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Numérisation

La numérisation est le procédé permettant la construction d'une représentation discrète d'un objet du monde réel.

Dans son sens le plus répandu, la numérisation est la conversion d'un objet réel en une suite de nombres permettant de représenter cet objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par les...) en informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines telles...) ou en électronique numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite « analogique » qui est...). On utilise parfois le terme franglais digitalisation (digit signifiant chiffre (Un chiffre est un symbole utilisé pour représenter les nombres.) en anglais).

Principe

Essentiellement, la numérisation (La numérisation est le procédé permettant la construction d'une représentation discrète d'un objet du monde réel.) est la projection (La projection cartographique est un ensemble de techniques permettant de représenter la surface de la Terre dans son ensemble ou en partie sur la surface plane d'une carte.) dans un espace discret choisi de grandeurs analogiques réelles. La numérisation consiste à effectuer une ou plusieurs mesures des grandeurs que l'on veut représenter en s'intéressant à un ou plusieurs axes:

  • l'axe spatial, où on discrétise suivant une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de...) par exemple tous les millimètres d'une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...)
  • temporel ou fréquenciel, ou l'on va discrétiser une même grandeur au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). On parlera d'enregistrement, qui fait appel à la notion de défilement du temps,, ou d'échantillonnage (L'échantillonnage est la sélection d'une partie dans un tout. Il s'agit d'une notion importante en métrologie : lorsqu'on ne peut pas saisir un événement dans son ensemble, il faut effectuer des...).
  • d'intensité ou l'on va discrétiser suivant une unité d'intensité comme la candela (La candela est l'unité de mesure du système international de l'intensité lumineuse, c'est-à-dire de l'éclat perçu par l'œil humain d'une source...) pour l'intensité lumineuse : c'est la quantification.

Le résultat de cette numérisation est un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) ou une suite de nombres représentant la grandeur mesurée suivant les axes choisis. Le choix judicieux de l'espace discret est crucial pour que l'objet numérisé soit représentatif de l'objet initial.

Contraintes

Il existe des contraintes à respecter pour obtenir une numérisation fidèle de la réalité. Le théorème (Un théorème est une proposition qui peut être mathématiquement démontrée, c'est-à-dire une assertion qui peut être établie comme vraie au travers d'un raisonnement logique construit à...) de Shannon impose une résolution spatiale et/ou temporelle suffisante par rapport à l'objet à numériser.

Procédés de numérisation

La numérisation est une des manières de créer des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) à traiter. Les procédés de numérisation sont multiples :

  • numérisation directe d'image
    • caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) CCD, appareil photo numérique
    • scanner (Un scanneur, ou numériseur à balayage est l'équivalent du terme anglais scanner, qui vient du verbe anglais to scan, signifiant « balayer » dans le sens de « parcourir une certaine...) (pilotes de type TWAIN)
  • numérisation d'un modèle analogique (Le concept d'analogique est utilisé par opposition à celui de numérique.) variant au cours du temps: son, vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à...)
    • échantillonnage (sampling)

La suite de nombres obtenus est en général stockée dans un fichier ( Un fichier est un endroit où sont rangées des fiches. Cela peut-être un meuble, une pièce, un bâtiment, une base de données informatique. Par...). La numérisation pose le problème de la représentation des données sous forme de nombre, donc du format des données.

En électronique

La numérisation se définit comme la conversion de données analogiques dans un système numérique. Les données analogiques sont recueillies par divers capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure,...) (cellule photo-sensible, thermomètre (Un thermomètre est un appareil qui sert à mesurer des températures. C'est le domaine d'étude de la thermométrie.)...)

Conversion Analogique-Numérique (numérisation)

En électronique, une chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) de conversion A/N (Analogique vers Numérique) contient les éléments suivants :

  • Une ou plusieurs source(s) analogique(s)
  • Un filtre anticrènelage (Un filtre anticrènelage, filtre antialiasing, parfois appelé filtre antirepliement, est un filtre passe-bas analogique que l'on retrouve dans les dispositifs de numérisation, qui permet de nettoyer le signal avant d'effectuer une conversion...) (anti-aliasing) par source.
  • Un multiplexeur (Un multiplexeur est un circuit permettant de concentrer sur une même voie de transmission différents types de liaisons (informatique, télécopie, téléphonie, télétex) en sélectionnant une entrée parmi N. Il possèdera donc N entrées, une seconde...) (MuX), qui pourra servir pour sélectionner une source parmi plusieurs (entrées multiples mais une seule sortie).
  • Un échantillonneur bloqueur ("Sample and Hold" ou S/H), qui garde la tension (La tension est une force d'extension.) stable le temps du codage.
  • Le convertisseur analogique-numérique proprement dit (Analog/Digital Converter ou ADC).
  • Un codeur (ou modulateur).

La conversion suit donc le chemin suivant :

Source Analogique -> filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) anticrènelage -> Mux -> S/H -> CAN -> Codeur -> Signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes pour communiquer entre...) Numérique (transmission ou traitement)

Conversion Numérique-Analogique

À l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un...), une chaîne de passage d'un signal numérique vers un signal analogique contiendra les éléments suivants :

  • Un décodeur (ou démodulateur)
  • Convertisseur Numérique-Analogique(CNA)
  • Demux (Demultiplexer)
  • Filtre de lissage, qui va tenter de recréer les valeurs intermédiaires
  • Sortie analogique

La conversion suit le chemin suivant :

Source Numérique -> Décodeur -> CNA -> Demux -> Filtre de lissage -> Signal Analogique

On peut noter que le choix du mot (dé)codeur ou (dé)modulateur a donné leurs noms aux codecs (codeurs/décodeurs) et aux modems (modulteurs, démodulateurs)

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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