Les données numériques sont les informations qu'un ordinateur est capable de mémoriser, de traiter et de transmettre. Qu'il s'agisse d'un texte, d'une photographie, d'une musique, d'une vidéo, d'un jeu vidéo ou même d'un programme informatique, tout est finalement représenté sous une forme que les composants électroniques peuvent comprendre.

Contrairement à l'être humain, qui utilise des lettres, des mots, des images ou des sons, un ordinateur ne comprend que deux états électriques : la présence ou l'absence d'un signal. Ces deux états sont représentés par les chiffres 0 et 1. Toute l'informatique moderne repose sur ce principe appelé codage binaire.

En associant des milliards de 0 et de 1, l'ordinateur peut représenter n'importe quelle information. Chaque lettre d'un texte, chaque pixel d'une image, chaque note d'une musique ou chaque image d'une vidéo est converti en une longue suite de bits. Le processeur peut alors effectuer des calculs sur ces données, les copier, les modifier, les compresser ou les transmettre à un autre appareil.

Les données sont organisées de différentes façons selon leur nature. Un document contient principalement des caractères. Une image est composée de millions de pixels, chacun possédant une couleur. Un son est enregistré sous la forme d'une succession de mesures représentant les vibrations de l'air. Une vidéo n'est finalement qu'une très longue suite d'images accompagnées d'une piste sonore synchronisée.

Pour faciliter leur utilisation, les données sont enregistrées dans des fichiers. Chaque fichier possède un format qui indique comment les informations sont organisées. Par exemple, un document texte, une photographie, une musique ou une vidéo utilisent des formats différents afin que les logiciels puissent les interpréter correctement.

Les données peuvent être copiées, déplacées, compressées, chiffrées ou sauvegardées. La compression réduit la taille des fichiers afin d'économiser de l'espace de stockage ou de transmettre plus rapidement les informations. Le chiffrement, quant à lui, transforme les données afin qu'elles ne puissent être lues que par les personnes autorisées.

Chaque jour, les ordinateurs, les smartphones, les objets connectés et les serveurs échangent des quantités gigantesques de données à travers les réseaux informatiques. Les moteurs de recherche, les plateformes de vidéos, les jeux en ligne ou les services de messagerie fonctionnent grâce à ces échanges permanents d'informations numériques.

Les données sont devenues l'une des ressources les plus importantes de notre époque. Elles permettent aux scientifiques de réaliser des découvertes, aux entreprises d'améliorer leurs services, aux médecins d'étudier des maladies ou encore aux satellites d'observer notre planète. Bien utilisées et correctement protégées, elles constituent le cœur de presque toutes les activités numériques modernes.

L'échantillonnage

L'échantillonnage est l'opération qui consiste à transformer un signal analogique en données numériques. Pour cela, on mesure régulièrement la valeur du signal afin d'obtenir une suite de nombres que l'ordinateur peut enregistrer et traiter.

Chaque mesure effectuée est appelée un échantillon. Plus les échantillons sont nombreux, plus la représentation numérique est fidèle au signal d'origine.

• Signal analogique : signal continu pouvant prendre une infinité de valeurs.
• Échantillon : valeur mesurée à un instant précis.
• Fréquence d'échantillonnage : nombre d'échantillons mesurés chaque seconde.
• Quantification : conversion de chaque échantillon en une valeur numérique.

Par exemple, un microphone capte un son sous la forme d'un signal analogique. Un convertisseur mesure ce signal plusieurs milliers de fois par seconde. Chaque mesure est transformée en un nombre binaire qui peut être enregistré dans un fichier audio.

La fréquence d'échantillonnage s'exprime en hertz (Hz). Une fréquence de 44 100 Hz signifie que le signal est mesuré 44 100 fois par seconde. Cette valeur est utilisée pour les CD audio.

Après l'échantillonnage, chaque mesure est quantifiée. Cela signifie qu'elle est arrondie à l'une des valeurs numériques possibles. Plus le nombre de valeurs possibles est élevé, plus le signal numérique est précis.

Un échantillonnage trop faible entraîne une perte d'informations et une dégradation de la qualité. À l'inverse, une fréquence plus élevée produit un fichier plus fidèle mais également plus volumineux.

L'échantillonnage est utilisé pour numériser les sons, les vidéos, les images provenant de certains capteurs ainsi que de nombreuses mesures physiques. Il constitue une étape essentielle du passage de l'analogique au numérique.