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Vous êtes ici : Accueil > Technique > Mémoires > Les formats de fichiers de la photographie numérique Révision : 13 Avril 2006  
Les formats de fichiers de la photographie numérique
 
             Arnauld FONTAINE & Charles SENNEPIN

Étudiants Licence Professionnelle
Avril 2006
 

       
     
  Plan  
I - Introduction
II - L'appareil de photographie numérique
III - Les formats de fichiers
IV - Les méta-données
V - Les formats dans la chaîne graphique
VI Positionnement des formats sur le marché
VII Perspectives d'évolution
VII - Conclusion
VIII - Bibliographie et Webographie
     
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I - Introduction

Plan 

L’arrivée du numérique dans le domaine de la prise de vue a bouleversé ce secteur en introduisant de nombreux changements dans la gestion des images. S’il était courant, jusque là, d’envoyer les négatifs ou photos à scanner au photograveur en vue de les incorporer dans un imprimé, aujourd'hui les fichiers directement issus des appareils photo numériques peuvent être inclus dans les créations numériques (imprimé ou web). En effet, la photographie numérique est un mode de capture d'image où la surface chimiquement sensible de photographie argentique, est remplacée par un capteur électronique. Cette image numérique deviendra une photographie telle que nous la connaissons couramment lorsqu'elle prendra la forme soit d'une image négative ou positive servant aux tirages des épreuves, soit une image positive (diapositive) pouvant être projetée.

Les appareils de photographie numérique actuels enregistrent les images sous différents formats :  le Raw, le Tiff et le Jpeg. Le photographe doit donc choisir le format le plus adapté à l'utilisation future de ces photos et ceci en fonction de différents critères comme la qualité d'image, la souplesse pour les retouches, l'économie de place sur les supports d'enregistrement et la pérennité des photos dans le temps.

II - L'appareil de photographie numérique
Plan 

Pour traiter les différents types de fichiers issus des appareils photo numériques, il est nécessaire de revenir aux fondamentaux qui gère la capture d’une image numérique. Dans le principe, l’acquisition d'une l’image sur un appareil photo numérique ne diffère d’un appareil photo argentique que par son élément photosensible : des milliards de molécules d’halogénure d’argent pour les films argentiques et des millions de photosites générant des millions de pixels pour les photos numériques.
C’est au moment du traitement "post-insolation" que toutes les différences se feront sentir.
Là où l’on avait autrefois une idée d’image latente nous avons aujourd’hui de l’instantané. Le laboratoire photo, le scanner et la chambre noire, sont directement intégrés à l’appareil. Cependant nous verrons qu’une certaine idée d’image latente réside encore dans un des formats.
 

II-1 - Définition

    Prise de vue avec un photo numérique  
  Fig1 : Prise de vue avec un appareil de
Photographie Numérique
 

Une source de lumière (généralement blanche) vient éclairer une scène qui absorbe une partie de la lumière blanche et réfléchie le spectre restant, ce dernier étant composé des couleurs de notre scène. Un système de lentille permet de focaliser ces rayons lumineux et de faire une image de la scène. Cette image, pour le numérique, passe par une série de filtre (bayer, antialiasing…) avant d’arriver au capteur qui va permettre la capture de l’information.
Le capteur est lui-même composé d'éléments électroniques sensibles à la lumière (des photodiodes couplées à des condensateurs). Ces éléments transforment un flux lumineux en charge électrique. Chaque élément du capteur est un photosite capable d'enregistrer un signal électrique dépendant de la quantité de lumière qu'il reçoit. Pour obtenir une information dépendante de la couleur, il faut ajouter devant chaque photosite un filtre coloré, généralement bleu, vert ou rouge.
Les données brutes de l’image peuvent, sur certains appareils, être directement enregistrées, mais dans la plupart des cas un traitement sera effectué pour avoir un fichier image avant l’enregistrement.

II-2 - Le Capteur

                Matrice du capteur  
  Fig 2 : Capteur ou mosaïque
de photosites
 

Composée de rangées et de colonnes, la surface du capteur est une matrice à deux dimensions Fig 2.

