Multimédia: les fondamentaux
Introduction à la représentation numérique
Ioan Roxin
Daniel Mercier
J.-M. Jolion INSA de Lyon
Préface
XIII
Introduction Multimédia?
1
Chapitre 1 Numériser
1.1 Une représentation numérique des données5
1.2 Une représentation numérique binaire7
1.3 Échantillonner, quantifier, coder9
Échantillonner9
L'image
10
Le son
10
Quantifier12
Mesure
12
Échelle de mesure
12
Coder15
1.4 Convertisseur analogique-numérique17
1.5 Convertisseur numérique-analogique19
1.6 Les capteurs CCD et la numérisation de l'image21
Structure et fonctionnement d'un CCD21
Du noir et blanc à la couleur22
1.7 Et le texte?24
Le code Baudot24
Le code ASCII25
1.8 Les atouts de la numérisation
27
Chapitre 2 Compresser
2.1 La redondance30
Quantifier la redondance31
Incertitude et entropie33
2.2 Les paramètres de la compression37
Symétrie et asymétrie37
Avec ou sans perte38
2.3 Les techniques de base38
RLC ou RLE: codage par comptage40
Codage topologique41
Codage relatif41
2.4 Algorithmes de codage statistique42
Méthode de Huffman42
Préfixe et séparabilité
43
Longueur moyenne et longueur idéale
44
Algorithme de Huffman
46
Codage de Huffman selon un arbre binaire
49
Code de Huffman canonique
52
Algorithme de Shannon - Fano54
Inconvénients et palliatifs55
2.5 Algorithmes de type dictionnaire57
LZW57
L'algorithme LZW
58
Compression LZW
59
Décompression LZW
62
Avantages et améliorations de LZW
65
2.6 Les méthodes mixtes: statistique et dictionnaire65
2.7 Et la compression avec perte?
66
Chapitre 3 Couleur et codage de la couleur
3.1 L'oeil et la lumière69
3.2 Les couleurs72
Teinte74
Luminance et luminosité74
Saturation75
3.3 Synthèse additive et synthèse soustractive76
Synthèse additive76
Synthèse soustractive77
3.4 Les modèles colorimétriques79
Le modèle CIE 193179
La chromaticité CIE [x,y]79
Le modèle CIE L*a*b*83
Le mode RVB86
Gamma et mode R'V'B'88
Non-linéarité de la réponse en luminance du tube cathodique
88
Non-linéarité de la perception humaine de la luminance
90
Profil ICC94
sRGB ou sRVB96
Le mode CMJ et son dérivé CMJN97
Le modèle TSL et son dérivé HSV99
3.5 Gamme et palettes de couleurs
100
Chapitre 4 L'image numérique
4.1 L'image bitmap105
Modes d'affichage108
Taille de l'image108
Résolution de l'image110
Résolution d'affichage
110
Résolution d'impression
111
Qualités et défauts des images bitmap112
Les formats de l'image bitmap113
Format GIF
114
Format JPEG
115
Format PNG
115
Autres formats
116
Optimisation des images bitmap118
4.2 L'image vectorielle119
Vectoriel contre bitmap120
Qualités et défauts des images vectorielles123
Les courbes de Bézier125
SVG: le HTML du vectoriel127
XML et SVG
127
Document SVG
129
Les formats de l'image vectorielle131
Métaformats
132
Chapitre 5 Compression des images numériques
5.1 La norme JPEG136
Codage par composantes138
Luminance
139
Chrominances
139
Transformation par cosinus discrète141
Transformation
141
Quantification
144
Compactage entropique
146
Décompression JPEG146
Modes séquentiel et progressif147
5.2 Compression d'image par ondelettes148
Transformation: moyennes et différences151
Transformation : moyennes et différences151
Transformation inverse et quantification156
Ondelette bi-orthogonale: lignes et colonnes158
Ondelette contre DCT: JPEG2000
161
Chapitre 6 Le son numérique
6.1 Qu'est-ce que le son? Un peu de physique165
6.2 De l'analogique au numérique168
De la pression à la tension168
Du continu au discret170
Échantillonner
170
Quantifier
171
Rapport signal/bruit
175
Quantification non uniforme
178
6.3 Algorithmes de compression du son179
Les modulations différentielles180
Modulation delta
180
DPCM (Differential Pulse Code Modulation)
180
ADPCM (Adaptative Differential Pulse Code Modulation)
181
Algorithmes généralistes non destructifs181
Algorithmes destructifs: le codage psychoacoustique182
Propriétés de l'oreille humaine
182
MP3
184
6.4 Principaux formats de fichiers audio
185
Chapitre 7 La vidéo numérique
7.1 De l'analogique au numérique187
Le signal vidéo189
Échantillonner la ligne191
Luminance et chrominances193
Standard UIT-R Rec.601.Norme 4:2:2194
Normes 4:1:1 et 4:2:0197
SIF et CIF199
Du composite à la compression du signal composantes201
7.2 Compression de la vidéo203
Compression spatiale. MJPEG et DV203
Compression temporelle204
Compression temporelle unidirectionnelle
204
Compression temporelle bidirectionnelle
206
7.3 La norme MPEG207
MPEG-1208
L'image dans la norme MPEG-1
209
Le son dans la norme MPEG-1
212
MPEG-2213
Les niveaux de MPEG-2
214
Les profils de MPEG-2
214
Combinaison niveaux / profils
215
MPEG-2 Profil Professionnel ou 4:2:2 Profile
215
MPEG-4216
Scène et description de scène
216
Les profils MPEG-4
219
H.264 - Advanced Video Coding
221
7.4 Les formats de fichiers vidéo numérique225
Formats conteneurs ou formats d'encapsulage225
Les formats liés à un codec
226
Conclusion
229
Annexe A Apprivoiser le binaire
A.1 Numération binaire237
A.2 Système binaire
239
Compter en binaire240
Représentation binaire des nombres décimaux240
A.3 Système hexadécimal
242
Annexe B Liste des abréviations
245
Annexe C Le cédérom compagnon
251
Bibliographie
253
Index
265