 255.

Par exemple, le pixel codé par (0, 255, 255) ne comporte pas de composante rouge et possède des composantes bleues et vertes au maximum. Il s'agit d'un pixel cyan.

cube chromatique
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Doc. 3
Logiciel PhotoFiltre

Placeholder pour outils photofiltreoutils photofiltre
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Le logiciel PhotoFiltre est un logiciel libre permettant l'édition d'images. La fonctionnalité « Niveau de gris » permet d'obtenir une image en nuances de gris à partir d'une image en couleurs. Cette option se trouve dans « Filtre » puis « Couleur ». L'outil « Pipette » permet de récupérer le codage numérique de la couleur d'un pixel donné.

Placeholder pour Logiciel PhotoFiltreLogiciel PhotoFiltre
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Doc. 4
Algorithme Python et nuances de gris

Le script Python ci-dessous utilise un certain nombre de fonctions :
  • la fonction getpixel((i,j)) renvoie les informations du pixel situé sur la colonne i et la ligne j dans le système RVB ;
  • la fonction round() renvoie le nombre entier le plus proche du nombre spécifié, par exemple round(5.3) donne 5 ;
  • la fonction putpixel((i,j), (a,b,c)) donne au pixel (i,j) la couleur de code (a,b,c) ;
  • la fonction show() permet d'afficher l'image obtenue.

from PIL import Image

image = Image.open("nom_de_votre_image.jpg")

width, height = image.size

for x in range(width) :
   for x in range(height) :
   rouge, vert, bleu = image.getpixel((x,y))
   moyenne = round((rouge+vert+bleu)/3)
   image.putpixel((x,y),(moyenne, moyenne, moyenne))

image.show()
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Questions

Retrouvez un questionnement différencié sur le
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1. Doc. 2. Se rendre sur pour tester les différents codes de couleurs (255, 215, 0) et (192, 192, 192). Quelles sont ces couleurs ?

2. Choisir une image à traiter et la sauvegarder dans le même dossier que le code Python à télécharger du Doc. 4. Lancer le programme et expliquer à quoi il sert.

3. Sur cette même image, réaliser le traitement « Niveau de gris » du Doc. 3 avec PhotoFiltre et comparer les rendus.

4. À l'aide de l'outil « Pipette », préciser comment sont codés les pixels gris de l'image.

5. Pour obtenir une image exclusivement en noir et blanc, on peut utiliser l'option « Bichromie » dans les réglages de PhotoFiltre. Tester et préciser à quoi sert le seuil demandé.

6. Télécharger le nouveau code Python sur ce et le compléter pour réaliser le même traitement que PhotoFiltre.

7.
Bilan
Expliquer la méthode employée par l'algorithme permettant d'obtenir une image en nuances de gris et en noir et blanc à partir d'une image en couleurs.
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