Il existe plusieurs sortes de capteurs pour appareils photo numérique. Les technologies, les plus répandues sur le marché, sont les technologies CMOS (complementary metal-oxide semi-conductor ou complementary metal oxyde silicon selon les couches utilisées pour sa fabrication) et CCD (Charge coupled devices ou dispositif à transfert de charge). Les capteurs CCD étant les plus répandus sur le marché actuellement.
De façon général, le capteur CCD est beaucoup plus sensible que le capteur CMOS, indépendamment de la taille de ses photosites, sa dynamique est meilleure (aptitude à rendre le contraste). Par ailleurs, il génère moins de bruit (défauts de pixels qui ajoutent une granularité à l'image).

Depuis quelques années d'autres technologies dérivées sont apparues, le Super CCD  et ces déclinaisons, et des technologies moins répandues et très différentes, comme la technologie FOVEON.

Bien qu’aujourd’hui la plupart des prises de vue numériques soient réalisées en "one shot" (un seul déclenchement pour une image), certains dos numériques doivent effectuer trois déclanchements pour avoir une seule image couleur.
La photographie numérique est une technologie récente qui ne cesse d’évoluer, et le passage au numérique de la gamme des appareils photo dédiés aux professionnels implique de fait des améliorations sur les technologies des capteurs et sur le traitement des informations.

II-3 - Des technologies différentes

Les capteurs CMOS et CCD ne sont, en réalité, sensibles qu’aux différences de luminance et ne pourront donc enregistrer que des informations en niveaux de gris. On peut alors assimiler l’image issue d’un capteur CCD ou CMOS à une image en noir et blanc. Pour obtenir des informations en couleurs, il faut avoir recours à des éléments supplémentaires tels que des filtres.

II.3.1.  Les capteur CCD et CMOS

Les capteurs CCD et CMOS sont formés d’une mosaïque de photosites, petits carrés ou rectangles de quelques micromètres de côté. Ce sont eux qui vont capturer chaque détail de l’image.

II.3.2.  Les filtres

                 
  Fig 3 : Filtre de Bayer  

Avant que l’image ne se forme sur le capteur, elle passe par une série de filtres destinés à améliorer le rendu des images : filtre anti-aliasing, filtre passe-bas, filtre de coupure infrarouge, microlentille, filtre mosaïque de Bayer. C’est ce dernier qui nous intéresse, car c’est grâce à lui que sera déterminée la couleur des images.
Le filtre de bayer est un filtre qui recouvre toute la surface du capteur et qui est composé de trois couleurs différentes : rouge, vert et bleu, recouvrant chacune la surface d’un photosite. Le filtre de bayer est une des méthodes utilisées pour reproduire les couleurs. Grâce à la synthèse des couleurs à partir des trois couleurs primaires, il est possible de reproduire toutes les couleurs. Chaque photosite va finalement permettre d'enregistrer l’information de luminance d’une seule couleur. Bien que les filtres soient généralement vert/rouge/vert/bleu (deux verts pour se rapprocher le plus de la sensibilité de l’œil humain qui est plus sensible au vert), certains fabricants utilisent des filtres Cyan/Magenta/Jaune/Vert, ou encore comme Sony, Rouge/Vert/Bleu/Vert "Emeraude".
L'inconvénient de cette technologie est que l'on capture une seule information couleur pour chaque point de l'image. Il faut donc ensuite recourir à traitement informatique qui effectue la moyenne des données couleur des points environnants afin de déterminer les trois coordonnées de chaque pixel.

II.3.3.  La technologie Super CCD

       Evolution des capteurs : CCD, Super CCD HR, SR, SRII  
  Fig 3 : Evolution des capteurs CDD, classique et super CCD
(Source Image : site Wikipédia)
 

Les technologies évoluent au fil du temps et la photographie numérique n'échappe pas à la règle. C'est du côté des capteurs que les évolutions se sont manifestées ces dernières années avec deux technologies émergentes, le  capteur Super CCD et le Foveon X3.
La technologie Super CCD propose une architecture très différente de la technologie CCD classique. La forme des photosites est octogonale (au lieu d'être carrée) et leurs implantations est spécifique. En effet, ils ne sont pas alignés mais placés en quinquonce avec un décalage d'un 1/2 photosite. Cette évolution apporte une meilleure résolution en hauteur et en largeur. Du fait de cette disposition, les intervalles entre photosites sont réduits au minimum et le nombre de photosites est plus important sur une même surface.
Les évolutions vers les capteurs Super CCD SR et SR II mettent en jeu 2 photosites de taille différente pour chaque pixel. Cette technologie permet un meilleur rendu des scènes très contrastées grâce à une augmentation de la luminance enregistrable (un photosite enregistrant les zones claires et l'autre les zones sombres).

