Cours Stage - Jpeg et raw

Exercice - Jpeg & Raw

L'énoncé

Répondre aux questions suivantes :


Question 1

Qu'est ce que le dématriçage ? 

Le dématriçage est une opération permettant de calculer la composante RVB des pixels en fonction des valeurs lues par les photosites. 

Question 2

Quel est le nom de la matrice la plus couramment utilisée ?

Le nom du filtre couramment utilisé est la matrice de Bayer. Elle permet d'associer à chaque photosite une sensibilité au rouge, au vert ou au bleu. 
L'oeil humain étant plus sensible aux radiations vertes, la matrice contient deux fois plus de vert que de rouge et de bleu. 

Voir la vidéo : Le capteur CCD

Question 3

La première étape du dématriçage consiste à décomposer l'image RAW en trois sous-ensembles constitués des photosites rouges, verts, et bleu.
Ensuite, une première méthode de dématriçage est la méthode de copie. Pour les pixels verts manquants, on donne la valeur des pixels verts de droite, et pour les pixels rouges et bleus manquants, on considère selon les cas la valeur des pixels haut, droit ou diagonale haut droit.

Donner les valeurs RGB des éléments marqués en blanc. 
Les valeurs indiquées sur l'image correspond au niveau de la couleur codée sur 8 bits. 

raw

Pour l'élément vert 45, la valeur du vert vaut 45, la valeur du rouge correspond à la valeur prise à droite c'est à dire 84, et la valeur bleue correspond à la valeur prise au dessus c'est à dire 14. 

Pour l'élément bleu 19, la valeur du bleu vaut 19, la valeur du rouge correspond à la valeur prise dans la diagonale haute droite c'est à dire 140, et la valeur verte correspond à la valeur prise à droite c'est à dire 9. 

 

Selon cette méthode, si un élément contient déjà une valeur pour une couleur, il la conserve. 


Donner les valeurs RGB consiste à donner la valeur codée sur 8 bits pour les trois couleurs primaires. 

Question 4

La seconde méthode que l'on considère consiste à faire la moyenne pour chaque couleur des photosites voisins, en prenant en compte la valeur prise sur le photosite que l'on considère. 
Donner les valeurs RGB des éléments marqués en blanc, en arrondissant à l'unité.

raw

On considère tout d'abord l'élément vert 45 :
- pour la couleur verte, on effectue la moyenne suivante : $\dfrac{30 + 201 + 189 + 9 + 45}{5} = 95$.
- pour la couleur rouge, on effectue la moyenne suivante : $\dfrac{12 + 84}{2} = 48$.  
- pour la couleur bleue, on effectue la moyenne suivante : $\dfrac{14 + 32}{2} = 46$.

Pour l'élément bleu 19, on a :
- pour la couleur bleue, aucun élément voisin n'y étant sensible, la valeur ne change pas et vaut donc 19.
- pour la couleur verte, on effectue la moyenne suivante : $\dfrac{201 + 50 + 9 + 92}{4} = 88$.
- pour la couleur rouge, on effectue la moyenne suivante : $\dfrac{23 + 140 + 24 + 84}{4} = 67$.

On effectuera une moyenne en considérant au total 9 éléments pour chacun des pixels.


Donner les valeurs RGB consiste à donner la valeur codée sur 8 bits pour les trois couleurs primaires. 

Question 5

Une autre méthode consiste à donner un poids différent à chaque pixel puis d'effectuer la moyenne pondérée pour trouver la valeur du pixel central.
Le poids appliqué pour trouver la valeur verte est $\left [ \begin{array}{ccc} 0 & 1 & 0 \\ 1 & 4 & 1 \\ 0 & 1 & 0 \\ \end{array} \right ] $.
Dans les autres cas, le poids est $\left [ \begin{array}{ccc} 1 & 2 & 1 \\ 2 & 4 & 2 \\ 1 & 2 & 1 \\ \end{array} \right ] $.
Donner les valeurs RGB des éléments marqués en blanc. 

raw

Il faut faire attention au fait que l'on ne considère par les éléments des autres couleurs pour le calcul de la valeur d'une couleur. 

Pour l'élément vert 45 :
- pour calculer la couleur du vert, on applique le premier filtre de poids. Cependant, les valeurs marquées d'un 1 dans le filtre ne correspondent pas à des valeurs vertes à l'image. On applique donc la valeur multiplicative 4 au pixel central puis on divise par 4 : le résultat reste inchangé. Ainsi, la valeur verte vaut 45. 
- pour calculer la couleur du bleu, on applique le deuxième filtre de poids. Cependant, les valeurs marquées d'un 1 et d'un 4 dans le filtre ne correspondent pas à des valeurs bleues dans l'image, ainsi que les valeurs de gauche et de droite. On applique donc la formule suivante : $\dfrac{2 \times 14 + 2 \times 32}{4} = 46$.
- pour calculer la couleur du rouge, on applique le deuxième filtre de poids. Cependant, les valeurs marquées d'un 1 et d'un 4 dans le filtre ne correspondent pas à des valeurs rouges dans l'image, ainsi que les valeurs du haut et de bas. On applique donc la formule suivante : $\dfrac{2 \times 12 + 2 \times 84}{4} = 48$.

Pour l'élément bleu 19 :
- pour calculer la couleur du vert, on applique le premier filtre de poids. Cependant, les valeurs marquées d'un 4 dans le filtre ne correspondent pas à des valeurs vertes à l'image. On applique donc la valeur multiplicative 1 aux pixels du haut, du bas, de gauche et droite puis on divise par 4 : le résultat est  donc $\dfrac{1 \times 201 +1 \times 50 +1 \times 9 +1 \times 92}{4} = 88$. 
- pour calculer la couleur du bleu, on applique le deuxième filtre de poids. Cependant, les valeurs marquées d'un 1 et d'un 2 dans le filtre ne correspondent pas à des valeurs bleues dans l'image. On applique donc la valeur multiplicative 4 à la valeur centrale puis on divise par 4, le résultat reste inchangé et vaut donc 19.
- pour calculer la couleur du rouge, on applique le deuxième filtre de poids. Cependant, les valeurs marquées d'un 2 et d'un 4 dans le filtre ne correspondent pas à des valeurs rouges dans l'image On applique donc la formule suivante : pour la couleur rouge, on effectue la moyenne suivante : $\dfrac{1 \times 23 + 1 \times 140 +1 \times 24 + 1 \times 84}{4} = 67$.

On remarque alors que les résultats sont les mêmes que pour la méthode de la question précédente.

On fera cependant attention au fait que l'on ne considère que les voisins d'une même couleur pour calculer la valeur de cette couleur au centre.