Autres : Unités informatiques et de transmission d information. par Thierry Thomasset. version complète :

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1 Autres : Unités informatiques et de transmission d information par Thierry Thomasset version complète : septembre 2012

2 Sommaire Capacité 3 Image 4 Vitesse de transmission 10 Intensité du trafic 12 Puissance de calcul 12

3 Capacité m bit unité élémentaire valant 0 ou 1 étym. : Signifiant "binary digit", employé pour la première fois par le statisticien américain John Turkey en octet o 1 octet = 8 bits anglo-saxonne byte B 1 byte = 1 octet ancienne nibble groupe de bits inférieur à 8, généralement 4 utilisé dans les début de la microinformatique des années 70, détrôné par le byte. septet rune quad étym. : jeu de mot provenant de to nibble, grignoter. Un "bite" (prononcé comme byte) est une morsure donc une petite morsure, c est un grignotage... CQFD 7 bits 16 bits 32 bits ATTENTION : Le bit n'est pas une unité pouvant relever de la réglementation du Système Internationnal puisqu'il ne représente pas une grandeur physique. De ce fait, l'utilisation des préfixes kilo et méga n'est pas réglementée, si bien qu'on ne peut pas interdire de leur attibuer les valeurs de 1024 et 1024 x Néanmoins pour éviter les confusions, L'IEC (Commission Electrotechnique Internationale) a pris la décision début 1999, d'éditer des recommandations pour les préfixes dans le domaine de l'information. Il ne faut pas confondre le kilooctet de 10 3 octets, s'écrivant ko et le megaoctet de 10 6 octets s'écrivant Mo avec le kibioctet de 1024 octets (2 10 ) s'écrivant Kio et le mebioctet de 2 20 octets s'écrivant Mio. Exemple : un kibibit : 1 Kibit = 2 10 bits = 1024 bits un mebibyte : 1 MiB = 2 20 B = B un kilobit : 1 kbit = 10 3 bits = 1000 bits un megabyte : 1 MB = 10 6 B = B facteur préfixe symbole signification 2 10 kibi Ki kilobinaire (2 10 ) mebi Mi megabinaire (2 10 ) gibi Gi gigabinaire (2 10 ) tebi Ti terabinaire (2 10 ) pebi Pi petabinaire (2 10 ) exbi Ei exabinaire (2 10 ) 6 Unités informatiques et de transmission d information : 3

4 Image point Unité élémentaire d une image numérique. Une image est définie par : - le nombre de points (Largeur x Hauteur) - le nombre de couleur associé au point - la résolution (le nombre de point par pouce ou centimètre) point par centimètre Résolution d'une image numérique. point par pouce ppp Résolution d'une image numérique. image par seconde Mac OS gère les écrans avec une résolution de 72 ppp alors que Windows utilise 96 ppp. Une image ou un texte imprimé doit avoir au moins 300 ppp, dans le cas d'un poster qui se regarde à plus d'un mètre une résolution de 150 ppp est suffisante. Vitesse d'affichage d'un film. trame par seconde La persistance rétinienne est telle que l'œil est abusé au delà de 18 images par seconde, en deçà nous percevons des saccades. Le cinéma utilise 24 images par seconde. ATTENTION : toute l'image s'affiche simultanément puis reste affichée 1/24 s. Vitesse d'affichage d'une image vidéo ou d'une carte graphique. cf. Notes... anglo-saxonne dot Point élémentaire d'une image numérique imprimée. dot per inch dpi Résolution d impression d'une image numérique. frame per second fps Vitesse d'affichage d'une séquence vidéo animée. trad. : signifie trame par seconde. pixel px Point élémentaire d'une image numérique. étym. : vient de picture element. pixel per inch ppi Résolution d une image numérique. Unités informatiques et de transmission d information : 4