II.3.4.  La technologie X3 de Foveon

               Capteur Foveon X3  
  Fig 4 : Technologie  du capteur X3 de Foveon
(Source : Site Université de Lyon/Cours en ligne)
 

La technologie des capteurs X3 développée par Foveon permet la capture des informations des trois couleurs (rouge, vert, bleu) par un seul photosite grâce à la propriété du silicium de ne pas être sensible aux mêmes longueurs d'onde selon la profondeur de la couche.  Pour simplifier, la couche supérieure est  sensible au bleu, la couche intermédiaire au vert et la couche inférieure au rouge. Ce système permet aux capteurs X3 de mesurer les lumières rouge, verte et bleue sur chaque photosite par apposition aux capteurs CCD ou CMOS qui n'enregistre qu'une couleur par photosite à l'aide de filtres. Grâce à ces trois couches, l'opération de démosaïssage n'est plus utile, chaque point de l'image présentant déjà les trois composantes couleurs. Cela minimise les artéfacts colorés des capteurs traditionnels provenant d'un calcul d'informations pour les couleurs manquantes.
Cette technologie améliore le rendu des couleurs en diminuant ces artéfacts colorés. Cependant malgré les promesses annoncées, on doit constater que ce capteur ne s'est pas beaucoup répandu sur le marché. Les récentes évolutions telle que le Foveon X3 VPS (Variable Pixel Size) visant à réduire le bruit et augmenter la sensibilité dans les zones sombres lui permettront peut-être de mieux s'implanter.

III - Les format de fichiers

Plan 

Avant d'aborder les notions de définition et de compression des données qui détermineront les possibilités d'agrandissement et de retouche sur les photos, il convient de définir ce qu'est une image numérique (issue des données fournies par le capteur). 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.

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 :

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.

III-4 - Comparaison des formats

Comparaison des différents formats en sortie des appareils photo numériques

Fibres RAW TIFF JPEG
Profondeur des couleurs Entre 12 et 14 bits  8 bits 8 bits
Poids* 15,8 Mo  29,2 Mo Entre 1,2 et 4,8 Mo
Inter-opérabilité Supporté uniquement par des
logiciels spécifiques
 Multi plateforme et standardisé  Multi plateforme, standardisé, très usité
Qualité Maximale, avec possibilité de
traitement sans perte
Maximale Plus ou moins dégradée
selon le taux de compression
Utilisation Demande une interprétation
des données
Directe Directe
Traitement nécessaire
avant utilisation
Demande une interprétation des données aucun aucun
Utilisation Convertir en fichiers TIFF ou JPEG Directement insérable dans
des créations
Directement insérable dans
des créations
Tableau 1 : Comparaison des formats, *Données approximatives pour le Nikon D200 10,2 Mp


IV - Les méta-données
Plan

IV-1 - Généralités

Les métadonnées correspondent à des informations sur les données. Au sens documentaire du terme, il s'agit d'informations structurées qui décrivent le contenu des documents en vue de faciliter la gestion des ressources. Les formats RAW, JPEG et TIFF supportent tous l’intégration des métadonnées.

Les standards informatiques sont nombreux mais seuls deux systèmes peuvent être recommandés actuellement : les métadonnées EXIF, informations techniques enregistrées automatiquement lors de la création du fichier image par l’appareil photo numérique et les métadonnées IPTC, informations de catalogage enregistrées volontairement et relatives à l'auteur, au statut administratif et au contenu informatif de l'image.

IV-2 - Les métadonnées EXIF

Les métadonnées EXIF sont un système de codage des données relatives à la prise de vue. Elle sont inscrites dans une zone de fichier particulière appelée en anglais Exchangeable Image File Format (Exif) associée au fichier image de base. Les formats JPEG et TIFF supportent les données Exif mais le format JPEG 2000 est incompatible.

