Images numériques et stockage optique

 

 

Disque optique (CD)

I. Images numériques

1. Définition

Une image numérique est une image acquise, créée, traitée par un système de numérisation (appareil photo, scanner etc…). Elle est stockée en langage binaire sur système de stockage (mémoire, disque optique etc…).

Remarque : Une image de synthèse est créée sur logiciel.

 

2. Pixels

Une image numérique est subdivisée en cases, appelées pixels (contraction de l'anglais «Â picture élément »).

Remarque : Un pixel est le plus petit élément constitutif de l'image. Une image est dite pixellisée si les pixels sont apparents.

Image de bonne résolution

Image pixélisée

La qualité d'une image dépend de sa résolution, c'est-à-dire du nombre de pixels par unité de longueur. Plus ce nombre est élevé, moins l'image est pixellisée.

 

Exemple

Une image «4608x3456» (ou «16MP») contient 4608 pixels en largeur et 3456 en hauteur, soit 4608x3456=15,95x106 pixels (16 mégapixels).

 

3. Codage d'une image numérique

Ecran de smarphone vu au microscope optique

Chaque pixel est codé par un nombre binaire.

*    Pour une image en niveaux de gris, le nombre binaire est associé à une des nuances d'une palette allant du blanc au noir. Par exemple, si chaque pixel est codé par un octet, l’image peut contenir 28=256 niveaux de gris.

*    Pour une image en couleurs, un nombre binaire est associé à chaque nuance de rouge, de vert et de bleu, les couleurs primaires de la synthèse additive des couleurs. On parle alors de codage RVB.

Exemple : Dans le codage RVB 24 bits (ou «couleurs vraies»), chaque couleur primaire est codée par un octet. Un pixel est donc codé par 3 octets. Il existe 28=256 nombres binaires possibles (numérotés de 0 à 255), pour décrire chaque couleur. Il y a donc 256x256x256=17 millions de couleurs possibles.

Conclusion : Une image numérique est un tableau de nombres: chaque pixel est codé par un nombre binaire qui correspond à un niveau de gris, ou par trois nombres correspondant à une nuance de rouge, de vert et de bleu pour les couleurs (codage RVB).

Remarque : Traiter une image numérique à l'aide d'un logiciel revient à modifier la valeur des nombres du tableau codant l'image.

 

 

II. Lecture optique

1. Supports du stockage optique

Définition : On appelle stockage optique la technologie consistant à écrire et à lire des informations en utilisant des phénomènes optiques.

Les disques optiques, comme le CD (Compact Disc), le CD-ROM, le DVD (Digital Versatile Disc) ou le disque Blu-ray, sont les supports du stockage optique. Les informations (musique, vidéos, etc.) qu'ils contiennent sont codées en langage binaire, c'est-à-dire par une succession de bits, et inscrites sur une piste disposée en spirale. Les bits sont matérialisés de façon à créer un contraste optique (creux et plats pour les disques préenregistrés).

Détail d’un CD

 

 

2. Lecture optique

Pour lire l'information inscrite sur le disque optique, on exploite deux propriétés de la lumière: la réflexion et les interférences entre deux lumières monochromatiques de même longueur d'onde.

 

Principe de fonctionnement

Un faisceau laser incident est concentré sur le disque et parcourt une piste. Il est réfléchi par la surface métallique recouvrant la piste et est capté par le détecteur.

*    Lorsque le faisceau laser parcourt un creux ou un plat, le faisceau incident est réfléchi et l'intensité de la lumière réfléchie est constante.

*    Lorsque le faisceau passe d'un creux à un plat (et inversement), le faisceau réfléchi par le creux et celui réfléchi par le plat sont en opposition de phase et interfèrent de manière destructive.

La réflexion de la lumière sur un creux ou un plat code le bit «0», tandis que la variation d'intensité de la lumière due aux interférences destructives correspond au bit «1».

 

3. Capacités de stockage

Définition : La capacité de stockage d'un disque est égale au nombre d'informations binaires qu'il peut contenir.

Remarque : A cause de la diffraction le faisceau du laser n'est pas ponctuel ; c'est une tache de diamètre d proportionnel à la longueur d'onde λ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbbjxAHXgarmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCG4uz3bqefqvATv2CG4uz3bIuV1wyUbqee0evGueE0jxyaibaieYdf9irVeeu0dXdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqaaeaadaabauaaaOqaaiabeU7aSbaa@3980@  de la lumière dans le vide. De ce fait, la capacité de stockage est d'autant plus élevée que la longueur d'onde λ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbbjxAHXgarmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCG4uz3bqefqvATv2CG4uz3bIuV1wyUbqee0evGueE0jxyaibaieYdf9irVeeu0dXdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqaaeaadaabauaaaOqaaiabeU7aSbaa@3980@  du laser qui lit le disque optique est petite.

Type

CD

DVD

Blu-ray Disc

Longueur d’onde

λ=780nm MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbbjxAHXgarmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCG4uz3bqefqvATv2CG4uz3bIuV1wyUbqee0evGueE0jxyaibaieYdf9irVeeu0dXdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqaaeaadaabauaaaOqaaiabeU7aSjabg2da9iaaiEdacaaI4aGaaGimaiaaysW7caWGUbGaamyBaaaa@4035@

λ=650nm MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbbjxAHXgarmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCG4uz3bqefqvATv2CG4uz3bIuV1wyUbqee0evGueE0jxyaibaieYdf9irVeeu0dXdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqaaeaadaabauaaaOqaaiabeU7aSjabg2da9iaaiAdacaaI1aGaaGimaiaaysW7caWGUbGaamyBaaaa@4031@

λ=405nm MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbbjxAHXgarmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCG4uz3bqefqvATv2CG4uz3bIuV1wyUbqee0evGueE0jxyaibaieYdf9irVeeu0dXdh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqaaeaadaabauaaaOqaaiabeU7aSjabg2da9iaaisdacaaIWaGaaGynaiaaysW7caWGUbGaamyBaaaa@402F@

Capacité :

0,7 Go

4,7 Go

25 Go

 

Remarque : Certaines technologies exploitent plusieurs couches dans le même disque, augmentant ainsi la capacité de stockage.