5 Notes... Pixel, dot, point... Une image numérique est faite de points appelés pixels définis par une couleur. Pour afficher un pixel gris à l'écran, il suffit d'afficher un pixel blanc et de faire varier sa luminosité. Pour imprimer ce pixel gris à l'aide d'encre noire seulement, il faut passer par des artifices comme décomposer ce pixel en un ensemble de petits points (dot) et pour avoir un gris moyen, on imprimera qu'un point sur deux. Les points étant très petits, l'œil sera abusé en moyennant les points noirs et les points blancs et nous verrons du gris. Cette technique appelée tramage est utilisée dans la presse quotidienne de manière grossière car de la finesse de la trame, dépend la qualité de reproduction des images. Une imprimante 600 dpi (dot per inch 1 ) définissant un pixel à l'aide de 4 points autorisera 5 intensités par pixel (0, 25, 50, 75 et 100 %). L'impression aura une résolution de 300 ppi 2 (600/2). Si on désire augmenter le nombre de niveaux de gris ou nuances, on diminuera la qualité de restitution (gros pixel) ce qui augmentera la taille du document. Une qualité de 100 niveaux de gris donnera une résolution de 60 ppi. En imprimerie, l'utilisation de flasheuse à 2400 dpi autorise 256 nuances avec des trames de 150 lpi (lines per inch). On parle alors de linéature. La langue française est ambigüe en traduisant pixel et dot par point qui est aussi une unité typographique. (1) Un inch ou pouce vaut 2,54 mm. (2) ppi (pixel per inch) est traduit en français par ppp (pixel par pouce). Cas de l'affichage des images balayées Une image vidéo met environ 1/25 s pour être dessinée entièrement sur un écran cathodique puis elle est renouvelée au même rythme. La rémanence de l'écran (persistance de l'affichage d'un point) est telle que le balayage doit être continu et à une certaine fréquence sous peine de voir un point donné s'éteindre avant de réapparaître au prochain balayage. Dans le cas d'images animées, la rémanence peut être faible ainsi que la fréquence de balayage car l'image suivante est différente de la précédente. Dans le cas de l'informatique, on a affaire à des images statiques et à la fréquence de 25 trames par seconde, on risque de voir les points de l'écran clignoter. Augmenter la rémanence de l'écran entraîne l'apparition de traînées lors des déplacements de la souris par exemple. La solution est d'augmenter la fréquence de balayage, le minimum étant de 60 Hz. 75 à 85 Hz assurent un bon confort de visualisation. Les cartes graphiques les plus performantes dépassent 120 trames par seconde. Pour les écrans plats, un point reste allumé en permanence jusqu'à ce l'image change, il n'y a donc pas de scintillement. Cas de la télévision : Une image télévision comporte une définition de 500 lignes. Cette image est décomposée en deux trames de 250 lignes, la première comprenant les lignes paires et la seconde, les lignes impaires. Chaque trame est affichée successivement en 1/50 s, si bien que l'image totale est affichée en 1/25 s. Cette technique appelée "balayage entrelacé" a permis de concevoir autrefois des appareils bon marché. Unités informatiques et de transmission d information : 5

6 Les modes et standards des cartes graphiques Depuis les origines, les standards des définitions vidéo ont beaucoup progressé : Mac x 384 monochrome 2005 : PowerMac G5 LCD x millions de couleurs mode graphique résolution couleurs format ex : Apple MDA Monochrome Display Adapter 80 x 25 2 CGA Color Graphic Adapter 320 x MCGA Multi- Color Graphic Adapter 320 x QVGA 320 x k WQVGA 400 x k WQVGA+ 480 x k 512 x M* 4 :3 Mac+, Classic CGA Color Graphic Adapter 640 x :3 EGA Enhanced graphic Adapter 640 x :3 PGA Professionnel Graphic Adapter 640 x :3 VGA Video Graphic Adapter 640 x :3 VGA Video Graphic Adapter 640 x :3 HGA Hercules Graphic Adapter 720 x x 576 M 4 :3 acquisition video WVGA Wide VGA 800 x 480 SVGA SuperVGA 800 x :3 832 x 624 M 4 :3 CRT x 640 M 16 :10 Video TV SVGA SuperVGA 1024 x 768 M 4 :3 imac G3 XGA EXtend Graphic Array 1024 x 768 M 4 :3 XGA x 864 M 4 : x 870 M CRT 21 WXGA (1) 1280 x 800 M 16 : x 960 M 4 :3 emac 17 SXGA SuperXGA 1280 x 1024 M 5 :4 CRT 1710AV WXGA (1) Wide XGA 1366 x 768 M 16 :9 SXGA+ SuperXGA 1400 x 1050 M 4 :3 WSXGA 1440 x 900 M 16 :10 imac x 1024 M LCD 22 UXGA Ultra XGA 1600 x 1200 M 4 :3 WSXGA+ Wide SXGA x 1050 M 16 :10 LCD 20, imac x 1080 M 16 :9 WUXGA Wide UXGA 1920 x 1200 M 16 :10 LCD 23, imac x 1440 M 4 : x 1280 M 16 :10 QXGA Quad XGA 2048 x 1536 M 4 : x 1600 M 16 :10 LCD 30 QSXGA Quad SXGA 2560 x 2048 M 5 :4 QUXGA Quad SXGA 3200 x 2400 M 4 :3 WQUXGA Wide QUXGA 3840 x 2400 M 16 :10 HSXGA Hex Super XGA 5120 x 4096 M 5 :4 WHSXGA Wide Hex Super XGA 6400 x 4096 M HUXGA Hex Ultra XGA 6400 x 4800 M 4 :3 WHUXGA Wide Hex Ultra XGA 7680 x 4800 M 16 :10 (*) M : millions de couleurs (1) standard manquant de précision Commentaires : La définition n est pas la seule caractéristique vidéo, les fréquences ligne et trame ont aussi leur importance. Il y a quelques années malgré des définitions communes de cartes vidéo (ex : 800 x 600), les moniteurs pour Mac, PC et autres stations de travail étaient Unités informatiques et de transmission d information : 6

