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Bien que ces fichiers d'images matricielles remplissant nos ordinateurs et nos vies soient le plus souvent utilisés pour représenter des images, je trouve utile pour un artiste de CG d'avoir encore une autre perspective - une perspective plus geek. Et de ce point de vue, une image raster est essentiellement un ensemble de données organisées dans une structure particulière, pour être plus précis - une table remplie de nombres (une matrice, mathématiquement parlant).
Le nombre dans chaque cellule du tableau peut être utilisé pour représenter une couleur, et c'est ainsi que la cellule devient un pixel, qui signifie «élément d'image». Il existe de nombreuses façons d'encoder les couleurs numériquement. Par exemple, (probablement le plus simple) pour définir explicitement une correspondance nombre-couleur pour chaque valeur, c.-à-d. 3 représente le rouge foncé, 17 le vert pâle et ainsi de suite. Cette méthode était fréquemment utilisée dans les formats plus anciens comme .gif car elle permettait certains avantages de taille au détriment d'une palette limitée.
Une autre méthode (la plus courante) consiste à utiliser une plage continue de 0 à 1 (pas 255!), Où 0 représente le noir, 1 le blanc, et les nombres intermédiaires indiquent les nuances de gris de la clarté correspondante. De cette façon, nous obtenons une manière logique et élégamment organisée de représenter une image monochrome avec un fichier raster.
Le terme `` monochrome '' se trouve être plus approprié que `` noir et blanc '' car le même ensemble de données peut être utilisé pour représenter des dégradés du noir à toute autre couleur en fonction du périphérique de sortie - comme de nombreux anciens moniteurs étaient en noir et vert plutôt qu'en noir et blanc.
Ce système, cependant, peut être facilement étendu au cas en couleur avec une solution simple - chaque cellule du tableau peut contenir plusieurs nombres, et encore une fois, il existe plusieurs façons de décrire la couleur avec quelques (généralement trois) nombres chacun dans 0-1 intervalle. Dans un modèle RVB, ils représentent les quantités de lumière rouge, verte et bleue, dans HSV, ils représentent la teinte, la saturation et la luminosité en conséquence. Mais il est essentiel de noter que ce ne sont toujours que des nombres, qui codent une signification particulière, mais qui ne doivent pas être interprétés de cette façon.
Une unité logique
Maintenant, permettez-moi de passer à la raison pour laquelle un pixel n'est pas un carré: c'est parce que le tableau, qui est ce qu'est une image raster, nous dit combien d'éléments se trouvent dans chaque ligne et colonne, dans quel ordre ils sont placés, mais rien sur la forme ou même quelle proportion ils sont.
Nous pouvons former une image à partir des données d'un fichier par divers moyens, pas nécessairement avec un moniteur, ce qui n'est qu'une option pour un périphérique de sortie. Par exemple, si nous prenons notre fichier image et distribuons des galets de tailles proportionnelles aux valeurs de pixels sur une certaine surface - nous formerons toujours essentiellement la même image.
Et même si nous ne prenons que la moitié des colonnes, mais nous demandons d'utiliser les pierres deux fois plus larges pour la distribution - le résultat montrerait toujours principalement la même image avec les proportions correctes, ne manquant que de la moitié des détails horizontaux.
«Instruire» est le mot clé ici. Cette instruction s'appelle le rapport hauteur / largeur des pixels, qui décrit la différence entre la résolution de l'image (nombre de lignes et de colonnes) et les proportions. Il vous permet de stocker des images étirées ou compressées horizontalement et est utilisé dans certains formats vidéo et film.
Parlons maintenant de la résolution: elle montre le maximum de détails qu'une image peut contenir, mais ne dit rien sur sa capacité réelle. Une photo mal mise au point ne peut pas être améliorée, quel que soit le nombre de pixels du capteur de l’appareil photo. De la même manière, la mise à l'échelle d'une image numérique dans Photoshop ou tout autre éditeur augmentera la résolution sans ajouter de détail ou de qualité - les lignes et colonnes supplémentaires seraient simplement remplies avec des valeurs interpolées (moyennes) des pixels voisins d'origine.
De la même manière, un paramètre PPI (pixels par pouce, communément appelé DPI - points par pouce) n’est qu’une instruction établissant la correspondance entre la résolution du fichier image et les dimensions physiques de la sortie. Et donc PPI n'a pratiquement pas de sens en soi, sans aucun de ces deux.
Stockage de données personnalisées
Pour revenir aux nombres stockés dans chaque pixel, bien sûr, ils peuvent être n'importe lesquels, y compris les nombres dits hors plage (valeurs supérieures à 1 et négatives), et il peut y avoir plus de trois nombres stockés dans chaque cellule. Ces fonctionnalités ne sont limitées que par la définition particulière du format de fichier et sont largement utilisées dans OpenEXR pour en nommer une.
Le grand avantage de stocker plusieurs nombres dans chaque pixel est leur indépendance, car chacun d'eux peut être étudié et manipulé individuellement comme une image monochrome appelée Channel - ou une sorte de sous-raster.
Des canaux supplémentaires aux canaux rouges, verts et bleus habituels décrivant les couleurs peuvent véhiculer toutes sortes d'informations. Le quatrième canal par défaut est Alpha, qui code l'opacité (0 indique un pixel transparent, 1 signifie complètement opaque). La profondeur Z, les normales, la vitesse (vecteurs de mouvement), la position du monde, l'occlusion ambiante, les identifiants et tout ce à quoi vous pourriez penser peuvent être stockés dans les canaux RVB supplémentaires ou principaux.
Chaque fois que vous effectuez un rendu, vous décidez quelles données inclure et où les placer. De la même manière, vous décidez en composant comment manipuler les données que vous possédez pour obtenir le résultat souhaité. Cette façon numérique de penser les images est d'une importance primordiale et vous sera grandement utile dans vos travaux d'effets visuels et d'animations.
Les avantages
Appliquer cette façon de penser à votre travail - lorsque vous utilisez des passes de rendu et effectuez le travail de composition - est vital.
Les corrections de couleur de base, par exemple, ne sont rien d'autre que des opérations mathématiques élémentaires sur les valeurs de pixels et leur vision est assez essentielle pour le travail de production. De plus, des opérations mathématiques telles que l'addition, la soustraction ou la multiplication peuvent être effectuées sur des valeurs de pixels, et avec des données telles que Normals et Position, de nombreux outils d'ombrage 3D peuvent être imités en 2D.
Mots: Denis Kozlov
Denis Kozlov est un généraliste en CG avec 15 ans d’expérience dans les secteurs du cinéma, de la télévision, de la publicité, du jeu et de l’éducation. Il travaille actuellement à Prague en tant que superviseur VFX. Cet article a été initialement publié dans le numéro 181 de 3D World.
