Pixel [px]

Un pixel est le point carré qui compose une Image Matricielle Numérisée. Plus grand est le nombre de pixels de la matrice appliquée à cette image, plus précise est sa définition, c’est-à-dire sa précision graphique.

Le Codage Numérique matriciel d’une image consiste à analyser chacun de ses pixels pour leur associer un ton correspondant dans une palette numérique de codage des couleurs.

La fidélité d’une image matricielle à son modèle original dépend à la fois de la finesse de sa définition numérique mesurée en nombre de pixels, de la richesse de la palette numérique, mais aussi de la capacité de résolution du Périphérique chargé de sa restitution.

Étymologie de pixel :
Pixel est la contraction phonétique des mots anglais « picture cell », en français : cellule d’image.
Aucune traduction française ne s’est imposée.
Son symbole est px.

Autopsie d’un sourire numérique énigmatique :

Les exemples ci-dessous proposent deux versions de la numérisation du plus célèbre des tableaux de Léonard de Vinci.

À gauche, pour la version 1, le tableau original a été numérisé sur une matrice de 564 px en largeur pour 877 en hauteur, soit un total de 494 628 px.
À droite, pour la version 2, la définition numérique de la même image est réduite de 25 % : 282 x 438, soit 123 516 px.

Il y a un volume de Données numériques quatre fois moins moindre dans le message porteur de la version 2 que dans celui porteur de la version 1. La dimension réduite de ces deux versions ne permet pas à l’œil humain de percevoir facilement la différence entre elles. Mais les deux timbres centraux montrent un agrandissement jusqu’au pixel du sourire de la Joconde. Sur la version 2, il tient sur une matrice de 30 px x 15 px. La perte liée à la définition graphique devient évidente, mais cette évidence s’atténuera cependant pour l’observateur qui s’éloignera de son écran.

Cet exemple illustre la différence entre le concept d’Information — virtualité interprétée — et celui des Données — matérialisation formelle — : le tableau exposé au Louvre mesure 23 x 77 cm ; son codage requiert 30,3 px par cm² dans la version 2 [1] contre 121,2 px dans sa version 1. Quand bien même le cliché comporterait 36 millions de pixels comme l’offre technologique le permet aujourd’hui, l’énigme du sourire de la Joconde ne serait pas davantage résolue.

Le pixel comme unité de mesure de la définition et de la résolution d’une image :
Le nombre de pixels logiques analysés et codés par le système informatique embarqué dans le capteur photographique permet de quantifier la finesse de la définition numérique d’un cliché. L’unité de mesure utilisée est le Mégapixel (ou Mpx). Ainsi, les appareils photo numériques commercialisés en 2018 ont une définition qui va de 10 à 36 Mpx.

Pour pouvoir mettre en parallèle la multitude de Périphériques de restitution d’images que propose le marché, le pixel physique a été normalisé et une unité a été créée, le DPI (acronyme de « Dot Per Inch ») traduit en français par PPP (pour Points ou pixels Par Pouce [2]) :

• La résolution d’un écran exprime le nombre de pixels restitué par pouce.
• Pour une imprimante, le DPI indique le nombre de points d’encre imprimé par pouce, sachant qu’il faut davantage de points que de pixels pour constituer une trame d’impression.

Le W3C [3] a normé la taille du pixel physique comme égale à 1/96 de pouce.

La qualité de l’image comme la taille de son codage dépendent de la palette de couleur retenue :
La couleur attribuée à un pixel est codée par un ensemble de trois valeurs qui se base sur le codage RGB (acronyme anglais des trois couleurs élémentaires « Red, Green, Blue », en français Rouge, Vert, Bleu) [4].

La couleur d’un pixel résulte de la combinaison de 3 couleurs complémentaires, chacune d’elle ayant une intensité lumineuse fixée. Plus la palette choisie est large, plus le stockage requiert de Bits pour le stockage des pixels.

• Pour un décor monochrome, indiquer les points tracés — par exemple les points noirs sur fond blanc, verts ou ambres sur fond noir —, requiert un bit pour chaque pixel de la matrice ;
• Pour un décor polychrome ou qui requiert plusieurs nuances de gris, le nombre de bits par pixel dépend de la richesse de la palette des nuances :
  • 4 bits pour 16 nuances ;
  • 8 bits pour 256 nuances ;
  • 16 bits pour 65 536 nuances ;
  • 24 bits pour 16 777 216 nuances (=256³). Cette palette est appelée « true colors », en français : couleurs vraies.

La Compression des fichiers d’images numériques :
La grande majorité des Logiciels de traitement de l’image proposent des moyens simples et efficaces de limiter la taille de leurs fichiers :

• Il est souvent suffisant de sauvegarder le fichier du cliché après une réduction proportionnelle de ses dimensions.
• Les Logiciels proposent des sauvegardes dans des formats qui compressent l’image tout en conservant une restitution très fidèle. C’est par exemple le cas d’un des formats les plus connus, JPEG (.jpg), normalisé par le  Joint Photographic Experts Group.

Ces procédés, comme la très grande majorité des outils de compressions dédiés à l’imagerie numérique, ont cependant une contrainte forte : leurs modes de Compression ont une approche non conservatrice (« lossy compression »). Autrement dit, le contenu du fichier compressé ne pourra pas être rétabli sous son état étendu d’origine.

La course aux matériels ayant la meilleure définition d’une image a-t-elle un sens ?
Une définition élevée du codage des images intéresse d’abord le professionnel qui travaille ses clichés, les recadre, en extrait un détail qu’il grossit, etc.
L’amateur tire quelques-uns de ses clichés sur des formats papier de taille limitée, mais le plus souvent les visionne sur un écran.
Sachant que la qualité du rendu d’une image numérique dépend en fin de course des limites du périphérique qui la restitue et tenant compte du parc matériel existant et de la réalité de la résolution des écrans, la course à une pixelisation toujours plus grande n’est-t-elle pas d’un intérêt relatif ?

Notes et commentaires référencés :
[1] Calcul du nombre de pixels pour le tableau original de la Joconde, 23 cm x 77 cm = 4081 cm² ; pour l’image version2, 438 x 282 px = 123516 px ; soit 31,27 px pour 1 cm²du tableau original. ↩
[2] Un pouce (en anglais « inch ») équivaut à 2,54 cm. ↩
[3] W3C est le sigle abrégé du « World Wide Web Consortium », organisme de standardisation chargé de la compatibilité des technologies du WWW. ↩
[4] Pour plus de détail, voir la définition de la Synthèse Additive Trichrome des couleurs. ↩