Les données numériques sont des informations représentées sous la forme de valeurs numériques que les ordinateurs peuvent stocker, traiter et transmettre. Un texte, une photographie, une musique, une vidéo ou une mesure provenant d'un capteur devient ainsi une suite de nombres que les circuits électroniques peuvent manipuler.

De l'information aux données numériques

Dans le monde réel, de nombreuses informations sont analogiques : la lumière varie progressivement, une voix produit des vibrations dans l'air et la température change continuellement. Pour qu'un ordinateur puisse traiter ces phénomènes, un dispositif les transforme en valeurs numériques.

Par exemple, un microphone transforme les vibrations produites par une voix en signal électrique. Un convertisseur mesure ensuite ce signal à intervalles réguliers et transforme chaque mesure en une valeur numérique. L'ordinateur peut alors enregistrer ces valeurs dans un fichier audio, les modifier ou les transmettre.

Une caméra numérique fonctionne selon un principe comparable. Elle reçoit la lumière grâce à son capteur et transforme les informations lumineuses en valeurs numériques. Ces valeurs servent ensuite à construire l'image composée de pixels.

Les données sont représentées en binaire

Les ordinateurs utilisent le système binaire pour représenter les données. Chaque information est donc finalement constituée de bits, qui prennent la valeur 0 ou 1.

Les bits sont regroupés pour représenter des valeurs plus complexes. Un groupe de 8 bits forme un octet et peut représenter 256 valeurs différentes. Des milliers, des millions ou des milliards d'octets peuvent ensuite être regroupés pour représenter des informations beaucoup plus importantes.

Par exemple, le caractère A peut être associé à la valeur 65 dans le code ASCII, soit 01000001 en binaire. L'ordinateur manipule donc cette suite de bits lorsqu'il enregistre ou transmet ce caractère.

Différents types de données

La même représentation binaire permet de stocker des informations très différentes. Le logiciel qui utilise les données détermine comment il faut interpréter les nombres enregistrés.

• Un texte est constitué de caractères associés à des valeurs numériques.
• Une image est constituée de pixels dont les couleurs sont représentées par des valeurs numériques.
• Un son est représenté par une succession de mesures numériques du signal sonore.
• Une vidéo rassemble une succession d'images numériques et généralement des données audio.
• Une mesure provenant d'un capteur peut être enregistrée sous forme d'une valeur numérique, comme une température de 21,5 °C.

Le stockage des données

Les données sont enregistrées dans différents types de mémoire. La RAM conserve temporairement les données utilisées par les programmes en cours d'exécution, tandis que les SSD, les disques durs et les autres supports de stockage conservent les fichiers de manière durable.

La quantité de données est mesurée en octets et en multiples de l'octet : kilo-octets, mégaoctets, gigaoctets et téraoctets. Un document texte peut occuper quelques kilo-octets, une photographie plusieurs mégaoctets et un film plusieurs gigaoctets.

Le traitement des données

Le processeur manipule en permanence des données numériques. Lorsqu'un logiciel ouvre une photographie, par exemple, les données du fichier sont chargées en mémoire puis interprétées pour reconstruire les pixels de l'image. Le processeur et la carte graphique traitent ensuite ces informations afin de produire l'image affichée à l'écran.

Le même principe s'applique à toutes sortes de programmes. Un traitement de texte manipule des caractères, un lecteur audio manipule des échantillons sonores et un logiciel de montage vidéo manipule des images, du son et différentes informations associées.

La transmission des données

Les données numériques peuvent être transmises d'un appareil à un autre sous forme de suites de bits. Lorsqu'une photographie est envoyée sur Internet, par exemple, son fichier est découpé en données qui circulent sur le réseau jusqu'au destinataire. L'ordinateur destinataire reconstitue ensuite le fichier afin de pouvoir afficher l'image.

La transmission numérique permet également de copier et de reproduire les mêmes données sur de nombreux appareils. Une même photographie peut ainsi être enregistrée sur un ordinateur, envoyée sur un smartphone, stockée sur un serveur et affichée sur plusieurs écrans.

La taille et la quantité des données

La quantité de données dépend de l'information représentée et de la précision choisie. Une photographie de haute définition contient davantage de pixels qu'une petite image. Un enregistrement audio réalisé avec une fréquence d'échantillonnage et une précision élevées contient davantage de données qu'un enregistrement de moindre qualité.

Lorsque la quantité de données devient importante, la compression permet de réduire la taille des fichiers. Une photographie JPEG, une musique MP3 ou une vidéo compressée occupent ainsi moins d'espace que leurs versions non compressées.

Les données informatiques occupent un certain espace dans une mémoire ou un support de stockage. Cet espace se mesure en octets et en unités plus grandes.

L'octet

L'octet, noté o, est composé de 8 bits. Il constitue une unité courante pour mesurer la taille des données informatiques.

Un petit fichier texte peut occuper quelques octets ou quelques kilo-octets. Une photographie, une chanson ou une vidéo nécessite beaucoup plus d'espace.

Les multiples de l'octet

Les fichiers et les supports de stockage peuvent contenir des quantités très importantes de données. On utilise donc des unités plus grandes que l'octet :

Les fabricants de supports de stockage utilisent généralement les multiples décimaux : 1 Ko = 1 000 octets, 1 Mo = 1 000 000 octets, 1 Go = 1 milliard d'octets et 1 To = 1 000 milliards d'octets.

Les systèmes informatiques utilisent également des unités binaires fondées sur les puissances de 2. Les unités précises sont alors le kibioctet (Kio), le mébioctet (Mio), le gibioctet (Gio) et le tébioctet (Tio) :

• 1 Kio = 1 024 octets
• 1 Mio = 1 024 Kio
• 1 Gio = 1 024 Mio
• 1 Tio = 1 024 Gio

Cette différence explique l'écart observé entre la capacité annoncée sur l'emballage d'un support et la capacité affichée par certains systèmes. Un SSD de 1 To contient 1 000 milliards d'octets. Cette quantité correspond à environ 931 Gio.

La taille des fichiers

La quantité d'espace nécessaire dépend de la nature et de la quantité d'informations contenues dans le fichier.

• Document texte : quelques Ko à quelques Mo selon son contenu et son format.
• Photographie : généralement quelques Mo.
• Fichier audio : quelques Mo pour une chanson compressée.
• Vidéo : plusieurs centaines de Mo à plusieurs Go selon sa durée, sa définition et sa compression.
• Jeu vidéo : plusieurs dizaines de Go, parfois plus de 100 Go.

Par exemple, un SSD de 1 To peut contenir environ 200 000 photographies de 5 Mo, en utilisant 1 000 milliards d'octets disponibles.

Capacité et espace disponible

La capacité d'un support indique la quantité totale de données qu'il peut stocker. Un SSD de 1 To possède ainsi une capacité de 1 To.

L'espace disponible correspond à la partie de cette capacité qui reste libre. Par exemple, sur un SSD de 1 To contenant déjà 400 Go de données, environ 600 Go restent disponibles.

Les mêmes unités servent à mesurer la capacité des SSD, disques durs, clés USB, cartes mémoire, smartphones et serveurs. Elles permettent également d'indiquer la taille des fichiers enregistrés sur ces supports.