Réalité virtuelle, augmentée et mixte : généralités

Il existe deux possibilités pour représenter numériquement une image :

• considérer le plan de l'image comme une matrice de points, et pour chaque point préciser la couleur ou le niveau de gris ; on parle alors d'images matricielles (ou bitmap) ;

• considérer que l'image est un ensemble de courbes élémentaires, définies par des points de départ et d'arrivée, avec des tangentes à ces points ; on parle alors d'images vectorielles.

Le système matriciel est bien adapté à la photographie, tandis que le vectoriel est orienté pour la production de logos, plan, image simple. Le fichier informatique produit sera moins lourd.

Les deux images ci-dessous représentent un cercle :

• pour l'image vectorielle, il suffit de définir le centre du cercle, son rayon, et l'épaisseur et la couleur de son trait pour décrire complètement l'image ;

• pour l'image matricielle (bitmap), il faut définir la couleur de chaque point du plan.

Contrairement à une image vectorielle, un zoom "logiciel" d'une image matricielle conduira forcément à une pixellisation.

L'affichage de ce deux types d'image, que ce soit sur un écran ou sur du papier, se fera finalement par un système matriciel.

Un zoom "réel" (avec une lentille par exemple) conduira donc forcément à une pixellisation.

Les scènes que nous utiliserons en réalité virtuelle sont généralement des images matricielles ; mais il est possible d'intégrer des images vectorielles dans ces scènes.

La définition d'une image matricielle est donnée par le nombre de points élémentaires ou pixels qu'elle intègre, par exemple 800x600 (soit 800 pixels de large sur 600 de haut).

La résolution d'une image matricielle est le nombre de pixels par unité de longueur (généralement le pouce, soit 2,58 cm). L'unité généralement utilisée est le dpi ("dots per inch" ou "points par pouces").

Un peintre peut théoriquement obtenir toutes les couleurs à partir de trois couleurs élémentaires : Cyan, Magenta et Jaune.

En posant différentes couches de couleur sur le blanc du papier (ou de la toile) il va enlever certaines composantes de couleur à la lumière blanche reflétée par le support.

On parle alors de colorimétrie soustractive.

C'est également le principe utilisé par les imprimantes, avec la "couleur" noir en supplément, de manière à mieux reproduire les noirs intenses.

L'acronyme CMJN désigne l'utilisation du cyan, magenta, jaune et noir pour reproduire une image.

L'affichage sur un écran, qu'il soit cathodique (s'il en reste encore) LCD, plasma, ou LED, se fait par adjonction et modulation de 3 lumières de couleurs de base (produites par des diodes électroluminescentes ou LED par exemple).

On parle alors de trichromie additive qui utilise trois couleurs primaires, rouge vert bleu (ou RVB ou encore RGB en anglais).

Lorsque ces trois couleurs sont au maximum, elles produisent du blanc et du noir lorsqu'elles sont toutes "éteintes".

Chaque couleur primaire est codée informatiquement sous un certains nombre de bits (éléments binaire qui prend la valeur 1 ou 0).

Généralement, le codage d'une couleur primaire se fait sous 8 bits, soit 2⁸=256 possibilités par couleur primaire, qui présentent donc une valeur comprise entre 0 et 255 (noter qu'un logiciel comme Photoshop utilise 16 bits pour représenter une couleur primaire).

La notation décimale n'étant pas très appropriées aux codages informatiques, on préfère souvent utiliser l'hexadécimale, qui permet de représenter les 16 possibilités d'un ensemble de 4 bits avec un seul symbole (qui peut être 0, 1, 2,.........9, A, B, C, D, E , F).

Une couleur primaire peut donc prendre toutes les valeurs entre 00 et FF (soit entre 0 et 255 en décimal).

En pratique, pour faire la différence entre le décimal et l'hexadécimal, on note généralement ce dernier avec un # devant la valeur, donc pour reprendre la phase précédente, "de #00 à #FF".

Une couleur composée d'un mélange des trois couleurs primaires peut donc être représentée par 6 caractères hexadécimaux (dans l'ordre rouge vert bleu) comme indiqué dans le tableau suivant :

On notera tout particulièrement les valeurs du blanc #FFFFFF, du noir #000000, du rouge primaire #FF0000, du vert primaire #00FF00 et du bleu primaire #0000FF.

Le site ci-dessous permet de s'exercer à la compréhension de cette notation ; vous pourrez :

• soit déplacer le curseur sur la palette et vérifier le code obtenu ;

• soit saisir la valeur des couleurs primaire en décimal (de 0 à 255) ;

• soit saisir la valeur globale en hexadécimal (de #000000 à #FFFFFF).

Plus une image matricielle aura une définition et une résolution importante, ainsi qu'un codage de la couleur sur un grand nombre de bits, plus elle sera précise, mais plus le fichier informatique associé sera volumineux.

Pour tenter d'optimiser le compromis « précision / volume », différents formats informatiques existent, utilisant des algorithmes de compression avec ou sans pertes de qualité.

Voici les principaux :

• TIF et PNG pour une compression sans pertes de qualité des images matricielles ;

  • le format PNG intègre la notion de transparence d'une image, ce qui est un atout important pour, par exemple, inclure des logos dans un scène de réalité virtuelle ;

• GIF pour compression par réduction du nombre de couleurs ;

• JPG et JPEG pour une compression avec pertes de qualité, le taux de compression(donc la qualité et le volume) étant réglable ;

• SVG, WMF, EPS pour les images vectorielles.

Utilisations « classiques » :

• JPEG : photos sur le Web ;

• PNG : images simples sur le Web, ou images intégrant un transparence (par exemple le fond) ;

• SVG : logos, images vectorielles ;

• TIFF : sauvegarde et impression de photographies.