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Les formats de fichiers de la photographie numérique
Une image numérique est composée d'une juxtaposition de carrés élémentaires colorés appelés pixels. Grâce aux trois couleurs de base, rouge, vert, bleu ou RVB on obtient le système additif, la somme des trois donnant le blanc. Et pour une photo, plus il y aura de pixels, plus l'image sera riche en détails. Lorsque le nombre de pixels est insuffisant, ceux-ci apparaissent sous forme d'escalier, on parle alors de pixellisation de la photo.
Le nombre de pixels enregistrés lors de la prise de vue est une donnée fixe. Lors de la reproduction l'image sur un support, ces pixels seront à répartir sur l'ensemble de la surface de cette image. Si on double la taille de l'image reproduite, le nombre de pixel étant constant, la résolution de l'image sera plus faible. Prenons un exemple. Si un fichier contient 1000 pixels en x, on disposera sur l'image reproduite de :
100 pixels/cm si l'image fait 10 cm de large
50 pixels/cm si l'image fait 20 cm de large d'où une qualité moindre.
Donc, plus le nombre de pixels est élevé, plus l'image est riche en détails. Cela est très intéressant mais pose certains problèmes par ailleurs. En effet, plus la quantité d'information et donc la taille du fichier à mémoriser augmente plus les photos prennent de l'espace sur les cartes mémoires. Ainsi le nombre de photos stockées diminuent. Par ailleurs, le temps d'enregistrement de la photo sur la carte mémoire étant lui aussi dépendant du volume d'informations à stocker, il tend à augmenter. Il faut alors envisager de compresser (réduire) le poids de ces images et pour cela il existe différentes solutions pour l'enregistrement du format des photos.
Sur tous les nouveaux appareils photo numériques seuls les formats RAW et JPEG (ou JPEG seulement pour les appareils photos bon marché) sont proposés. Par contre les programmes de traitement d'image sur ordinateur en offrent d'autres qui sont, ou non, utilisés dans la chaîne graphique.
* TIFF est le format classique des imprimeurs (sans compression ou avec compression LZW, et si possible avec "ordre des bytes pour Mac").
* GIF est un format pour les images qui n’ont pas de nuances, par exemple des graphiques ou des dessins avec des lignes de couleurs franches. Il ne faut pas l’utiliser pour des photos en couleurs.
* BMP (IBM et Microsoft) fonctionne pour les photos s'il est enregistré en 24 bits. Il n'est pas utilisé par les imprimeurs, car il ne permet pas le CMJN (mais il est possible de faire la conversion en TIFF).
* PNG (format libre) est un bon format légèrement compressé, donc un peu plus léger en mémoire. Il n'est pas non plus utilisé par les imprimeurs, car il ne permet pas le CMJN.
* EPS est un format vectoriel utilisé par de nombreux programmes de dessin et de mise en page. Il est largement répandu dans la chaîne graphique même s'il est lourd.
III-1 - Le format RAW
Le format Raw, comme son nom l’indique est un format "brut", du moins c’est ce que l’on peut en déduire de son appellation qui délivrent directement les données issues du capteur (CCD ou autre). Cependant, pour être exploitable ces données doivent être interprétées afin d'accéder aux informations rouge, vert, bleu qui vont reconstituées l'image en couleurs. Un logiciel spécifique et propre à chaque marque permet de réaliser cette opération.
En effet, le format Raw est un format propriétaire, ce qui signifie qu’il est différent pour chaque fabricant et voir même pour chaque appareil photo chez un même fabricant. De plus, c’est un format fermé.
La particularité du format Raw tient au fait qu'il enregistre les informations données par le capteur sans les traiter (bien qu’il apparaisse que certains appareils appliquent une compression sans perte avant enregistrement sur la carte mémoire). De ce fait, "Vue les différences entre les diverses technologies, il paraît difficile d’avoir un format "standard", en gardant les informations issues du capteur inchangées". Ce point se vérifie aisément en comparant sur différents appareils, les informations à la sortie de leur capteur, informations enregistrées au format Raw.
Comparons un Fuji 6800 utilisant la technologie Super CCD, et un Canon EOS 20D utilisant la technologie CCD.
