L’information numérique

Sur une machine (ordinateur, tablette, smartphone), toute l’information se trouve sous forme numérique, que ce  soit dans la mémoire de masse (stockage), dans la mémoire vive, dans le microprocesseur et au niveau de tous les périphériques, et notamment ceux de communication (affichage, réseau, …)

Nature de l’information

Les informations rencontrées sur les machines sont de natures différentes : principalement du texte, des images, du son, des vidéos, … et des programmes.

Chaque type d’information fait l’objet de standards de codage, selon sa nature ou sa destination (stockage, utilisation, communication, …).

Exemple : pour pouvoir être modifié rapidement, un document doit être placé en mémoire vive sous une forme facilement accessible.

Pour être stocké sur une mémoire de masse ou bien communiqué via un réseau, ce document doit prendre peu de place.

Pour être diffusé en temps réel (streaming, …), le document doit en plus parvenir dans l’ordre de sa diffusion.

D’autre part certaines informations devront être numérisées avant d’être codées. Cela concerne toutes les informations portées par des grandeurs physiques :

  • les images (fixes ou vidéo) : intensité lumineuse, longueurs d’onde
  • les sons : pression (ou bien tension électrique après acquisition par un microphone)
  • et plus généralement toutes les grandeurs physiques …

Numérisation de l’information

Certaines informations, portées par des grandeurs physiques (tension électrique, intensité lumineuse,…) sont constituées de signaux analogiques : une grandeur analogique peut prendre dans un intervalle fini donné une infinité de valeurs !

Ce qui est aussi le cas du temps dans lequel ces grandeurs évoluent …

La numérisation d’un signal analogique peut se faire par échantillonnage :

  • On découpe le temps en intervalles réguliers → fréquence d’échantillonnage (Hz)
  • A chaque période d’échantillonnage, on mesure l’amplitude du signal et on la converti en un nombre entier (on parle de quantification) → résolution (nombre de bit)

Plus la fréquence d’échantillonnage et la résolution sont élevées, plus la numérisation est fidèle.


Son

Le son est une vibration mécanique d’un fluide (air, eau, …), qui se propage sous forme d’ondes longitudinales grâce à la déformation élastique de ce fluide. Une onde sonore consiste en une très légère compression du fluide.

Microphone dynamique à bobine mobile

Grâce à un microphone, on peut convertir cette onde en un signal électrique, typiquement une tension, qui est de type analogique : il peut prendre toutes les valeurs possibles (dans un intervalle fixé par la technologie employée).

Sous forme numérique, un son est le plus souvent le résultat de l’acquisition et de la numérisation de deux signaux sonores (stéréo), puis d’une compression (pour occuper moins de place sur les mémoires de masse et être communiqué plus rapidement sur les réseaux).

Activité :

  • Lancer le logiciel Audacity (s’il n’est pas installé, télécharger, puis dézipper la version portable : fichier zip).
  • Ouvrir le fichier .mp3  téléchargé.
  • Rééchantillonner (Pistes > Rééchantillonner …) le son avec la fréquence la plus faible. Écouter et comparer !

Image

Une image est le résultat d’une projection optique sur une surface d’un environnement émettant de la lumière. Elle est constituée d’une infinité de points lumineux, pouvant avoir une infinité de couleurs différentes, avec une intensité lumineuse pouvant prendre une infinité de valeurs.

coccinelle

Chaque image numérique est en fait un ensemble fini de points colorés appelés pixels (contraction de picture elements) organisés en matrice (tableau à 2 dimensions).

De plus chaque pixel peut prendre un nombre fini de couleurs (on parle de profondeur de l’image)

Activité :

  • Télécharger l’image nemo.png puis l’ouvrir avec le logiciel Paint.NET
  • Faire Fichier > Enregistrer sous…, choisir un nouveau nom pour le fichier (par exemple nemo2.png) puis dans la fenêtre de configuration de l’enregistrement :
    • modifier la profondeur de couleur à 8bit, observer la différence !
    • modifier alors le niveau de tramage, constater l’effet.
  • Annuler l’opération
  • Faire Image > Taille de la zone de dessin… , puis mettre la largeur à 100 pixels et valider par Ok.
  • Agrandir l’affichage (Ctrl + + ou bien Ctrl + roulette de souris) de sorte d’avoir une image à l’écran de la même taille qu’avant.
  • Observer la différence !

 


Codage de l’information

Nombres

Tous les nombres ne seront pas codés de la même manière, car on peut en faire des usages très différents :

  • des entiers positifs, pour compter des objets par exemple,
  • des entiers relatifs, pour compter des pas, en avant et en arrière,
  • des réels, pour faire des calculs,
  • des nombres complexes

Et dans tous les cas, se pose la question de la quantité ou de la précision, ce qui va fortement influencer le codage.

Voir articles : codage des nombres

 


Texte

Un texte peut basiquement être codé par une liste de caractères :

L ' i n f o r m a t i q u e ,   c ' e s t   f a n t a s t i q u e   !

Mais en pratique, un document texte comprend beaucoup plus d’informations :

  • format des caractères (police, couleur, taille, …),
  • mise en page,
  • images et dessins,
  • liens,

Activité :

  • Créer un nouveau document texte LibreOffice et écrire :
  • Enregistrer le fichier sous le nom ISN.odt
  • Depuis l’explorateur de fichiers, faire un clic droit sur ce fichier .odt  et choisir 7-Zip > Extraire vers « ISN\ »
  • Un nouveau dossier, nommé ISN  apparait … Ouvrir ce dossier
  • Éditer le fichier content.xml  à l’aide d’un éditeur de texte de type Notepad++ (s’il n’est pas installé, télécharger, puis dézipper la version portable : fichier zip)
  • Retrouver le texte et les formats appliqués …

 

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

*

code