S’il est un périphérique souvent évoqué et naturel pour accompagner un ordinateur, c’est bien l’écran. On ne peut pas ne pas le voir. Et même si je l’ai évoqué il y a bien longtemps dans l’article ‘La réponse à votre question’, il me semble important de détailler certains points. L’écran sert à afficher des images. Ces images sont produites par la carte graphique de l’ordinateur, le fameux GPU (Graphical Process Unit).
Le GPU est un micro-contrôleur (µc) spécialisé dans la création d’images. S’il n’a que le niveau de µc, de nos jours, il est souvent plus puissant, au niveau calcul, que le micro-processeur (µp). Mais Norbert ne voit en lui qu’un vassal dont le but est de créer les images que verra l’utilisateur final. Il est une sorte de peintre. La différence est qu’il génère des dizaines d’image par secondes. Balèze Picasso.
Pour votre ordinateur (votre smartphone), une image c’est une série de point sur un plan. Prenez une feuille. Dessinez une grille. Chaque case de votre grille sera un point de votre image. Il s’agit d’un pixel. Un pixel est divisé en 3 sous-pixels. Chaque sous pixel est une lampe de couleur rouge, verte ou bleue. Suivant l’intensité lumineuse de chacune de ces lampes, il est possible de reproduire l’ensemble du spectre visible (ou presque).
Pour afficher une image, au moins 60 fois par seconde, la carte graphique doit indiquer à l’écran pour chaque pixel de ce dernier l’intensité de chaque sous-pixel. Petit problème de mathématique. Un écran Full HD se compose de 1080 lignes de 1920 pixels. L’intensité de chaque sous pixel est codé sur 8 bits ou 1 octet (soit 256 valeurs).
Question 1 : Combien de couleurs différentes sont affichables sur un écran ?
3 sous -pixels pour afficher une couleur d’un pixel. 256 valeurs (ou 2^8) pour un sous-pixel. Il est possible de produire 2^8 x 2^8 x 2^8 couleurs. Soit un peu plus de 16 millions de couleurs. Vous distinguerez rarement 2 variations de rouge très proche. De nos jours certains écrans accepte de coder l’intensité des sous-pixels avec 2^10 variations. Je vous laisse faire le calcul du nombre de couleurs différentes reproductibles.
Question 2 : Quelle quantité d’information, en millions d’octet (Mo), est échangé par seconde entre la carte graphique et l’écran ?
Un écran de résolution full HD comporte 1920 x 1080 pixels. 3 sous-pixels par pixel, 1 octet par sous-pixel, 60 fois par seconde. Avec une multiplication, on arrive à 373,248 Mo/s. Si on passe à un écran 4K, il faut multiplier le nombre de pixels par ligne et colonne par 2. Je vous laisse faire le calcul.
À titre de comparaison, envoyer un courrier électronique nécessite 0,001 Mo. En clair, le GPU réalise un nombre de calcul impressionnant chaque seconde. Et tout cela pour que vous puissiez regarder votre écran. Et encore, là on ne demande à ce dernier de recomposer qu’une simple image calculée en amont et stocké dans un cache. Les GPU savent aussi créer des scènes 3D. Mais dans ce cas, le nombre d’opération à réaliser explose et le GPU devient un vrai radiateur. Pratique en hiver, moins en été.
Revenons à nos images. Affichée à l’écran, elle pèse 8 Mo alors qu’elle n’est pas très détaillée. Pourtant, lorsqu’on l’a récupéré sur Internet, elle ne faisait que 0,2 Mo. Les images peuvent être compressées. En clair, les informations de l’image sont transformées pour prendre moins de place. Il existe différentes méthodes de compression. La plus connue est la conversion JPEG (Joint Photographic Experts Group). Un vrai bonheur pour les amateurs de matrices.
Le format JPEG détruit des informations de colorimétrie auxquelles nous sommes peu sensibles. En contrepartie, il divise la taille de vos photos par 40. C’est suffisant pour les échanger sur Internet nos photos de vacances. Ce format date de 1992. Il a depuis évolué. Il existe maintenant d’autres formats pour compresser vos images, à conditions de connaître la procédure pour pouvoir ensuite les lire.
En général, une fois les photos arrivées, c’est Norbert le µp qui se charge de décompresser les images. Il sait appliquer les notices de décompression des nombreux formats d’images. Ensuite, il stocke le résultat dans un cache à destination du GPU.
J’arrête là mon exposé sur les images affichées sur nos écrans. Vous l’aurez compris, les images, affichées ou transmises, ce sont de nombreux calculs et beaucoup d’informations transmises. Et cela pour chacun de nos écrans. Comme quoi, ce qui semble naturel nécessite un travail incroyable. Chapeau l’artiste.