Ces deux appareils génèrent des fichiers RAW avec une extension différente : *.CRW pour Canon et *.RAF pour Fuji.
L’information enregistrée dans le cas du Fuji est une quantité de lumière arrivant sur des surfaces octogonales pour les fichiers *.RAF et une quantité de lumière arrivant sur des surfaces carrées pour les fichiers *.CRW. La description et le traitement appliqué à ces formats, sont alors très différents.
Pour les fichiers de Canon, une simple interpolation de la couleur est nécessaire pour avoir un fichier image exploitable, tandis que pour le fichier de Fuji, il faut passer par une étape supplémentaire qui est l’interpolation des pixels pour avoir une image matricielle.
Cette différence de traitement peut également se rencontrer au sein d’une même marque. Par exemple, les fichiers issus du Nikon D70 et du Nikon D1X ont la même extension, pourtant l’un comporte des pixels carrés et l’autre de pixels rectangulaires. Les fichiers RAW issus de ces 2 appareils seront donc différents. Les informations enregistrées par le format RAW sont généralement codées sur 12 ou 14 bits. Cela signifie que pour chaque pixel de l’image, on aura entre 4096 et 16384 valeurs de rouge, de vert et de bleu possible.
Le principal problème posé par le format RAW actuellement est son manque d’interopérabilité et son archivage incertain. En effet, il existe de nombreux types de fichier RAW, tous étant des formats propriétaires. Les fabricants se souciant peu de la mise à jour de leurs logiciels pour leur matériel ancien, certains fichiers RAW risquent de ne plus plus pouvoir être gérés par les nouveaux logiciels.
III-2 - Le format TIFF
Le Tag(ged) Image File Format généralement abrégé TIFF est un format de fichier pour image numérique. Il a été développé par Microsoft et mis au point en 1987 par la société Aldus (appartenant désormais à Adobe System). Le format TIFF permet de stocker des images bitmap sans perdition de qualité et indépendamment des plates formes ou des périphériques utilisés (Device-Independant Bitmap, noté DIB). Le revers de la médaille c'est que le poids de ces fichiers est très importants.
Conçu pour permettre l’utilisation des fichiers images provenant notamment des numériseurs, le format TIFF est devenu l’un des standards de fait concernant l’échange de fichiers images entre différentes plates-formes en mode matriciel.
Il supporte de nombreux codages des pixels, de 1 à 64 bits par pixel et permet de stocker des images dans de nombreux espaces colorimétriques : noir et blanc, monochrome, en couleurs réelles ainsi que des images indexées, faisant usage d'une palette de couleurs. Il supporte aussi le RVB, le YCbCr, le CMJN et le CIELab. Il supporte de nombreuses informations additionnelles sur les couleurs utiles à la calibration colorimétrique comme la correction gamma afin de pouvoir être vu de manière assez proche sur des systèmes différents. Il supporte le stockage d'image par bloc, et aussi de multiples images par fichier, des images alternatives en basse résolution, ou encore des annotations sous forme de courbes et de texte.
III.2.1 Structure du format
Le principe du format TIFF consiste à définir des balises décrivant les caractéristiques de l'image. Les balises permettent de stocker des informations concernant aussi bien les dimensions de l'image, le nombre de couleurs utilisées, le type de compression, ou bien la correction gamma. La description de l'image par balise permet la programmation de logiciels permettant d'enregistrer au format TIFF. En contrepartie, la multiplicité des options proposées est telle que nombre de lecteurs d'images supportant le format Tiff ne les intègrent pas toutes, si bien qu'il arrive qu'une image enregistrée au format Tiff ne soit pas lisible sous un autre lecteur.
III.2.2 Compression
Il existe 6 modes de compression des données pour le format TIFF :
* Le codage direct, c'est-à-dire sans aucune compression, qui s'applique aux images à 1, 2, 4, 8, 24 bits par pixel
* Le codage LZW
* Le codage de Huffman
* Le codage Packed Bits
* Le codage FAX Group 3.