Les métadonnées définies dans le format EXIF standard constituent en quelque sorte la "mémoire" de la photo ; elles couvrent un large éventail de données, comme la date et l'heure de la prise de vue, le nom du fabricant de l'appareil et le modèle, les réglages de l'appareil (temps de pose, ouverture du diaphragme, distance focale, sensibilité ISO, usage éventuel du flash, etc.).
Les données EXIF sont lisibles par la quasi totalité des systèmes de gestion et de traitement d'images et avec l'explorateur de Windows XP. Il existe également des logiciels spécialisés dans la lecture des données EXIF et certains d'entre eux permettent également de les modifier.

       Metadonnées EXIF  
  Fig 5 : Mes métadonnées EXIF  

IV-3 - Les champs IPTC

Les informations textuelles comportent 33 champs permettant de décrire les images (titre, auteur, mots-clés, ...) et sont stockées à l'intérieur des fichiers JPEG RAW et TIFF. Le standard IPTC (International Press and Telecommunications Council) peut être exploité par de multiples logiciels, comme Adobe Photoshop et il est très largement utilisé par les agences photo, les journaux, les photothèques, etc. Contrairement aux métadonnées Exif, les métadonnées IPTC nécessitent une intervention humaine car elles se rapportent non pas aux aspects purement techniques des images, mais surtout à leurs aspects administratifs, sémantiques et légaux.

V - Les formats dans la chaîne graphique
Plan 

V-1 - Limites du format RAW

A partir d’un fichier RAW, on peut obtenir lors de son traitement sur ordinateur soit un fichier TIFF comportant les différents réglages de contraste, saturation, netteté et de balances des blancs, soit un fichier JPEG qui en plus de contenir ces différents réglages est compressé, d’où une certaine perte d’information.
Le temps de traitement est donc dans ce cas déporté sur l'ordinateur bien qu’il offre beaucoup plus de contrôle sur le processus de conversion lors du "développement numérique", il nécessite que la personne soit expérimentée. Habituellement avec les autres formats de fichiers comme JPEG, ces étapes sont effectuées automatiquement, à l’intérieur de l’appareil.

V-2 - Limites du format TIFF

A partir d’un fichier TIFF, on peut effectuer des modifications et le réenregistrer soit en Jpeg soit en Tiff. L’enregistrement en Tiff permet de sauvegarder au mieux l’image car elle la sauvegarde sans détérioration alors que l’enregistrement en Jpeg effectue une compression au préalable.
Comme pour le format RAW, le traitement de l’image est long lors de son enregistrement. L’avantage du Tiff est qu’il peut être compressé ou pas, et ceci sans perte de données. Le gros inconvénient est le poids du fichier, qui atteint des dizaines de mégaoctets pour les formats les plus grands. Le traitement de l’image est donc plus long, que ce soit lors de l’enregistrement au niveau de l’appareil ou lors de traitement par des logiciels de PAO.

V-3 - Limites du format JPEG

En partant d’un fichier JPEG, on se retrouve avec un fichier comportant des données compressées. Si on enregistre ce fichier Jpeg, contenant des données compressées, une seconde fois en Jpeg, le fichier subit une nouvelle dégradation qui s'ajoute à la précédente. L’enregistrement en Tiff d’un fichier Jpeg n’améliore aucunement l’image. Il permet de figer la situation et de ne pas effectuer une compression supplémentaire.

Une image qui n’a aucun besoin d’être manipulée par la suite peut très bien être sauvegardée en Jpeg. 
La destruction des informations dans un fichier Jpeg se fait systématiquement lors de chaque enregistrement. Il n’est donc pas question d’envisager diverses retouches sur un fichier Jpeg, sans une perte de qualité qui devient très vite assez conséquente.

V.3.1.  Exemple de dégradation dans une chaîne de production utilisant des images au format Jpeg

Le client livre à un imprimeur une image Jpeg pour l’intégrer à un dépliant afin d'illustrer la description de son entreprise. L’image est directement sortie de l’appareil photo du client, elle est en Jpeg haute qualité, et possède à ce stade toutes les propriétés nécessaires pour sortir un imprimé correct.
Un défaut d’exposition oblige un passage dans un logiciel de retouche d’image avec un premier enregistrement donc une première perte d’information (si l’on ne prend pas en compte les dégradations dues à la retouche d’exposition).

