Les technologies numériques (histoire et évolution) (Travaux Pratiques Encadrés - Espaces pédagogiques interactifs)

« les sciences, avec des applications d'analyse de signaux , de simulation (astronomique , météorologique ...

) reposant sur des modèles mathématiq ues ; des applications d'Imagerie méd icale (scanner , lm11gffie p11r Rés11n11nce M11gn étique ou IRM, échographie) qui font intervenir également des a lgorithmes mathématiques d 'optimisation et de représentation afin d'aider le diagnostic et les traitements .

la médecine voit actuellemen t se développer des interve ntions à distance via Internet e t des sondes télécommandées voire autonomes .

Comme nous pouvons le voir dan s ces quelques applications , des pans entiers de la réalité sont numérisés, plaçant l'ordinateur au centre des technologies du numérique , à la fois machine de saisie, de traitement, de stockage et de communication.

les contraintes actuelles repose nt sur les volumes de données nécessaires à l'imagerie , tant du point de vue des capacités de stockage que des moyens de transmission (GSM versus UMTS , modem versus ADSL ).

WNBMU Pour le particulier , les nouvelles technologies présentent bien des intérêts : le mouvement actuel va vers toujours plus d 'intégration, plus d'interconnexions , plus d'échange s.

Ainsi les téléphones portables sont en passe de devenir de véritables terminaux multimédias à la croisée de la téléphonie, d 'Internet et d'un assistant personnel.

Ainsi les capacité s de localisation géographique satellitaire (du type GPS ) apporteront encore tout un ensemble de services : circulation assistée, propositions commerciales de proximité , etc.

la télévision numérique changera radicalement notre relation avec les programmes , nous permettant de les composer à loisir.

la domotique , terme qui recouvre toute l'électronique de la maison, permettra de piloter le chauffage , l'éclairage , le ménage effectué par des robots , en bref l'ensemble des équipements électroménagers.

Pour ce faire, la nouvelle norme Internet ouvrira les possibilité s d'adresser (de nommer et localiser, en termes informatiques ) plus d 'appareils domestiques qu'il ne pourra en exister avant longtemps .

Ainsi nous pourrons être opérés de l'intérieur par des robots médic11 ux autonomes et éviter ainsi , qui un précise du cerveau , etc.

Ces applications sont pour la plupart déjà existantes ou en cours d 'essai.

Elles changeront notre quot id ie n dès demain se muant de plus en plus en u ne sorte d'appendice technologique , prolongement numé rique de la personne .

DES NOUVEAUX RISQUES les nouvelles technologies supposent également une personna lisation de l'outil, et par voie de conséquence le stockage de données personnelles , que l'individu soit d 'ailleurs acteur {Internet ) o u objet de la machi n e ( applications médicales).

PRMN TION: LA CNIL C'est pourquoi il est nécessaire d'édicte r des garde-fous au stockage des données perso nnelles et à l'interconnexion de données, en clair au rapprochement automat ique d'informat ions personnelle s provenant de plusieurs fichiers (race , opinions politiques , philosop hiques ou religieuses , mœur s, information s méd icales, fisca les, etc.).

C'est la miss ion de la CNIL en France (Commission Nationale de l'Info rmatique et des libertés) que de veiller au respect de la vie privée et des libertés individuelles , notamment par : • l'obligation de déclarat ion des fichiers comportant des informations nominatives , leur recensement , et les contrôles afférents ; •la garantie du droit d'accès, en exerçant notamment le droit d 'accès indirect (auprès de certains fichiers comme les Renseignements généraux ), ainsi qu'en instrui sant les plaintes ; • l'information de toute s les partie s prenantes : individus , entrepri se s et gouvernement.

DES RISQUES BIEN RÉELS les États-Unis disposent quant à eux du Privacy Act depuis 1974 , qui régit l'utilisation des renseignements personnels par les agence s gouvernementales .