7 incompatibles. Aujourd hui, les fabricants de cartes vidéo sont les mêmes quelles que soient les unités centrales et les moniteurs récents ont la capacité de se synchroniser automatiquement sur les fréquences fournies par la carte vidéo. Depuis l'arrivée du SVGA, toutes les cartes graphiques, pourvu qu'elles aient suffisamment de mémoire supportent la couleur en 24 bits. Les modes graphiques sont normalisés au sein du VESA (Video Electronic Standard Association) qui est devenu UNIVESA (Universal VESA). Les écrans sont très souvent dans un rapport 4:3. Lorsque les définitions ne donnent donc pas des pixels carrés, il faut corriger l'amplitude "trame" du moniteur à écran cathodique. Dans le cas de moniteur LCD, les pixels sont fixes et une seule définition est acceptable. Apple privilégie le format 16 :10 au détriment du 4 :3 des PC. Actuellement, il n'existe pas de moniteur gérant plus de 2560 x La carte graphique supportant cette définition a été disponible plusieurs mois après la sortie de l'écran. Nombre de couleurs : La couleur d'un point dépend du nombre de bits qu'on lui attribue. - 1 bit 2 couleurs (noir et blanc) - 2 bits 4 couleurs - 8 bits 256 couleurs - 16 bits couleurs - 24 bits 16 millions de couleurs en mode RVB (256 teintes de rouge et autant de vert et bleu) - 32 bits mode CYMK (cyan, yellow, magenta, black), 256 teintes par couleur. Ce mode est utilisé par les imprimantes, pas par les écrans. La quantité de mémoire n'est plus un problème aujourd'hui, toutes les cartes graphiques acceptent les millions de couleurs : 4 Mo de VRAM autorisent les millions de couleurs en 1152 x 870 ou couleurs en 1280 x Les cartes graphiques récentes embarquent 64, 128 et même 256 Mo de mémoire Sur les machines anciennes, si le mode millions de couleurs n'est pas nécessaire (cas d'un traitement de texte), basculez en niveau de gris, et votre machine retrouvera de la vélocité. Remarque physiologique : L'œil ne distingue qu'environ 128 niveaux de gris et comme les cellules analysant la quantité de lumière (bâtonnets) sont plus nombreuses que celles analysant la couleur (cônes), on en déduit qu'on ne peut voir des millions de couleurs d'où l'intérêt de la compression d'image, diminuer la taille des fichiers sans que l'œil ne perçoive une diminution d'information. Unités informatiques et de transmission d information : 7

8 La télévision numérique haute définition Le standard numérique de notre télévision actuelle est une définition de 720 x 576 pixels. Les européens ont décidé de passer en haute définition, c'est-à-dire que les images auront un format 16/9 d'une définition de 1920 x 1080 pixels désigné 1080i, i signifiant entrelacé en anglais. Malheureusement, les écrans supportant cette définition sont rares et chers. Par contre, nos voisins d'outre-atlantique, moins ambitieux et plus réalistes ont déjà développé un format HD 16/9 de 1280 x 720 pixels appelé 720p, p signifiant progressif. Le mode progressif est plus adapté aux images aux contenus en mouvement rapide comme le sport. Deux labels coexistent donc actuellement, HD Ready correspondant au 720p et Full HD pour les images en 1080, plus nettes. L'idéal aurait été le 1080p... décembre 2008 : refonte des labels HD ready et Full HD par l EICTA* Les téléviseurs arborant ces logos HD TV et HD TV1080p seront obligatoirement dotés de Tuners TNT HD capables de décoder la HD en service depuis le 30/10/2008. Un téléviseur HD TV dispose d'une résolution de 1280 x 720 points alors que logo HD TV 1080p indique une résolution maximale de 1920 x 1080 points. décembre 2009 : les téléviseurs de plus de 26 pouces devront obligatoirement intégrer un tuner TNT HD en plus du tuner TNT standard. décembre 2012 : l'obligation précédente sera étendue à tous les téléviseurs car la télévision analogique ne sera plus diffusée sur le territoire français. * European Information & Communications Technology Industry Association - Les connecteurs vidéo La prise péritel ou SCART (Syndicat des Constructeurs d'appareils Radiorécepteurs et Téléviseurs) de nos téléviseurs va être remplacée par trois nouveaux connecteurs. - une liaison YUV utilisant un signal analogique et formée de trois connecteurs type cinch. Certains téléviseurs la possèdent déjà en face avant; - une liaison numérique équipée d'un connecteur DVI (Digital Visual Interface); - une liaison mixte miniaturisée (vidéo numérique et son en haute définition) appelée HDMI (High Definition Multimedia Interface). HDMI DVI YUV Le domaine informatique utilise déjà le connecteur DVI ainsi qu'un mini DVI. Unités informatiques et de transmission d information : 8

