Traitement d'images et métadonnées EXIF : cours de Seconde

Chaque jour, tu prends, retouches et partages des photos. Derrière l'image que tu vois sur l'écran, il se passe deux choses que ce cours va t'aider à comprendre.

D'abord, l'image est un ensemble de nombres. Un programme peut donc lire ces nombres, les modifier et fabriquer une nouvelle image : c'est le traitement d'image. Les filtres de ton application photo, le mode noir et blanc, l'effet « négatif » ou l'éclaircissement automatique reposent tous sur ce principe.

Ensuite, le fichier ne contient pas seulement l'image. Il transporte aussi des informations sur elle : à quelle date elle a été prise, avec quel appareil, parfois à quel endroit. Ces informations s'appellent des métadonnées, et le format le plus courant pour les photos d'appareils numériques s'appelle EXIF.

Tu as déjà vu dans les chapitres précédents que l'image numérique est découpée en pixels (le capteur en fournit un par point de mesure) et que la couleur de chaque pixel est codée par des valeurs numériques. Ce cours s'appuie directement sur ces deux notions.

À la fin, tu sauras :

• expliquer ce que signifie traiter une image par programme, et décrire quelques traitements simples ;
• dire ce qu'est une métadonnée et ce que contient un fichier EXIF ;
• repérer les avantages (classement, traçabilité) et les risques (vie privée) de ces informations ;
• savoir comment elles peuvent être supprimées ou modifiées, donc pourquoi il faut les lire avec prudence.

Rappelons ce que représente un pixel. Chaque pixel d'une image en couleur est décrit par trois nombres : une quantité de rouge, de vert et de bleu. Ce sont les trois composantes dont parle la définition ci-dessus.¹ En mélangeant ces trois lumières à des intensités différentes, l'écran reproduit toutes les teintes.

Dans le codage le plus courant, vu au chapitre sur les couleurs, chaque composante est un entier compris entre 0 et 255. On note un pixel $(R\,;\,V\,;\,B)$ :

• $(0\,;\,0\,;\,0)$ est un pixel noir ;
• $(255\,;\,255\,;\,255)$ est un pixel blanc ;
• $(255\,;\,0\,;\,0)$ est un rouge pur ;
• $(128\,;\,128\,;\,128)$ est un gris moyen.

Voici ce que donne cette méthode en langage Python, dans une forme simplifiée. Les noms des fonctions peuvent varier selon la bibliothèque utilisée, mais la structure reste la même.

for x in range(largeur):
    for y in range(hauteur):
        r, v, b = image.lire(x, y)
        # calcul des nouvelles valeurs
        r2, v2, b2 = 255 - r, 255 - v, 255 - b
        resultat.ecrire(x, y, (r2, v2, b2))

Les deux boucles imbriquées garantissent que chaque pixel est visité une fois. Le calcul au milieu est la seule partie qui change d'un traitement à l'autre.

Tous les traitements ci-dessous suivent la méthode de la section précédente. Seule la formule appliquée à chaque pixel change. Ce sont des exemples construits pour s'entraîner : les formules sont des choix de calcul, il en existe d'autres.

Une image seule ne dit pas d'où elle vient. Imagine un album de mille photos de vacances : sans date ni lieu, impossible de les classer. Les métadonnées répondent à ces questions, et un ordinateur peut les lire automatiquement, sans que personne n'ait à regarder les images.

Il existe plusieurs familles de métadonnées. Certaines sont fabriquées automatiquement par l'appareil au moment du cliché. D'autres sont ajoutées à la main plus tard par une personne ou par un logiciel, par exemple un titre, des mots-clés ou le nom d'un auteur.

C'est l'appareil lui-même qui rédige les informations EXIF au moment où tu déclenches. On y trouve l'heure et le jour du cliché, le modèle du boîtier, le temps d'exposition (la vitesse d'obturation), la focale choisie et la taille de la photo.³ Certains appareils, équipés ou non d'un accessoire dédié, peuvent aussi noter l'endroit précis grâce aux coordonnées GPS.³

Sur un smartphone, tout cela est renseigné sans que tu aies rien à faire, et les réseaux sociaux exploitent ces données pour placer ta photo sur une carte.³ C'est ce qui explique que ton téléphone te propose de regrouper tes photos par lieu ou par jour.

L'EXIF décrit surtout la technique de la prise de vue. Pour documenter le contenu d'une photo (titre, mots-clés, légende, auteur), d'autres standards existent.

Pour saisir ces métadonnées, chaque acteur utilise ses outils : des logiciels comme Adobe Lightroom, Bridge ou Photoshop pour le photographe, des gestionnaires d'images (DAM) pour l'iconographe, c'est-à-dire la personne chargée de gérer un fonds d'images.³ Les rubriques disponibles suivent les standards IPTC et XMP.³

Les métadonnées ne sont pas gravées dans le marbre. Elles peuvent changer de plusieurs manières, volontaires ou non.

Transmettre un fichier riche en informations apporte de la sécurité pour sa gestion, mais une identification très précise peut dévoiler des choses qu'on ne souhaitait pas montrer.³

Quand un programme traite une image, il lit les pixels et en produit de nouveaux. Reste une question : que devient le reste du fichier ? Cela dépend de l'outil.

Un programme écrit à la main, qui crée une nouvelle image à partir d'un tableau de pixels, n'a aucune raison de recopier les informations de l'appareil : l'image enregistrée est souvent « vierge » de métadonnées, sauf si le programmeur les transfère explicitement. À l'inverse, un logiciel de retouche récent reconnaît en général les données EXIF et les conserve.² Un ancien logiciel peut les supprimer.²