En réaction aux attentats du 11 septembre 2001, cette loi promet bientôt d 'être amendée afin de permettre la réalisation d'un projet nommé « Assimilation Totale de l'Information »(« Total information Awareness » ou TIA ).

le gouvernement américain se donne pour but de compiler une quantité énorme d'informations sur les citoyen s américains .

Transactions par carte de paiement, sites Inte rnet visités, prescriptions médicales , opérations bancaires (dépôts , retraits ), destinations touristiques , permis de conduire , demandes de passeport, etc., seront enre g istrés et traité s dans une énorme base de donnée s centralisée .

L'objectif en l 'état sera de d éfinir et d 'anticiper un comportement terroriste , ce qui soulève des problème s de société liés à la garantie des libert és individuelle s.

LES AXES DU PROGRAMME TIA RÉCEPTIO N ET TILAinMENTS ASSOCIÉS la récepti on se fait par le lecteu r de DVD .

Il décompresse a minima le mpeg2, afin de reconst ituer une image numériqu e « lisible » mais intègre égale m en t la lecture de la p lupart des formats aud io (codage 5.1, Dolby D ig ital, DTS).

RESTITUTIO N l e lecte u r de DVD restitue l'image ou le son numérique sur un téléviseur , un amp lificat eur et ses haut-par leurs, et autres projecteurs ou moniteurs au moyen d'une connectique {câbles , prises spéciales) .

lES FORMATS DE COMPRESSION IPEG f-::============-r ------------ ---i la comp re ssi on JPEG e st u ne L'APPAREIL PHOTO NUMÉRIQUE ACQUISITION Ces nouveaux llfllltll'l!ls photugrap/lique se distinguent des anciens reposant sur le procédé a rgentique (le négatif , la pellicule, le film) non par l'optique, l'e rg onomie , le flash ou autres accessoire s, mais par l 'absence de pellicule , remp lacée par un capteur CCD, premier responsab l e de la qualité de l 'image .le eco reçoit la lum iè re et la convertit point par point en valeur s é l ectriques.

le nombre de points dits pixels (pour Picture Elements) est alors déterminant pour la précision des détails.

Une autre différence notable entre les deux procédés tient à la durée d 'exposition , variable pour l'argentique (nous laissons passer plus ou moins de lumière selon la sensibilité du film et la lumière incidente ) et fixe pour le numérique (il s 'a g it d 'une mesure de la lumière ).

CON SE RV A TIO N là enco re , alor s que les appareil s argentiques enregistraient l'image sur une partie de la pellicule , que nous destinions ensuite au déve loppement , les appareil s numérique s disposent quant à eux de cartes mémoire, qui stockent les signaux issus du eco lors d 'une prise de vue.

le nombre de prise s de vue dépend alors de la capacité de la mémoire et de la p lace nécessaire à une photo (qui dépend du nombre de pixels saisis et du format de compression retenu ).

Ainsi, le codage de la couleur en « true col or» permet de représenter une image en définissant chacune des composantes (RGB : rouge, vert, bleu ).

Chaque pixel est représenté par un entier comportant les 3 composantes , chacune codée sur un octet , soit au total 24 bits {8 x 3 pour une palette de 16 million s de couleurs ).

Une image en « couleur s vraies » de dimension s 800 x 600 pixels n écessitera 1,4 Mo de mémoire pour son stockage sans compres sion, alors qu'une de dimen sions 1 024 x 768 occupera 2 ,3 Mo.

TRANSM ISSIO N le contenu de la mémoir e de l'appareil est ensuite tran smis à un ordinateur grâce à un adaptateur , soit par fil de l'appareil vers le PC, soit par un lecteur de carte mémoire relié au PC.

la carte peut finalement être purgée (vidée ) et réutilisée ( à la différence d 'une pellicule argentique ).

RESTITUTION Un écran lCD permet la restit ution immédiate de la prise de vue.