9 Un nouveau connecteur est à l'étude depuis 2005 par le VESA (Video Electronics Standards Association), il s'agit du DisplayPort incorporant vidéo et son et supportant une diagonale de 50 pouces (mode WQXGA+ 2560x1600). La bande passante serait portée à 10,8 Gbit/s. Ce port devrait équiper aussi bien les téléviseurs que les moniteurs informatiques. Il serait compatible DVI et HDMI grâce à des consulter : /2008: Le minidisplayport vient d'apparaître sur les MacBook d'apple. Unités informatiques et de transmission d information : 9

10 Vitesse de transmission bit par seconde baud Bit/s 1 baud = 1 point Morse/s, un trait = 3 bauds étym. : Du nom de l'ingénieur français Émile Baudot ( ). anglo-saxonne bit per second bps transfer per second T/s utilisé pour caractériser le débit de données d un bus informatique. L évolution rapide de la technologie fait qu on parle couramment de mega ou giga transfer par seconde (MT/s ou GT/s). La mémoire DDR4, disponible en 2013, aura un débit de 1,6 à 3,2 GT/s. ATTENTION : baud et bit/s (souvent écrit bps) font partie des termes les plus mal utilisés dans le monde de l'informatique et des télécommunications. Ils sont souvent considérés à tort comme équivalents. baud bit/s Le baud représente la fréquence de (dé)modulation d'un signal, c'est-à-dire le nombre de fois où ce signal change par seconde. exemple, cas d'un modem : 1200 bauds signifie que le signal change d'état toutes les 833 microsecondes. Les fréquences de (dé)modulation les plus courantes sont 50, 75, 110, 300, 600, 1200, et 2400 bauds. Cette limitation à 2400 bauds est principalement due aux basses performances des lignes téléphoniques dont la bande passante est limitée à cause de la voix humaine ( Hz). L'unité baud vient d'émile Baudot, l'inventeur de l'imprimante télégraphique asynchrone. Le taux de transfert en bit/s représente le nombre de bits transmis en une seconde. Les vitesses les plus courantes sont 50, 75, 110, 300, 1200, 2400, 9600, bit/s. Les modems avec compression V.42bis (rapport maximal de 4 à 1) sont capables théoriquement d'atteindre des vitesses de bit/s. Donc, si les modems hautes vitesses fonctionnent à 2400 bauds, comment peuvent-ils émettre à bit/s? Si l'on code plusieurs bits dans un seul changement d'amplitude ou de phase du signal, les taux de transfert en bit/s deviennent supérieurs à la fréquence de modulation. Lors d'une connexion à bit/s, le modem envoie 12 bits à chaque changement de phase, à 2400 bauds. nombre de bits par baud débit (bit/s) Unités informatiques et de transmission d information : 10

11 Cette confusion entre bauds et bit/s date du temps où les taux de transfert étaient faibles, et où la vitesse en bit/s était égale à la fréquence de modulation en bauds. Par exemple, un modem à 300 bit/s fonctionne à une fréquence de 300 bauds. Unités informatiques et de transmission d information : 11

12 Intensité du trafic d information erlang E Unité de mesure de l'intensité du trafic téléphonique analogique sur une ligne pendant une heure. La valeur est comprise entre 0 (ligne libre) et 1 (ligne constamment utilisée). Valeur acceptable : 0,7 E anglo-saxonne CCS étym. : Du nom de l'ingénieur danois Agner Krarup Erlang ( ). 100 CCS = 2,8 erlangs unité anglo-saxonne de trafic téléphonique égale à 100 secondes d'occupation d'une ligne réseau. étym. : acronyme de Centum Call Seconds. Puissance de calcul flops Unité de mesure de la vitesse de calcul d'un ordinateur ou d'un processeur. On utilise couramment le Mflops (10 6 ), le Gflops et le Tflops. mips étym. : acronyme de floating-point operation per second ou opération en virgule flottante par seconde. Unité de mesure du nombre d'instructions exécutées par seconde par un ordinateur. Étant donné que le temps mis pour exécuter une instruction est extrêmement variable (un à plusieurs cycles d'horloge), cette unité est assez aléatoire. étym. : acronyme de million d'instructions par seconde. Virgule flottante Méthode de codage, de stockage des nombres réels dans les ordinateurs. Les processeurs actuels disposent d'unité de calcul en virgule flottante intégrée pour manipuler des nombres réels. Autrefois, c'était un composant optionnel appelé FPU ou coprocesseur arithmétique. Unités informatiques et de transmission d information : 12