Choix des paramètres

Pour que les données numérisées représentent fidèlement les grandeurs initiales, on doit toujours faire des hypothèses sur le signal à représenter.

Lorsqu'on ne connaît que sa largeur de bande et son rapport signal sur bruit, la théorie de l'information détermine le débit numérique. Le théorème d'échantillonnage propose une fréquence d'échantillonnage minimale avec une quantification telle que le bruit de quantification soit d'un niveau comparable au bruit de fond. Le bruit peut être rendu indépendant du signal par décorrélation (dithering). Plusieurs combinaisons de fréquence et d'échelle de quantification peuvent décrire adéquatement le même signal.

Avec une connaissance plus précise des grandeurs à représenter, on peut utiliser moins d'échantillons grâce aux méthodes d'acquisition comprimée.

Formats de données

Le principe même de la numérisation implique que l'utilisateur (généralement, une machine) connaisse les conventions qui permettent de reconstituer l'objet représenté. On appelle ces conventions le format des données. La numérisation d'une information comprend de façon indissociable :

1. Un format, qui est un algorithme permettant de reconstruire l'objet (par exemple, une image à l'écran), invariable pour toute une classe d'objets ;
2. Des données, qui représentent ce qui fait la particularité d'un objet.

L'objet ne peut être reconstitué que si la machine informatique a en mémoire les deux composantes. Quand l'algorithme correspondant à un fichier ou à un flux de données manque à la machine, on ne peut utiliser les données et on parle de problème de compatibilité.

Les formats peuvent être simples, comme dans le cas fréquent d'un flux brut de numérisation d'un signal à une seule dimension où les échantillons se suivent sans discontinuer. Il suffit allors de connaître leur taille, leur encodage numérique et la cadence d'échantillonnage pour reconstituer le signal. Les formats peuvent aussi être complexes, comme dans le cas de formats de description vectorielle des documents.

Des techniques de compression de données permettent de réduire la taille des fichiers ou le débit des flux. Dans ce cas, la partie invariable de l'information (le format) grandit et devient plus complexe. Quand le document représenté par ces fichiers ou flux est destiné à être distribué, on recherche un format tel que le décodage, qui est effectué à chaque poste, soit moins complexe que l'encodage, qui n'est effectué qu'une fois.

Procédés de numérisation

Les procédés de numérisation diffèrent selon la nature physique de l'information à numériser.

Pour numériser une grandeur qui varie dans le temps, comme un son :

1. Un transducteur la représente par un signal électrique ;
2. Un signal d'horloge effectue la discrétisation du temps ;
3. Un convertisseur analogique-numérique quantifie le signal à chaque impulsion d'horloge ;
4. Un encodeur crée la liste de valeurs numériques qui représente le signal.

Pour numériser une image, on discrétise la hauteur et la largeur et on convertit, pour chaque point, les niveaux de luminosité, soit globalement, soit pour chaque couleur primaire. L'échantillonnage de l'espace s'effectue de trois manières différentes :

• un appareil photographique numérique ou une caméra numérique utilisent un transducteur à transfert de charge en forme de matrice à deux dimensions, avec un capteur par pixel. Le système transfère successivement les charges de chaque ligne, créant un signal électrique corrélé aux impulsions de transfert, et l'on peut ainsi quantifier le signal pour chaque élément capteur, et pour le temps dans le cas d'une prise de vues animées ;
• un scanner utilise généralement un transducteur à transfert de charge linéaire, dont les capteurs sont espacés d'une distance correspondant à la résolution transversale maximale. Le système transfère les charges de la ligne comme dans le cas précédent, puis il actionne un moteur qui fait avancer la ligne de la distance correspondant à la résolution souhaitée ;
• un scanner rotatif utilise un seul transducteur, qui avance lentement au-dessus de l'image montée sur un cylindre tournant. Le capteur, parcourant ainsi toute l'image, produit un signal électrique qui peut être converti en données numériques à chaque impulsion d'un signal corrélé à la rotation du cylindre.

Ces procédés valent pour la reproduction en noir et blanc. Pour la reproduction en couleurs, il faut des valeurs pour chacune des trois couleurs primaires. Soit on divise le faisceau lumineux de l'image en trois parties correspondant aux trois couleurs primaires, soit on intercale des filtres devant chaque capteur en alternant les couleurs, et on procède par interpolation, après la conversion numérique, pour évaluer la couleur à chaque pixel. En général, d'autres processus compensent ensuite les insuffisances de l'image brute.

La numérisation d'une image qui varie dans le temps associe les deux familles de procédés. Pour numériser une image animée (vidéo), une caméra numérique, un caméscope numérique, une webcam, échantillonnent le temps et numérisent une image à chaque fois (par exemple, avec une image toutes les 40 millisecondes). Le flux de données subit ensuite un processus de réduction de débit.