* Le codage FAX Group 4
III.2.3 Le TIFF des appareils photos
Les appareils photo numériques proposent le TIFF comme format d’enregistrement car il permet d’obtenir des images sans aucune compression. Après l’interpolation colorimétrique et l’application des autres réglages effectué par l’appareil, chaque pixel de l’image est constitué de trois composantes RVB, codés sur 8 bits soit un octet (c'est-à-dire 256 niveaux de rouge, vert et bleu). Pour chaque pixel, on a donc 3 octets.
Dans le cas d’une image de 8 megapixels on aura :
3 x 8 000 000 = 24 000 000 octets
Or 1Ko = 1024 octets et 1Mo = 1024 Ko
On divise donc 2 fois par 1024 et on obtient une image d’environ 22.9 Mo
Le format TIFF offre des images d’excellente qualité, mais le poids des fichiers générés est très important.
III-3 - Le format JPEG
Parler de format JPEG est un abus de langage car en réalité le format de fichier embarquant un flux codé en JPEG est appelé JFIF (JPEG File Interchange Format, soit en français Format d’échange de fichiers JPEG). Par déformation seul le terme de" fichier JPEG" est couramment utilisé. Ce format a fait l'objet de nombreux accords entre les intervenants de l'image numérique. Et pour cette raison que le JPEG est l'un des formats actuels le plus adopté.
La compression JPEG est une compression destructive (avec perte d'informations) mais, pour peu que l'on ne dépasse pas un certain niveau de compression, la qualité globale reste excellente. En effet, un de ces points forts de ce format est que son taux de compression est réglable. Un compromis doit cependant être fait entre le taux de compression et la qualité de l’image compressée. Dans sa compression la plus faible, les informations perdues sont des informations qui ne sont pas perceptible dans la plupart des cas par l’œil humain. Pour des taux de compression élevés, des artefacts de compression apparaissent alors sous forme de "pavés".
Le fichier JFIF est calculé à partir des données issues du capteur après interpolation, applications des différents réglages et après compression JPEG. L’image JPEG enregistrée par l’appareil photo possède 8 bits par couche soit 256 valeurs pour chaque couleur de chaque pixel.
Sources :
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Une image numérique est composée d'une juxtaposition de carrés élémentaires colorés appelés pixels. Grâce aux trois couleurs de base, rouge, vert, bleu ou RVB on obtient le système additif, la somme des trois donnant le blanc. Et pour une photo, plus il y aura de pixels, plus l'image sera riche en détails. Lorsque le nombre de pixels est insuffisant, ceux-ci apparaissent sous forme d'escalier, on parle alors de pixellisation de la photo.
Le nombre de pixels enregistrés lors de la prise de vue est une donnée fixe. Lors de la reproduction l'image sur un support, ces pixels seront à répartir sur l'ensemble de la surface de cette image. Si on double la taille de l'image reproduite, le nombre de pixel étant constant, la résolution de l'image sera plus faible. Prenons un exemple. Si un fichier contient 1000 pixels en x, on disposera sur l'image reproduite de :
100 pixels/cm si l'image fait 10 cm de large
50 pixels/cm si l'image fait 20 cm de large d'où une qualité moindre.
Donc, plus le nombre de pixels est élevé, plus l'image est riche en détails. Cela est très intéressant mais pose certains problèmes par ailleurs. En effet, plus la quantité d'information et donc la taille du fichier à mémoriser augmente plus les photos prennent de l'espace sur les cartes mémoires. Ainsi le nombre de photos stockées diminuent. Par ailleurs, le temps d'enregistrement de la photo sur la carte mémoire étant lui aussi dépendant du volume d'informations à stocker, il tend à augmenter. Il faut alors envisager de compresser (réduire) le poids de ces images et pour cela il existe différentes solutions pour l'enregistrement du format des photos.
Sur tous les nouveaux appareils photo numériques seuls les formats RAW et JPEG (ou JPEG seulement pour les appareils photos bon marché) sont proposés. Par contre les programmes de traitement d'image sur ordinateur en offrent d'autres qui sont, ou non, utilisés dans la chaîne graphique.
* TIFF est le format classique des imprimeurs (sans compression ou avec compression LZW, et si possible avec "ordre des bytes pour Mac").
