POINTS-CLÉS POUR UNE TRANSPOSITION A L'ENSEIGNEMENT

Derrière la diversité de ces pratiques se cache également leur complexité, tant dans l'imbrication des différentes activités évoquées que dans la nature même de celles-ci. De cette complexité il nous a semblé pourtant nécessaire d'extraire des points de repère sur lesquels il convient d'être clair, en particulier pour la proposition de transpositions d'activités et de transfert d'outils.

Capter, capturer et mesurer

Une première distinction doit être faite entre capter et capturer. Capter est évidemment la base même de l'acquisition de l'information : c'est l'interception d'un flot d'informations en provenance du système étudié, telle la caméra qui transmet en continu, sous forme de signal électrique ou d'ondes radio, les images du système qui se forment sur la matrice CCD. Capturer, c'est figer, pour enregistrer, mémoriser, telle ou telle partie du flot d'information, en vue généralement d'une étude ultérieure. Mais il faut alors encore distinguer la capture du mesurage (ce terme vise à distinguer l'action de mesurer (mesurage) du résultat lui-même (la mesure) qui est l'extraction des informations nécessaires à l'étude par le relevé de telle ou telle position, de telle ou telle intensité). Pour préciser par un exemple, on peut dire qu'une caméra donnant une image en incrustation et permettant de suivre visuellement l'évolution d'un système est le capteur (capter), que la numérisation dans un fichier (ou l'enregistrement sur une bande vidéo) est une capture, et que, en dernière étape, le mesurage est le relevé des coordonnées (cette distinction n'est pas spécifique à l'utilisation de l'image et s'applique en particulier en ExAO). Notons également que les fonctionnalités ci-dessus nécessitent la mise en œuvre d'instruments adaptés à la restitution des images, et donc au contrôle de celle-ci.

Suivant les cas, le mesurage peut se faire directement sur l'image sans avoir à l'enregistrer, dans d'autre cas il est nécessaire d'effectuer une capture pour faire les mesures en différé. La capture et la numérisation d'une image peuvent donc être distinctes (acquisition par un capteur analogique puis numérisation du document analogique comme, par exemple, un signal vidéo, etc.) ou intégrées dans le même dispositif.

Ces deux approches se retrouvent dans les pratiques de laboratoire : en astrophysique, des clichés photographiques obtenus peuvent être numérisés pour être exploités à l'aide de logiciels appropriés ou bien directement obtenus par des capteurs CCD.

Analyser, traiter, modéliser

L'image est donc utilisée pour observer, mesurer, analyser, contrôler, etc. Dans tous ces cas, il faut généralement compléter les outils de capture et de mesure par des outils d'analyse et de traitement de l'image et par des méthodes de modélisation. Il nous a semblés important précisément de distinguer :

les outils d'analyse qui permettent d'extraire des informations non accessibles directement à la mesure : visualisation d'histogramme, transformation d'image (notamment la transformation de Fourier bidimensionnelle), modification de contraste, etc. ;
les outils de traitement qui, généralement couplés aux précédents, sont utilisés pour modifier (généralement de façon durable, donc avec mémorisation du traitement) l'image elle-même, donc l'information qui s'y trouve : après traitement, une partie de l'information initiale a été remplacée par une information liée au traitement effectué. Ainsi, il est possible de modifier un histogramme, de filtrer des fréquences spatiales à partir de la Transformée de Fourier, d'effectuer des additions ou soustraction d'images, etc. ;
les outils de modélisation qui permettent de confronter les images issues d'une capture (traitées ou non) à des modèles mathématiques (purs ou issus d'une modélisation physique du phénomène). La synthèse d'image apparaît donc ici en tant qu’outil de modélisation.

Stocker, transmettre

Les utilisations de la numérisation ne se limitent pas à ces aspects liés à l'investigation scientifique. Jean–Pierre ARNAUD, lors des Journées d'études Images numériques dans l'enseignement des sciences [LE TOUZÉ et SALAMÉ, 1996], insiste sur deux aspects essentiels que nous avons rencontrés dans les exemples détaillés précédemment :

le stockage d'informations de plus en plus volumineuses : les technologies ont fait d'important progrès et les gains de performance se retrouvent dans les matériels "grand public" ;
la capacité de transmettre les informations sur des réseaux : celle-ci ouvre de nouvelles voies en matière de communication scientifique.

Références

J.–P. ARNAUD. Technologies du stockage et de la distribution d'images, impact dans l'enseignement. In LE TOUZÉ J.–C. & SALAMÉ N. Images numériques dans l'enseignement des sciences. Paris : INRP, Documents et travaux de recherche en éducation, n°19, 1996, p.9-19.