Une connectique permet aussi dans certa ins cas d 'afficher le contenu de la mémoire de l'apparei l sur un téléviseur .

les tirages sur papier photo sont possibles via une imprima nte (par le biais d 'adaptateurs plus ou moins standard).

le DVD (Digital Versatile Dise) est issu d 'accords techniques sig n és dans le cadre d'une organisation (DVD Forum) composée d 'industrie ls (Philips , Sony , etc.) et d 'éditeurs de contenu (studio s de cinéma , maisons de disque) .

Ils ont arrêté un ensemble de possibilités présentes sur tous les appareil s de lecture , sous réserve que le disque le permette .

À titre d'illustration : l'accès direct par menu à certaines parties d'un film (chapitrage) , la répéti tion sans fin d 'une séquence , 81angue s maximum, le choix du sous-titrage (parmi 32 au plus ).

ACQUI SITION Elle se fait la plupart du temps en studio , le niveau de résolution retenu par l e DVD Forum étant de 480 à 500 lignes horizonta les, à comparer aux quelque 250 ligne s d'une cassette VHS (l'affichage d 'une image sur un écran se f a it par un balayage ligne à ligne de gauche à droite et de haut en bas, à une vitesse suffisamment rapide pour tromper l'œil).

TRAinMEN T nCHNIQUE ET CONSER VATI ON le DVD contient des informations numérique s, comme le CD audio ou le CD-Rom , mais avec une capacité de stockage largement augmentée , grâce à sa technologie de compression des données .

À titre de comparaison , la capacité de stockage d 'un DVD (pour un film de 135 minutes ) est égale à celle de 7 CD audio.

Voici quelque s formats courants : • DVD -5 : une seule face et une seule couche , c'est le format le plus utilis é ( 133 minute s de film de capacité ); • DVD -10 : dispose de 2 face s, porteuses chacune d 'une seule couche , ( capacité de 2 films de 133 minute s, mais à « retourner »); • DVD -9 : une seule face comportant deux couches (un film de 180 minute s de capacité , sans interruption pour « retourner » le disque ).

le format de compres sion utilisé à l'heure actuelle est le mpe g2.

compressi o n d ' image qui occasionne des pertes d' info rmation , ce qui lui perme t, en dépit de la perte de qualité , u n excelle nt taux de compression (impercep tible dans les cas usuels).

Ce format de compression s'appuie sur des propriétés de l'œil (non d iscrimin ation de certains déta ils), le déco upage de l' image en b locs dont les différe nces seront gommée s selon le taux de compression .

MPEG Dans de n ombreuses séquences vidéo , une grand e partie des images est fixe, phénomè ne appelé redond11nce tempore lle .

Une perso nne effectue une roue sur fond de paysage , il suffira donc de ne décr ire que le changement survenant d 'une image à l'autre : la trajectoire de la personne se déplaçant (et non le paysage fixe).

Il existe plusieurs façon s d'encoder (de compre sser) une image avec le format MPEG {1 ) : • lntra coded frames (frame s 1) : les images son t codées séparément sans référence aux images voisines (précéden te s et suivantes ), en utilisant le codage JPEG .

Ces images servent d e balises , de référence palliant les erreurs éventuelle s.

• Predictiv e coded frames (frames P) : les images sont décrite s par différence avec l'imag e précédente, en les décompo sant en b locs, comparés avec ceux de l'image précédente .

Si le bloc diffère trop (à partir d'un certain seuil ) , il est comp ressé en JPEG , s inon il sera reconduit , réputé identique à celui de l'image précédente.

• Bidiredi onally predictive coded frames (frames B ) : les images sont décrites par différence avec l'image précédent e et l'image suivante.

le princip e est le même que précédemment mais en tenant compte aussi de l'image suivante.

• OC code d frames : les images sont codées en faisant des moyennes par bloc.

la qualité est médiocre mais autorise une décompre ssion très rapide .

Ce coda g e est utilisé pour les fonctions d 'avance rapide.

la séquence de codage d 'une vidéo suit le cycle IBBPBBPBBPBBI (1 image encodée e n 1, 2 encodées en B , 1 en P ...

).. »