* GIF est un format pour les images qui n’ont pas de nuances, par exemple des graphiques ou des dessins avec des lignes de couleurs franches. Il ne faut pas l’utiliser pour des photos en couleurs.
* BMP (IBM et Microsoft) fonctionne pour les photos s'il est enregistré en 24 bits. Il n'est pas utilisé par les imprimeurs, car il ne permet pas le CMJN (mais il est possible de faire la conversion en TIFF).
* PNG (format libre) est un bon format légèrement compressé, donc un peu plus léger en mémoire. Il n'est pas non plus utilisé par les imprimeurs, car il ne permet pas le CMJN.
* EPS est un format vectoriel utilisé par de nombreux programmes de dessin et de mise en page. Il est largement répandu dans la chaîne graphique même s'il est lourd.
III-1 - Le format RAW
Le format Raw, comme son nom l’indique est un format "brut", du moins c’est ce que l’on peut en déduire de son appellation qui délivrent directement les données issues du capteur (CCD ou autre). Cependant, pour être exploitable ces données doivent être interprétées afin d'accéder aux informations rouge, vert, bleu qui vont reconstituées l'image en couleurs. Un logiciel spécifique et propre à chaque marque permet de réaliser cette opération.
En effet, le format Raw est un format propriétaire, ce qui signifie qu’il est différent pour chaque fabricant et voir même pour chaque appareil photo chez un même fabricant. De plus, c’est un format fermé.
La particularité du format Raw tient au fait qu'il enregistre les informations données par le capteur sans les traiter (bien qu’il apparaisse que certains appareils appliquent une compression sans perte avant enregistrement sur la carte mémoire). De ce fait, "Vue les différences entre les diverses technologies, il paraît difficile d’avoir un format "standard", en gardant les informations issues du capteur inchangées". Ce point se vérifie aisément en comparant sur différents appareils, les informations à la sortie de leur capteur, informations enregistrées au format Raw.
Comparons un Fuji 6800 utilisant la technologie Super CCD, et un Canon EOS 20D utilisant la technologie CCD.
Ces deux appareils génèrent des fichiers RAW avec une extension différente : *.CRW pour Canon et *.RAF pour Fuji.
L’information enregistrée dans le cas du Fuji est une quantité de lumière arrivant sur des surfaces octogonales pour les fichiers *.RAF et une quantité de lumière arrivant sur des surfaces carrées pour les fichiers *.CRW. La description et le traitement appliqué à ces formats, sont alors très différents.
Pour les fichiers de Canon, une simple interpolation de la couleur est nécessaire pour avoir un fichier image exploitable, tandis que pour le fichier de Fuji, il faut passer par une étape supplémentaire qui est l’interpolation des pixels pour avoir une image matricielle.
Cette différence de traitement peut également se rencontrer au sein d’une même marque. Par exemple, les fichiers issus du Nikon D70 et du Nikon D1X ont la même extension, pourtant l’un comporte des pixels carrés et l’autre de pixels rectangulaires. Les fichiers RAW issus de ces 2 appareils seront donc différents. Les informations enregistrées par le format RAW sont généralement codées sur 12 ou 14 bits. Cela signifie que pour chaque pixel de l’image, on aura entre 4096 et 16384 valeurs de rouge, de vert et de bleu possible.
Le principal problème posé par le format RAW actuellement est son manque d’interopérabilité et son archivage incertain. En effet, il existe de nombreux types de fichier RAW, tous étant des formats propriétaires. Les fabricants se souciant peu de la mise à jour de leurs logiciels pour leur matériel ancien, certains fichiers RAW risquent de ne plus plus pouvoir être gérés par les nouveaux logiciels.
III-2 - Le format TIFF
Le Tag(ged) Image File Format généralement abrégé TIFF est un format de fichier pour image numérique. Il a été développé par Microsoft et mis au point en 1987 par la société Aldus (appartenant désormais à Adobe System). Le format TIFF permet de stocker des images bitmap sans perdition de qualité et indépendamment des plates formes ou des périphériques utilisés (Device-Independant Bitmap, noté DIB). Le revers de la médaille c'est que le poids de ces fichiers est très importants.
