Chapitre Agir : Défis du XXIe siècle

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Image numérique et capacité de stockage

Difficulté : Facile Durée estimée : 20 minutes Le commentaire du professeur : Cet exercice de physique (terminale S) porte sur les images numériques, leur codification et leur stockage. Il va te permettre de revoir comment sont codées les images numériques en noir et blanc ou couleur. Il te permettra de faire des comparaisons entre deux évolutions d’écran. Pour le réussir, tu dois donc bien réviser les notions portant sur les images numériques et sur les signaux numériqueanalogique. Cet exercice n’est pas très difficile mais il porte sur des notions assez généralistes. Il va te servir à vérifier si tu as bien compris la codification numérique. Il n’y a aucun calcul complexe.

Énoncé : Tetris Tetris est un jeu vidéo de puzzle conçu en 1984 par Alekseï Pajitnov. Bâti sur des règles simples et exigeant intelligence et adresse, il est l'un des jeux vidéo les plus populaires au monde. Ses versions sont innombrables, y compris en 3D, et cette multiplicité se décline sur tous les types d'ordinateurs. Ce jeu vidéo a été proposé avec la première Game Boy en 1989. L’écran de cette console avait une définition de 160 x 144 pixels en 4 nuances de gris, et une capacité de stockage pour cartouche de jeux allant de 256 Kio à 4 Mio.

Données :

La quantité de nombres binaires possibles est 2k, où k est le nombre de bits utilisés.

1. Question 1

Définir ce qu’est une image numérique.

Écris ta réponse ici, tu pourras la comparer avec le corrigé

Astuces pour cette question

1. Quelle différence faistu entre un signal analogique et un signal numérique ? 2. Un signal analogique varie de façon continue au cours du temps alors qu’un signal numérique varie

de façon discrète, par paliers. À quoi est due cette répartition par paliers ?

3. Cette répartition avec palier est due au fait que l’information est convertie en langage binaire, fait

de 0 et de 1.

Corrigé

Une image numérique est une image acquise, traitée et/ou stockée en langage binaire. Astu réussi cette question ?

Oui

Non

4/4/2015Solution Image numérique et capacité de stockage Soutien scolaire en ligne Les Bons Profshttp://www.lesbonsprofs.com/exercice/physiquechimie/agirdefisduxxiesiecle/imagenumeriqueetcapacitedestockage/solution1/52. Question 2

Quelle donnée indique que les images de Tetris sur Game Boy sont numériques ?

Écris ta réponse ici, tu pourras la comparer avec le corrigé

Astuces pour cette question

1. Aidetoi de la réponse précédente. 2. Relis le texte et essaie de trouver une information typique d’un signal numérique. 3. Comme information type du numérique, on trouve les unités KiO et MiO que l’on relie au langage

binaire. Le stockage est donc numérique.

Corrigé

Dans le texte, on lit « et une capacité de stockage pour cartouche de jeux allant de 256 Kio à 4 Mio ». Donc une capacité de stockage en Kibioctet et en Mébioctet. C’est une capacité de stockage qui s’exprime en octet (8 bits, donc 8 chiffres binaires), ce qui signifie que les images comme celles du jeu Tetris sont enregistrées en langage binaire et sont donc numériques. Astu réussi cette question ?

Oui

Non

3. Question 3

Quelles caractéristiques de l’image sont citées dans le texte ? Préciser leur signification.

Écris ta réponse ici, tu pourras la comparer avec le corrigé

Astuces pour cette question

1. Relis le texte et trouve l’endroit où il est question de l’écran. 2. D’après le texte la définition de l’écran est de « 160 x 144 pixels en quatre nuances de gris ». Que

signifie le terme pixel et celui de nuance de gris ?

3. Un pixel est le plus petit élément constitutif de l’image. Les pixels constituent un quadrillage de

l’image. Chaque pixel peut prendre une nuance de gris parmi les quatre possibles.

Corrigé

D’après le texte, l’écran de la Game Boy est constitué de « 160 x 144 pixels en quatre nuances de gris ». Un pixel est le plus petit élément constitutif de l’image. Les pixels quadrillent l’écran en lignes et en colonnes. Chaque pixel est codé en langage binaire pour donner une nuance de gris parmi les quatre possibles ici. Astu réussi cette question ?

Oui

Non

4. Question 4

Pourquoi peuton dire qu’une image numérique est un tableau de nombre ?

Astuces pour cette question

1. Revois ton cours. Qu’appelleton une codification binaire ? 2. Une codification binaire, c’est un ensemble de 0 et de 1 donc des nombres. 3. Aidetoi de la réponse à la question précédente.

Corrigé

Une image est un quadrillage de pixels : c’est donc un tableau de pixels (répartis en lignes et en colonnes). À chaque pixel est attribué un nombre binaire qui le code. Donc chaque pixel contient un nombre. Une image numérique est donc un tableau de nombres. (Chaque case renferme le nombre qui code un pixel). Astu réussi cette question ?