Lors de la mise en page, on se rend compte que l’image devrait être recadrée. Le recadrage est effectué via un logiciel de retouche et est à nouveau enregistré en Jpeg Haute Qualité, ce qui provoque encore une fois une perte d'informations donc de qualité.

Il se trouve par la suite que la définition de l’image n’est pas la bonne, après l’avoir changé, l’image est à nouveau enregistrer en JPEG HQ et donc à nouveau compressée.
A chaque nouvel enregistrement l’image est compressée et donc dégradée. A ce stade, les effets de ces compressions successives sont visibles. Les tests suivants  vont nous le montrer.

V.3.2.  En partant d’aplats de couleur

Ici on peut constater que la compression Jpeg n’entraine quasiment pas de destructions sur les aplats de couleurs

 

       Images après un enregistrement en JPEG   Image après 10 enregistrement en JPEG  
  Fig 6:
Image après 1
enregistrement
en JPEG HQ
  Fig 7 :
Image après 10
enregistrements
en JPEG HQ
 

V.3.3.  En partant d’un dégradé

Sur une zone de dégradé, ce qui est presque toujours le cas en photographie, on s’aperçoit que la dégradation au bout de 10 enregistrements consécutifs est perceptible. Ceci est essentiellement dû à la création de blocs de 8x8 pixels lors de la compression.

 

       image d'un dégradé après 1 enregisrement en JPEG   image d'un dégradé après 10 enregistrements en JPEG  
  Fig 8:
Image après 1
enregistrement
en JPEG HQ
  Fig 9 :
Image après 10
enregistrements
en JPEG HQ
 

VI - Positionnement des formats sur le marché
 Plan

Les tendances du marché pour évaluer les formats utilisés par les appareils photos numériques ont été tirées d'une étude effectuée pour ce travail de veille technologique à partir d’un échantillon de 52 appareils photos. Ces appareils ont été choisi parmi les 52 meilleurs modèles présents sur le marché 2006 (performances mesurées par le Laboratoire d’Essais de la Fnac).

VI-1 - Etude par type d'appareils photo numériques

D'après cette étude on constate que le format JPEG (avec des taux de compression différents) est le format le plus courant que l'on retrouve sur tous les appareils photos numériques, 100% des appareils étudiés le proposent. Ensuite, sur ces appareils deux types de format peuvent être proposé alternativement soit le format RAW et soit le format TIFF. Le format RAW était indiqué sur 31% des appareils étudiés, et le format TIFF ne figurait que pour 15% des appareils de notre échantillon.

La présence unanime du format JPEG s’explique par la portabilité et le poids léger de ce format, ne réclamant pas de ressources particulières.

En revanche, le format RAW est très peu utilisé par les appareils compacts (plutôt considérés comme appareils bas de gamme), il est moyennement rencontré pour les appareils photos du type "bridge". Par contre il est proposé sur tous les appareils reflex (haut de gamme). Le RAW étant un format non exploitable directement, il est surtout réservé pour les utilisateurs expérimentés. En effet, cette clientèle ne trouve que rarement son compte en terme de qualité avec les appareils compacts. Par contre, les professionnels, qui exigent le plus souvent une parfaite maîtrise de leurs photos, utilisent ce format pour "développer" leurs clichés numériques, c’est la principale raison pour laquelle on retrouve le format RAW sur la totalité des appareils reflex.

Le TIFF étant un format lourd, il est rarement proposé pour les modèles compacts. Il faut en effet un certain temps de traitement et de stockage des photos dans les espaces mémoires, ce que les appareils de ce type ne gèrent pas au mieux. En revanche, plus de la moitié des appareils "bridge" de l’échantillon le propose. Le caractère polyvalent de ce type d’appareils en est la principale explication. Dédiés à une clientèle variée, les fabricants préfèrent proposer un avec leurs appareils photos un maximum de services pour satisfaire un public très large. Ainsi, les non initiés au RAW pourront quand même obtenir des images très détaillés sans perte d'informations, contrairement au JPEG.