On peut aussi numériser un signal vidéo analogique, soit en produisant une conversion brute de ce signal électrique, soit en reconstituant tout ou partie de l'information de discrétisation du temps à partir des signaux de synchronisation verticale (trames) et de l'espace à partir des signaux de synchronisation horizontale (lignes).

Pour numériser un texte, soit un opérateur humain effectue la saisie du texte, soit on numérise le document comme une image en appliquant à ce premier ensemble de données un programme de reconnaissance optique de caractères éventuellement complété par des vérifications automatiques ou manuelles.

Objectifs de la numérisation

Les systèmes informatiques permettent :

• d'emmagasiner de grandes quantités d'information sur des volumes de faibles dimensions : mémoire flash, disque dur, support optique, etc. ;
• de dupliquer exactement et facilement les informations numériques et cela pour un moindre coût ;
• de distribuer largement les informations grâce aux réseaux informatiques et notamment grâce à Internet ;
• de créer des informations de synthèse, telles que les statistiques et les index, qui impliquent une grande quantité de calculs auxquels on n'envisagerait pas d'employer des humains.

La transmission de données numériques traitées pour obtenir une occupation maximale du spectre disponibles nécessite sur les canaux de transmission une bande passante moindre que leur contrepartie analogique.

En contrepartie, les informations négligées ou perdues au moment de la numérisation ou à l'occasion de calculs ou de recodage sont perdues pour les utilisateurs ultérieurs.

Numérisation d'un signal électrique

Convertisseur Analogique Numérique et Convertisseur Numérique Analogique

Des composants spécialisés assurent la conversion dans un système numérique du signal analogique qu'ont produit initialement des transducteurs (cellule photosensible, thermomètre, microphone, récepteur radio…).

Une chaîne de conversion A/N (analogique vers numérique) peut se décomposer en fonctions et les circuits en éléments :

1. Une source de signal d'horloge, qui effectue la discrétisation temporelle ;
2. Une ou plusieurs sources analogiques ;
3. Un filtre pour éviter le repliement de spectre ;
4. Dans certains cas un échantillonneur-bloqueur (Sample and Hold ou S/H) ;
5. Un convertisseur analogique-numérique (Analog/Digital Converter ou ADC) qui effectue la quantification ;
6. Un codeur (ou modulateur).

La précision de la numérisation dépend de la qualité de la quantification du signal et de la stabilité de l'horloge.

Objectifs

Les objectifs des chantiers associant numérisation et archivage sont nombreux. Dans les domaines de la gestion électronique des documents et des sciences de l'information et des bibliothèques, ils remplissent plusieurs fonctions :

• préserver et protéger des documents contre les risques d'altération (l’acidité par exemple, qui détruit lentement le papier) ;
• archiver des documents originaux en vue d'un gain de place, et les dupliquer sans risque de dégradation pour les mettre à disposition du public ;
• permettre au public de consulter et d'accéder à des documents anciens et/ou rares ;
• aider et susciter la recherche, faciliter l'indexation de textes et de documents multimédias, valoriser un fonds documentaire ;
• donner accès à la connaissance à distance dans une perspective de communication (bibliothèques électroniques en ligne, projet « Bibusages » sur Internet, etc.).

La numérisation est l'un des aspects de ce que l'on appelle quelquefois de façon impropre la dématérialisation. C'est indéniablement l'un des passages obligés de tout projet visant à optimiser la gestion des documents et courriers entrants, encore fortement reçus au format papier par les entreprises et les administrations.

Une intensification des besoins en archivage de contenus numériques

L’explosion du volume de données électroniques a inévitablement poussé les organisations à prendre en compte le contenu électronique dans l’intégralité de son cycle de vie, jusqu’à son archivage, voire sa destruction.

Les entreprises et les administrations françaises doivent par ailleurs intégrer la notion de vocation probatoire à leurs projets d’archivage afin d’apporter la preuve de l’intégrité dans le temps de certains contenus électroniques et l’authenticité de leur origine (conformément aux exigences imposées par un cadre légal ou à des réglementations relatives à certains métiers ou secteurs d’activité, par exemple)^[4]. Les documents électroniques concernés en priorité par l’archivage à vocation probatoire sont ainsi les factures, clients ou fournisseurs, les bulletins de paie ou les correspondances électroniques.

Numérisation et archivage du patrimoine culturel

Numériseur de livres

Des opérations de numérisation de différents éléments du patrimoine culturel ont été lancées en très grand nombre, à partir des années 2000, dans le monde entier. Parmi celles-ci, on distingue plusieurs chantiers de très grande ampleur.

Bibliographie

Articles connexes

• Numérique
• Codage de l'information
• Échantillonnage (signal)
• Bruit de quantification
• Dématérialisation
• Informatique

Liens externes

• Notices d'autorité :

  • BnF (données)
  • GND
  • Tchéquie
• Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes :

  • Hrvatska Enciklopedija
  • Nationalencyklopedin
• Explications sur la conversion numérique-analogique et animation, sur le site sitelec.org