Informatique et sciences du numérique

On peut dire que l'information est un ensemble de données ( écrits, images, sons, vidéos......) que l'on peut stocker,consulter, transformer ou transmettre à tout moment.

Avant l'ère de l'informatique ( toute récente) la manière de conserver ces données dépendait du type des données.

• Les écrits dans des livres.

• Les images sur du papier-photo.

• Les sons sur des bandes magnétiques ou des disques vinyles.

• Les vidéos sur des films.

Comme vous le savez sans doute , l'information est stockée sous forme d'une suite de 0 et de 1.

Si on trouve une représentation numérique pour une information, par exemple la largeur d'une image, on pourra avec le système binaire l'écrire avec une suite de 0 et de 1.

Il en va de même pour tout type d'information.

• Un texte est une suite de mots qui sont formés de lettres auxquelles on associe un nombre.

• Une image est une "matrice" constituée de pixels auxquels on associe des couleurs qui sont eux mêmes codés par des nombres.

• Une vidéo est une succession d'images.

• Un son est une suite de fréquences.

• etc....

Fabriquer un reflet numérique d'un objet réel.

Comment décrire ce dessin ?

Une solution est de dire : « Cette image est formée d'un cercle ». Nous pouvons même être plus précis et indiquer les coordonnées du centre du cercle, son rayon, sa couleur, l'épaisseur du trait... À partir de cette description, n'importe qui pourrait reconstituer le dessin.

Cette méthode marche bien pour ce dessin-ci-dessus. Mais tout décrire avec des mots serait bien moins pratique

pour le dessin suivant :

En effet, comment facilement décrire en détail ces traits qui semblent tracés au hasard ? Qu'en serait-il avec un dessin représentant un objet réel, ou un visage ?

Une autre méthode, qui a l'avantage de pouvoir être utilisée pour n'importe quel dessin, consiste à superposer un quadrillage au tracé :

Chacune des cases de ce quadrillage s'appelle un pixel (contraction de picture element, en anglais). On noircit ensuite les pixels qui contiennent une portion de trait :

Puis, il nous suffit d'indiquer la couleur de chacun des pixels, en les lisant de gauche à droite et de haut en bas, comme un texte (dans notre culture occidentale).

Ici, cela donne :

blanc, noir, noir, noir, blanc, noir, noir, blanc, noir, noir, noir, blanc, blanc, blanc, noir, noir, noir , blanc, noir, noir, blanc, noir, noir, noir, blanc.

De fait, cette description est assez approximative, et on constate une grande différence entre ces deux images :

Mais nous pouvons rendre la description plus précise en utilisant un quadrillage, non plus de cinq x cinq, mais de cent x cent pixels :

Et à partir de quelques millions de pixels, nous ne serions plus capables de faire la différence entre les deux images.

Cette méthode est donc approximative, mais universelle : n'importe quel dessin, même très compliqué, se décrit exactement comme un dessin simple.

Ce dessin se décrit donc par une suite de mots « blanc » ou « noir ». Comme seuls les mots « noir » ou « blanc » sont utilisés, nous pouvons être plus économes et remplacer chacun de ces mots par un seul symbole, par exemple le mot « noir » par la lettre « n » ou le chiffre « 0 » et le mot « blanc » par la lettre « b » ou le chiffre « 1 ».

Le dessin ci-dessus, avec une grille de 5 x 5, se décrit alors par la suite de 25 chiffres :

1000100100011100010010001

Ces différentes descriptions sont équivalentes : le dessin se décrit toujours par une suite de symboles choisis parmi deux. Le nom de ces deux symboles importe peu, et nous pourrions les appeler noir et blanc ,a et b, 0 et 1, pile et face, - et +, Dupond et Dupont... que cela ne changerait pas grand-chose.

On choisit 0 et 1. Ces symboles s'appellent les chiffres binaires ou bits (abréviation de binary digits, « chiffres binaires », en anglais).

Une suite de 0 et de 1 s'appelle une suite binaire, ou parfois un mot binaire. Notre dessin se décrit ainsi avec 25 chiffres binaires, ou encore 25 bits ; sa longueur est 25.

Si nous voulons maintenant décrire une image en couleur, par exemple une image dans laquelle chaque pixel peut être noir, rouge, vert ou bleu, une première méthode consiste à la décrire par une suite dont chaque élément est l'un des quatre mots « noir », « rouge », « vert », « bleu ». Par exemple, prenons l'image suivante :

Elle se décrit par la suite :

noir, rouge, noir, rouge, noir, noir, rouge, noir, rouge, noir, bleu, noir, bleu, noir, vert, bleu, bleu , noir, bleu, vert, bleu, bleu, vert, vert, vert.

Comme pour les images en noir et blanc, on peut être plus économe et décrire chaque couleur par une seule lettre ou un seul chiffre. Par exemple, en utilisant la correspondance 

• n noir

• v vert

• r rouge

• b bleu

cette image se décrit par la suite : nrnrnnrnrnbnbnvbbnbvbbvvv

Cette méthode utilise quatre symboles différents. Il est possible aussi de décrire cette image par une suite binaire, c'est-à-dire dans laquelle on utilise seulement deux symboles différents et non quatre. Mais comme il y a plus de deux couleurs, il est impossible de décrire chaque couleur par un seul chiffre binaire : un « 0 » ou « 1 ». En revanche, on peut décrire chaque couleur par une suite de deux bits. Par exemple :

• 00 noir

• 01 rouge

• 10 vert

• 11 bleu