Comprendre les images et leur stockage sur disque

Une image est une représentation visuelle ou une perception visuelle d'un objet ou d'une scène. Dans le monde numérique, les images sont souvent créées et affichées à l'aide de pixels, de minuscules points qui s'assemblent pour former une image. Chaque pixel transporte des informations sur la couleur et la luminosité, créant collectivement l'expérience visuelle que nous percevons.

Différents formats de fichiers, tels que JPEG, PNG, WEBP, etc., sont utilisés pour stocker ces images numériquement. Mais vous êtes-vous déjà demandé ce qu'est exactement une image et comment ces représentations visuelles sont stockées sur nos disques informatiques ?

Comment les images sont-elles stockées sur le disque ?

Lorsque vous prenez une photo ou créez un graphique sur votre ordinateur, celle-ci a besoin d'un emplacement pour être stockée. C’est là qu’intervient la notion de stockage de fichiers. Une image informatique est une image composée d’un ensemble d’éléments appelés pixels.

Ces tableaux de pixels sont stockés sur des disques informatiques sous forme de fichiers image, qui peuvent être des disques durs traditionnels (HDD) ou des disques SSD (SSD) modernes. Une fois les images stockées, nous pouvons les visualiser plus tard. Fichier image désigne un fichier électronique stocké dans des formats de fichier. De même, lorsque nous parlons d'Internet, les images stockées sont transmises du serveur au navigateur et nous pouvons ainsi voir les images sur les sites Web.

Pour en revenir au point, les images sont souvent stockées sous forme d’une collection de pixels, chaque pixel représentant une unité minuscule et discrète de couleur et de luminosité. Ces pixels sont disposés dans une grille et la combinaison de leurs couleurs et positions crée la représentation visuelle globale. Un pixel représente une couleur. Une image avec une résolution de 1 024 x 798 pixels contient 1 024 x 798 pixels (817 152 pixels). Ainsi, chaque pixel aura sa propre information de couleur. Mais comment ces pixels sont-ils à nouveau dessinés pour reproduire l’image ?

Pour comprendre cela, nous devons stocker les informations sur la position des pixels ainsi que le niveau de luminosité.

Techniquement, les informations sur la résolution de l'image, la hauteur/largeur, la profondeur de couleur, la longueur focale, le créateur de l'image, la géolocalisation et l'heure à laquelle la photo a été produite sont appelées métadonnées.

Ces métadonnées sont également stockées avec les données d'image. Nous pouvons diviser davantage ces métadonnées en 2 parties ;

1. Métadonnées techniques
   • Pour que l'ordinateur affiche correctement l'image, il doit connaître les éléments suivants :
     • Hauteur et largeur de l'image – afin que chaque ligne de l'image commence au bon endroit.
     • Profondeur de couleur – ainsi le nombre correct de bits est utilisé pour représenter la couleur de chaque pixel.
     • Résolution – pour que l'image s'affiche à la bonne taille.
2. Métadonnées descriptives
   • Toutes ces métadonnées d'informations supplémentaires de l'image. Ce sont les parties essentielles des métadonnées. Mais les images colorées ou les images prises par un appareil photo peuvent également contenir d'autres métadonnées telles que :
     • Heure – quand la photo a été prise
     • Géo – l'endroit où la photo a été prise
     • Distance focale – distance focale de la caméra
     • Créateur d'image – nom du créateur d'image
     • Légendes - légende de l'image
     • Titre - Nom du fichier

Quel est le processus de stockage des images ?

Le processus de stockage d'une image sur disque implique la conversion des informations visuelles de l'image dans un format pouvant être enregistré et récupéré.

Les images sont généralement capturées par des appareils numériques tels que des appareils photo ou générées numériquement via un logiciel, et chaque image est composée de pixels, qui sont de minuscules points qui forment les éléments visuels de l'image.

Il existe de nombreux formats d’images et chacun a sa propre structure. Prenons un exemple de format JPEG pour comprendre comment les images sont stockées sur le disque.

Le stockage d'une image JPEG aura un processus pour créer des informations d'en-tête, des tables de quantification, le codage de Huffman, des transformations de couleurs, la division de blocs, la transformation en cosinus discrète (DCT), la quantification, le codage entropique (codage de Huffman) et l'ajout d'un marqueur EOI à la fin.

Lorsqu'une image est enregistrée, la structure entière, depuis les informations d'en-tête jusqu'aux données de pixels compressées et codées, est écrite sur le disque. Le processus inverse se produit lors de la récupération de l'image, où le fichier est lu, et chaque étape est inversée pour reconstruire l'image à des fins d'affichage ou de traitement.

Termes impliqués dans le processus de stockage d’images

Il peut y en avoir plusieurs, mais vous trouverez ci-dessous les principaux termes utilisés dans le processus de stockage d'images.

1. Formats de fichiers : chaque image est enregistrée dans un format de fichier spécifique, qui détermine la façon dont les données sont structurées et la façon dont l'image est compressée. Les formats d'image courants incluent JPEG (Joint Photographic Experts Group), PNG (Portable Network Graphics), GIF (Graphics Interchange Format) et bien plus encore.

2. Informations sur les pixels : les pixels d'une image contiennent des informations sur la couleur et la luminosité. Dans une image colorée, chaque pixel est généralement représenté par une combinaison de trois canaux de couleur : rouge, vert et bleu (RVB). L'intensité de chaque canal détermine la couleur globale du pixel.

3. Compression : Pour optimiser l'espace de stockage, les images sont souvent compressées. La compression réduit la taille du fichier en supprimant les informations redondantes ou inutiles. Cependant, il est essentiel de trouver un équilibre, car une compression excessive peut entraîner une perte de qualité d'image.

4. Métadonnées : les images peuvent également stocker des informations supplémentaires appelées métadonnées. Cela inclut des détails tels que les paramètres de l'appareil photo utilisés pour capturer une photo, la date et l'heure de la prise, et même les données de géolocalisation.

5. Système de fichiers : Le stockage des images est organisé par le système de fichiers sur le disque. Ce système gère la manière dont les fichiers sont nommés, organisés en dossiers et accessibles par le système d'exploitation.

6. Accès et récupération : une fois stockées, les images peuvent être consultées et récupérées par les applications ou le système d'exploitation. C'est ainsi que vous pouvez ouvrir une photo sur votre ordinateur ou afficher des images sur un site Web.

Comprendre les principes fondamentaux de l'image et le fonctionnement d'un stockage d'images donne un aperçu de la façon dont le contenu visuel que nous rencontrons quotidiennement est géré par nos appareils. À mesure que la technologie continue de progresser, les méthodes de capture, de création et de stockage d’images évolueront également, façonnant ainsi la façon dont nous percevons le monde visuel qui nous entoure.