VI-2 -  Evolution des formats sur cinq ans

Cette étude a été réalisée sur un échantillon de 237 appareils sélectionnés par le Laboratoire d’Essais de la Fnac. Il s’agit à chaque fois des modèles les plus performants pour chaque année, toutes catégories confondues : compact, bridges, et réflexe.

Le format JPEG a toujours été proposé par les APNs10. Cependant, on peut constater que l’utilisation du TIFF est en baisse exceptée pour 2006 et que le format RAW est plutôt en progression. On peut justifier cette croissance du format RAW par le fait que les constructeurs proposent de plus en plus d’appareils de très bonnes qualités. Les technologies évoluent vites et les prix des composants baisses, donc le marché se développe. C’est aussi une volonté des utilisateurs qui veulent avoir plus de contrôle sur leurs photos, et les constructeurs essayent de satisfaire leurs clients. Cette progression entraîne donc en même temps une baisse de l’utilité du TIFF.

VII - Perspectives d'évolutions

VII-1- Le Dng

Le format Dng (Digital Negative) est un format d'image numérique proposé par Adobe depuis le 27 Septembre 2004, il a pour but de standardiser les innombrables (et incompatibles) formats RAW. Il offre l'avantage de faciliter la transition des formats propriétaires RAW vers le format DNG et accueille les moyens simples de suivre l'évolution des besoins des futurs capteurs d'appareils photo numériques.
Afin de faciliter le lancement de ce nouveau format et en attendant son utilisation généralisée dans les logiciels de traitement graphique, Adobe fournit un convertisseur gratuit qui fonctionne sous Windows et Mac OS X.

9.1.1 Que permet le DNG ?

L’élaboration d’un format ouvert unique, capable de gérer les images brutes issues de tout modèle d’appareil. Il serait à même de résoudre ce problème et de présenter un certain nombre d’avantages significatifs :

Contrairement à un format spécifique qui disparaît avec l’arrêt de commercialisation de l’appareil photo, un format très répandu demeure en principe compatible avec les nouveaux modèles et continue ainsi à alimenter la demande et à être géré par les dernières solutions logicielles.
À l’évidence, les avantages d’un tel format sont considérables. La spécification Digital Negative constitue donc une solution digne d’intérêt.

9.1.2 Quelles sont les perspectives du DNG ?

Digital Negative est une spécification nouvelle, son emploi n’est donc pas encore généralisé auprès des logiciels et des équipements matériels.
Adobe a sorti Adobe Digital Negative Converter, qui se chargera de convertir, en fichiers DNG, les formats bruts de plus de 60 modèles d’appareils photo numériques.
Certains constructeurs d’appareils photos numériques prévoient d’utiliser le DNG comme format natif de leur matériel mais la plupart risquent de se montrer réticents à abandonner leur format brut propriétaire. L’argument utilisé par les fabricants est que ce format "standardisé" risque de limiter l’innovation. Cet argument est discutable puisque le format permet de préserver la différenciation (métadonnées privées). De plus il est tout à fait avantageux pour les photographes, car il permet de simplifier le traitement des images.
On ne peut pas actuellement prévoir les chances de succès de ce format, puisqu’il est très récent (un peu plus d’un an à peine).
Ce sera l’usage qu’en feront les industriels et son degré d’appropriation par les photographes qui permettront de connaître son évolution à venir.

VII-2 - Jpeg 2000

Le JPEG présente un inconvénient majeur, comme nous l'avons montrer ci-dessus, la perte de qualité de l’image après enregistrement. C’est pourquoi les membres du groupe JPEG se sont remis à travailler sur l’élaboration d’un nouveau format de codage d’image plus performant, le JPEG 2000.
Entre autres possibilités, le format JPEG 2000 permet de définir une ou plusieurs zones d’une image afin d’en préserver la qualité. Ce système permet de dégrader les régions les moins stratégiques de l’image tout en gardant intact la zone sélectionnée.
Sa compression est basée sur un système d’ondelettes qui permet d’éviter le problème de création de blocs de 8x8 pixels.

