Introduction
Dans un monde saturé d’écrans, l’image numérique est omniprésente : téléviseurs, smartphones, panneaux d’affichage, ou encore murs d’images monumentaux. Chaque technologie d’affichage – LCD, LED, OLED – possède sa propre architecture, mais toutes reposent sur la même unité fondamentale : le pixel, ce minuscule point lumineux qui, multiplié à l’infini, compose nos univers visuels. Aujourd’hui, les projets d’application ne se contentent plus d’afficher des images statiques ; ils manipulent en temps réel des flux vidéo, capturés par des caméras, modifiés à la volée, transformés selon les besoins de l’utilisateur ou du créateur. Cette capacité à intervenir directement sur le flux vidéo, à remodeler chaque image couche après couche, ouvre la voie à des expériences interactives inédites et à une créativité sans limites. Mais que se passe-t-il vraiment sous la surface, lorsque l’on décide de modifier un flux vidéo issu d’une caméra ? Comment l’architecture du pixel devient-elle le terrain de jeu des développeurs ?
Pourquoi contrôler chaque pixel ?
Chaque image affichée sur un écran est composée de millions de pixels. Chacun d’entre eux contient des informations sur la couleur et la luminosité. Mais contrairement aux images imprimées qui utilisent le modèle CMJN (Cyan, Magenta, Jaune, Noir), les écrans fonctionnent en RGB avec les couleurs suivantes : Rouge (Red), Vert (Green) et Bleu (Blue). La couleur d’un pixel est donc définie par trois valeurs situées entre 0 et 255. Cette combinaison dite “additive” permet de reproduire une large palette de couleurs. Si le code RGB est de R0, G0, B0 nous sommes en présence d’un pixel “noir”. Si R255, G255, B255, on a alors un pixel blanc
Cette distinction est essentielle pour comprendre le fonctionnement des filtres et des effets graphiques.
La plupart des logiciels permettent de manipuler des pixels par paquet. Que ce soit PowerPoint qui va afficher des formes géométriques ou des outils de retouche photo avec des pinceaux numériques pour modifier les couleurs.
Cependant, il est parfois nécessaire de manipuler ces pixels un par un pour créer des effets visuels avancés et améliorer la qualité d’affichage. Cette technique est largement répandue dans le développement des jeux vidéo immersifs, la CAO et la modélisation par exemple.
Mais comment réussir à agir sur chaque pixel de chaque image ?
OpenGL : L’outil pour manipuler chaque pixel
OpenGL (pour Open Graphics Library) est une technologie clé qui permet d’interagir directement avec la carte graphique et de contrôler le rendu visuel. Elle est présente sur les smartphones, les ordinateurs et même les navigateurs. L’objectif est de permettre de concevoir des images de manière efficace et optimisée.
À chaque “frame” et pour chaque pixel, OpenGL donne deux informations : la position du pixel ainsi que l’image actuelle. On code un algorithme qui va calculer la couleur associée à ce pixel. Le calcul tient compte de la position du pixel et des autres couleurs de l’image.
Dans le cadre du projet “Vision[s]”, une application de simulation de troubles visuels en réalité augmentée, OpenGL est utilisé pour modifier en temps réel le flux vidéo de la caméra. En insérant des programmes OpenGL dans une application codée en Flutter, on a pu appliquer des filtres spécifiques avant d’afficher l’image à l’écran.
Vous pouvez ainsi découvrir en temps réel comment la pathologie de la personne affecte sa vision.
Exploiter OpenGL : quelques exemples de filtres
Filtre noir et blanc
Pour obtenir une image en noir et blanc, il suffit de calculer la moyenne des trois valeurs RGB, et d’appliquer ce résultat aux trois composantes :
Exemple :
Si l’on veut transformer un pixel de couleur initiale “pourpre” disposant des valeurs suivantes : R=211, G=54, B=68 en un “gris”, il suffit de calculer la valeur moyenne : (211 + 54 + 68) / 3 = 111. Son nouveau code sera donc R=111, G=111, B=111.
Effet de flou
Un effet de flou s’obtient en calculant la moyenne des pixels voisins, pour chaque couleur. Plus on intègre de pixels adjacents dans le calcul, plus le flou est prononcé.
Cependant, cette technique demande beaucoup de calculs : un simple effet de flou peut exiger plusieurs dizaines de multiplications et additions par pixel, rendant son exécution coûteuse en termes de performance. C’est pourquoi l’optimisation de ces calculs reste un enjeu majeur en informatique graphique.
Un exemple de calcul simplifié serait le suivant. Mais la réalité demande de tenir compte des autres pixels et de les pondérer en fonction de la position et de la priorité.
Spirale centrale
Dans le cadre de la simulation d’un trouble visuel comme la DMLA (Dégénérescence Maculaire Liée à l’Âge), l’application Vision[s] utilise un effet de spirale. L’idée est de faire pivoter chaque pixel en fonction de sa distance par rapport au centre de l’image. Plus un pixel est proche du centre, plus l’angle de rotation appliqué est important, donnant ainsi une impression de distorsion visuelle. Découvrez le rendu en images directement sur le site internet de l’Hôpital ophtalmique Jules-Gonin, en suivant ce lien.
Conclusion : Vers une maîtrise totale du rendu graphique
Derrière chaque pixel affiché se cachent des milliers de lignes de code qui déterminent son apparence. OpenGL, via ses programmes (“shaders”), permet de définir avec précision comment chaque pixel doit être affiché en temps réel. Que ce soit pour créer des effets visuels impressionnants dans les jeux vidéo, optimiser le traitement d’image, ou simuler des troubles visuels, la manipulation des pixels est un domaine fascinant où performance et créativité se rencontrent.
Pour vous lancer dans l’art de la manipulation des pixels, sachez que des bibliothèques et moteurs graphiques exploitent ces principes pour générer des effets avancés comme l’eau, le feu ou les éclairages dynamiques. En approfondissant OpenGL et ses shaders, on peut repenser totalement la manière dont les images sont affichées, et ouvrir la voie à des innovations visuelles toujours plus immersives !
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