Conçu pour permettre l’utilisation des fichiers images provenant notamment des numériseurs, le format TIFF est devenu l’un des standards de fait concernant l’échange de fichiers images entre différentes plates-formes en mode matriciel.
Il supporte de nombreux codages des pixels, de 1 à 64 bits par pixel et permet de stocker des images dans de nombreux espaces colorimétriques : noir et blanc, monochrome, en couleurs réelles ainsi que des images indexées, faisant usage d'une palette de couleurs. Il supporte aussi le RVB, le YCbCr, le CMJN et le CIELab. Il supporte de nombreuses informations additionnelles sur les couleurs utiles à la calibration colorimétrique comme la correction gamma afin de pouvoir être vu de manière assez proche sur des systèmes différents. Il supporte le stockage d'image par bloc, et aussi de multiples images par fichier, des images alternatives en basse résolution, ou encore des annotations sous forme de courbes et de texte.
III.2.1 Structure du format
Le principe du format TIFF consiste à définir des balises décrivant les caractéristiques de l'image. Les balises permettent de stocker des informations concernant aussi bien les dimensions de l'image, le nombre de couleurs utilisées, le type de compression, ou bien la correction gamma. La description de l'image par balise permet la programmation de logiciels permettant d'enregistrer au format TIFF. En contrepartie, la multiplicité des options proposées est telle que nombre de lecteurs d'images supportant le format Tiff ne les intègrent pas toutes, si bien qu'il arrive qu'une image enregistrée au format Tiff ne soit pas lisible sous un autre lecteur.
III.2.2 Compression
Il existe 6 modes de compression des données pour le format TIFF :
* Le codage direct, c'est-à-dire sans aucune compression, qui s'applique aux images à 1, 2, 4, 8, 24 bits par pixel
* Le codage LZW
* Le codage de Huffman
* Le codage Packed Bits
* Le codage FAX Group 3.
* Le codage FAX Group 4
III.2.3 Le TIFF des appareils photos
Les appareils photo numériques proposent le TIFF comme format d’enregistrement car il permet d’obtenir des images sans aucune compression. Après l’interpolation colorimétrique et l’application des autres réglages effectué par l’appareil, chaque pixel de l’image est constitué de trois composantes RVB, codés sur 8 bits soit un octet (c'est-à-dire 256 niveaux de rouge, vert et bleu). Pour chaque pixel, on a donc 3 octets.
Dans le cas d’une image de 8 megapixels on aura :
3 x 8 000 000 = 24 000 000 octets
Or 1Ko = 1024 octets et 1Mo = 1024 Ko
On divise donc 2 fois par 1024 et on obtient une image d’environ 22.9 Mo
Le format TIFF offre des images d’excellente qualité, mais le poids des fichiers générés est très important.
III-3 - Le format JPEG
Parler de format JPEG est un abus de langage car en réalité le format de fichier embarquant un flux codé en JPEG est appelé JFIF (JPEG File Interchange Format, soit en français Format d’échange de fichiers JPEG). Par déformation seul le terme de" fichier JPEG" est couramment utilisé. Ce format a fait l'objet de nombreux accords entre les intervenants de l'image numérique. Et pour cette raison que le JPEG est l'un des formats actuels le plus adopté.
La compression JPEG est une compression destructive (avec perte d'informations) mais, pour peu que l'on ne dépasse pas un certain niveau de compression, la qualité globale reste excellente. En effet, un de ces points forts de ce format est que son taux de compression est réglable. Un compromis doit cependant être fait entre le taux de compression et la qualité de l’image compressée. Dans sa compression la plus faible, les informations perdues sont des informations qui ne sont pas perceptible dans la plupart des cas par l’œil humain. Pour des taux de compression élevés, des artefacts de compression apparaissent alors sous forme de "pavés".
Le fichier JFIF est calculé à partir des données issues du capteur après interpolation, applications des différents réglages et après compression JPEG. L’image JPEG enregistrée par l’appareil photo possède 8 bits par couche soit 256 valeurs pour chaque couleur de chaque pixel.
Sources :
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