Le JPEG 2000 n’est pas utilisable par la plupart des logiciels du marché. Difficile donc d’insérer les images dans des créations. De plus les navigateurs Internet sont pour l’instant incapables de lire ces fichiers.
Ce format existe déjà depuis quelques années et aucun fabriquant ne l’a encore intégré à son matériel. Si les acteurs du marché ne concluent pas un accord afin que ce format soit rendu échangeable et exploitable dans les différentes applications qui pourraient en avoir l’utilité, il risque de disparaître, malgré ses performances.

VII-3 - L’implantation du format Raw

En décembre 2005, Windows a sorti un plugin permettant de lire certains formats RAW et de les imprimer directement à partir de l’explorateur. Cette fonction change quelque peu la vision du format RAW, qui devient visualisable comme un fichier image TIFF.
Cependant, s’il est visualisable, il n’est pas modifiable et la plupart des avantages inhérents à ce format sont perdus. De plus seul les fichiers RAW issus des appareils Nikon et Canon sont supportés. La fonction de visualisation de ces fichiers peut être très pratique, cependant la possibilité d’impression n’a pas vraiment d’intérêt, elle permet simplement à l’utilisateur lambda de faire une sortie image le plus simplement possible.

VIII - Conclusion

Plan 

L'objet de cette étude portait sur l'analyse des formats de fichiers pour la photographie numérique et son impact dans la chaîne graphique. Trois formats de fichiers se retrouvent aujourd'hui en concurrence RAW, TIFF et JPEG, chacun ayant ses avantages et ses inconvénients.
Parmi ces formats, le format RAW fait figure de nouveauté et semble promis à un avenir intéressant  mais son statut de format propriétaire et fermé risque de lui nuire dans les prochaines années.
Les formats TIFF et JPEG sont des formats figés et acceptés par la plupart des applications.
Aucun des formats ne représente la solution miracle. Il convient pour tout utilisateur de bien évaluer ses besoins, pour déterminer quel est format le plus utile. Aujourd’hui, le format RAW reste quand même un format réservé aux photographes, il correspond uniquement à une étape de la création de l’image et non pas une image à part entière. Le format TIFF reste à privilégier dans la plupart des cas pour les retouches mais n’est pas forcement utile comme format de prise de vue. Le format JPEG peut être vue comme un format de sauvegarde de fichiers définitif, ne devant plus recevoir de modification. C’est le format le plus utilisé actuellement et le mieux adapté à l’échange d’information numérique à travers les réseaux.
 

XI - Webographie et Bibliographie

Plan

Christophe LEPECK   "Les fichiers graphiques sur ordinateur. 1/fichiers bit-map"   Edition Armand Collin . Paris, 1991, 150 p.
Jean-Paul GUILLOIS   "Technique des compressions des images"   Hermes. Paris. 1996 .283 p. (collection informatique)
Bruce FRASER   "Camera Raw avec Photoshop CS"   Pearson Education France. Paris. 2005. 256p.
 Jean-Paul FIGGER   "Photos et images numériques"   Faculty of forestry, University of Toronto, Toronto, Canada; 35p, Juillet 1997.
-Global Fibre Supply Study
 <http://www.figer.com/Publications/images.htm>
    JPEG   <www.jpeg.org>
    Format RAW   <www.rawformat.com>
    Capteur FOVEON X3   <www.foveon.com>
    Canon   <www.canon.fr>
    Nikon   <www.nikon.com>
Anon   "Photo numérique"   Revue ACtuell du Syndicat Intercommunal de Gestion Informatique, n° 51, Décembre 2002 <http://www.sigi.lu/presse/pdf/Actuell_51_Photo_numerique.pdf>
Thierry Stoehr   "Les formats photo Raw"   Blog Format Ouvert.org, 4 novembre 2005
<http://formats-ouverts.org/blog/2005/11/04/600-les-formats-photo-raw>
    "RAW image format"   Wikipedia, The free encyclopedia
<http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_image_format>
C. FERNANDEZ-MALOIGNE   "Spécificités des capteurs"   Cours sur le traitement d'images - Notions de base de la couleur, Médiathèque de l'Université de Lyon-1, 
<http://www710.univ-lyon1.fr/~fdenis/club_EEA/cours/couleur2.html>


 

     
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