1. A propos du cours

1. Auteur : Lycée Saint-Joseph
2. Type : Cours NSI
3. Langue : Français
4. Licence : Ressource pédagogique

2. Courte description du cours

Cours sur la représentation numérique des images pour la spécialité NSI. Couvre les images bitmap, la numérisation, les pixels, les modèles de couleur RVBA et la compression d'images.

3. Longue description du cours

Ce cours de Numérique et Sciences Informatiques (NSI) propose une exploration approfondie de la représentation numérique des images, un domaine fondamental en informatique. Le document commence par une introduction aux concepts de base de l'imagerie numérique, en distinguant les deux grandes familles d'images : les images bitmap (matricielles) et les images vectorielles.

La première partie du cours se concentre sur les images bitmap, qui constituent la majorité des images utilisées en informatique. Les étudiants découvrent le concept fondamental de pixel (picture element), l'unité de base d'une image numérique. Le cours explique en détail le processus de numérisation d'une image, qui comprend deux étapes essentielles : l'échantillonnage spatial (discrétisation en pixels) et la quantification (attribution de valeurs numériques aux couleurs).

Une section importante est consacrée aux différents modèles de couleur utilisés en informatique. Le cours présente le modèle RVBA (Rouge, Vert, Bleu, Alpha), standard dans l'affichage numérique, en expliquant le rôle de chaque composante. Le canal alpha, responsable de la transparence, est particulièrement détaillé avec des exemples concrets de son utilisation. Les étudiants apprennent également les modèles niveaux de gris et les images binaires (noir et blanc).

Le cours aborde la notion cruciale de profondeur de couleur, qui détermine le nombre de couleurs différentes pouvant être représentées. Les différentes profondeurs standards sont expliquées : 1 bit (binaire), 8 bits (niveaux de gris ou couleurs indexées), 24 bits (true color - 16,7 millions de couleurs) et 32 bits (true color avec canal alpha). Des calculs concrets montrent comment déterminer la quantité de mémoire nécessaire pour stocker une image selon ses dimensions et sa profondeur de couleur.

La résolution d'image constitue un autre point fondamental du cours. Les étudiants apprennent à distinguer la résolution spatiale (nombre de pixels) de la résolution en couleur (profondeur de bits). Le document explique l'impact de la résolution sur la qualité visuelle et la taille des fichiers, avec des exemples comparatifs.

Le cours présente ensuite les principaux formats de fichiers image et leurs caractéristiques. Les formats sans perte comme PNG et BMP sont comparés aux formats avec perte comme JPEG. Le fonctionnement de la compression JPEG est expliqué en détail, incluant les étapes de transformation en fréquences, quantification et codage entropique. Les avantages et inconvénients de chaque format sont discutés en fonction des cas d'usage.

Une partie technique importante est dédiée à la manipulation algorithmique des images. Les étudiants découvrent comment accéder et modifier les valeurs des pixels par programme. Des algorithmes de base sont présentés : conversion en niveaux de gris, négatif d'image, ajustement de luminosité et de contraste. Chaque algorithme est accompagné d'explications mathématiques et d'exemples de code.

Le cours aborde également les opérations de voisinage et les filtres simples. Les étudiants apprennent le principe des noyaux de convolution pour appliquer des effets comme le flou, la détection de contours ou l'accentuation. Des exemples concrets montrent l'impact de différents noyaux sur une image.

La dernière partie du cours traite des images vectorielles et de leurs différences fondamentales avec les images bitmap. Le document explique le principe de représentation par formes géométriques et équations mathématiques, ainsi que les avantages en termes de redimensionnement sans perte de qualité.

Des exercices pratiques et des études de cas complètent le cours théorique, permettant aux étudiants de mettre en œuvre les concepts appris. Des projets concrets comme la création d'un programme de traitement d'images basique ou l'analyse comparative de différents formats de fichiers renforcent la compréhension des notions abordées.

Ce cours du Lycée Saint-Joseph constitue ainsi une base solide pour comprendre les enjeux techniques de la représentation numérique des images, essentielle dans de nombreux domaines de l'informatique moderne, du traitement d'image à la synthèse 3D en passant par le développement web et mobile.

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