Oui

Non

5. Question 5

Combien de nombres seront indiqués sur le tableau associé à une image du jeu Tetris sur Game Boy ? Justifier.

Écris ta réponse ici, tu pourras la comparer avec le corrigé

Astuces pour cette question

1. Aidetoi de la réponse précédente. 2. Comme dans chaque case du tableau, il y a un nombre, en fait tu cherches le nombre de cases du tableau. Et comme une case, c’est un pixel alors tu cherches le nombre de pixels. À toi de jouer !

Corrigé

Sur une image du jeu Tetris sur Game Boy, il y a : 160 x 144 = 23040 pixels. Chaque pixel étant codé par un nombre binaire, il y a donc 23040 nombres binaires dans le tableau. Astu réussi cette question ?

Oui

Non

6. Question 6

Expliquer pourquoi 2 bits sont nécessaires pour coder chaque nuance de gris.

Écris ta réponse ici, tu pourras la comparer avec le corrigé

Astuces pour cette question

1. Retrouve dans les données l’information utile ici. 2. Dans les données, on t’indique que la quantité de nombres binaires possibles est 2k, où k est le

3. Regarde le nombre de nuances dont tu as besoin : il te faudra un code, c’est à dire un nombre

binaire spécifique, pour chaque nuance.

Corrigé

Pour le jeu Tetris sur Game Boy , chaque pixel doit pouvoir coder quatre nuances de gris différentes : donc il doit pouvoir prendre quatre valeurs différentes. On sait que avec k bits, on peut faire 2k, nombres binaires différents. Avec 2 bits, il y a 22 = 4 nombres possibles. C’est ce qu’il faut . On peut donc bien coder quatre nuances de gris avec seulement 2 bits. Astu réussi cette question ?

Oui

Non

7. Question 7

Le jeu Tetris est actuellement proposé en couleurs. Expliquer le principe du codage RVB des couleurs.

Écris ta réponse ici, tu pourras la comparer avec le corrigé

Astuces pour cette question

1. Souvienstoi de ton cours de 1ère S sur les couleurs. 2. La synthèse des couleurs étudiées en 1ère S utilise les trois couleurs primaires : le rouge, le vert et

le bleu. La superposition de ces trois couleurs émises par des sources lumineuse d’intensité variable permet de recréer toutes les autres couleurs.

Corrigé

On obtient les couleurs d’une image numérique en associant un nombre aux couleurs rouge, verte et bleue, les trois couleurs primaires de la synthèse additive des couleurs. On parle donc de codage RVB (R pour Rouge, V pour Vert et B pour Bleu). La superposition de ces trois couleurs émises par des sources lumineuse d’intensité variable permet de recréer toutes les autres couleurs. Ainsi chaque pixel d’un écran est composé de trois sources lumineuses : une rouge, une verte et une bleue. Astu réussi cette question ?

répondent en ligne et en direct.

Besoin d'aide ? Des profs te

Oui

Non

8. Question 8

Sachant qu’il y a plus de quatre couleurs proposées, expliquer pourquoi le jeu prend alors plus de mémoire dans la cartouche.

Écris ta réponse ici, tu pourras la comparer avec le corrigé

Astuces pour cette question

1. Aidetoi de la réponse à la question 6. 2. Pour coder les quatre nuances de gris, il fallait 2 bits car il fallait quatre nombres binaires différents.

3. Il s’agit de d’avoir une idée sur le nombre de bits pour coder quatre couleurs ou plus. 4. La taille de la mémoire est exprimée en octet, c’est la place occupée par le codage.

Corrigé

Puisqu’il y a plus de quatre couleurs, il faut donc plus de quatre nombres binaires pour codifier ces couleurs ; il faudra alors plus de 2 bits par pixel. Chaque pixel est donc codé par un nombre de bits plus grand que sur l’image en niveaux de gris. Il y aura donc plus de bits à stocker dans la cartouche de jeu. Astu réussi cette question ?

Oui

Non

9. Question 9

Que dire de la qualité d’une image du jeu Tetris sur une Game Boy plus récente, de même taille d’écran et de définition 240 x 160 pixels ?

Écris ta réponse ici, tu pourras la comparer avec le corrigé

Astuces pour cette question

1. Repère ce qui reste identique et ce qui change. 2. Rappelletoi que la qualité d’une image dépend de sa « définition ». 3. La définition d’une image est son nombre de pixel.

Corrigé

Pour une même taille d’écran, c’est le nombre de pixels qui donnera la définition de l’image et sera déterminante pour sa qualité.

Dans l’ancienne Game Boy il y avait : 160 x 144 = 23040 pixels. Pour la Game Boy plus récente, il y a : 240 x 160 = 38400 pixels.

La définition de l’image de la Game Boy plus récente est donc bien meilleure. Pour une même taille d’écran, la qualité de l’image est meilleure sur la Game Boy plus récente. Astu réussi cette question ?

Oui

Non

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