Chapitre 23 1. Signal analogique et signal numérique (voir TP26) Un signal analogique varie de façon continue au cours du temps. (Exemple : température, heure, pression ) Un signal numérique varie de façon discrète, (c'est-à-dire discontinu) par paliers. Les ordinateurs ne traitant que des données binaires (0 ou 1), pour numériser un signal analogique, il faut discrétiser les informations : on parle de numérisation. La numérisation est faite par un convertisseur analogiquenumérique(en abrégé : CAN) : La numérisation est d autant meilleure que le signal numérique se rapproche du signal initial. La numérisation d un signal s effectue en deux étapes successives : l échantillonage et la quantification. 1.1. Echantillonnage Pour numériser un signal, il faut le découper en échantillon («samples» en anglais) de durée égale Te (en s), appelée période d échantillonnage Définition : La fréquence d échantillonnage correspond au nombre d échantillons par seconde et s exprime : Fe =... Théorème de Shannon Pour numériser convenablement un signal, il faut que la fréquence d'échantillonnage soit au moins deux fois supérieure à la fréquence maximale du signal à numériser. Questions : a. Déterminer dans l exemple de la figure 6 la période TE d un échantillon et en déduire la fréquence d échantillonnage fe. b. Définir la différence entre les deux numérisations effectuées sur la figure 7. c. Pourquoi est-il important que le signal numérisé soit le plus fidèle possible au signal analogique? d. Que faut-il pour qu un signal numérisé soit le plus proche possible du signal analogique? Page 1 sur 5
e. Quel est le principal inconvénient d un signal numérisé très fidèle au signal analogique? f. En se remémorant le domaine de fréquence audible par l Homme, expliquer pourquoi les sons des CD audio sont échantillonnés à 44,1 khz. g. La voix humaine est comprise dans une bande de fréquence comprise entre 100 et 3400 Hz. Quelle fréquence d échantillonnage doit-on choisir pour la téléphonie? 1.2. Quantification Lors de la numérisation, il faut également discrétiser les valeurs de l amplitude du signal. Définition : La quantification consiste, pour chaque échantillon, à lui associer une valeur d amplitude numérique la plus proche. Cette valeur de l amplitude s exprime en «bit» et l action de transformer la valeur numérique de l amplitude en valeur binaire s appelle le codage Elle permet d approximer toutes les valeurs prises par la tension du signal par un ensemble limité de valeurs. La quantification consiste à associer à chaque valeur de la tension retenue après échantillonnage un nombre binaire constitué de 0 et de 1. Un bit (BInary digit) ne peut prendre que 2 valeurs : 0 ou 1. Définition : Le signal numérique est. http://www.lerepairedessciences.fr/terminale_s/agir/chap18/simul_conversion-analogique-numerique.swf... où k est le nombre de bits utilisés. 1 bit correspond à deux valeurs : 2 1 = 2 valeurs, (0 ou 1) 2 bits correspondent à 4 valeurs : 2 2 = 4 valeurs, (00 ; 01 ; 10 ; 11) 3 bits correspondent à 8 valeurs : 2 3 = 8 valeurs, (000 ; 001 ; 010 ; 011 ; 100 ; 101 ; 110 ; 111) 4 bits correspondent à 16 valeurs, 8 bits à 256 valeurs, 16 bits à 65536 valeurs, 32 bits à plus de 4 milliards de valeurs. Lors de la quantification, plus le codage s effectue avec un nombre important de bits, plus l amplitude du signal numérique sera. de celle du signal analogique et donc....sera la numérisation Page 2 sur 5
Ordres de grandeur : Type de support de sons CD audio DVD Téléphonie Radio numérique Quantification choisie 16 bits 24 bits 8 bits 8 bits 1.3. Convertisseur analogique numérique Définition : La résolution ou le pas de progression du convertisseur p,. Par exemple si on fait l'acquisition d'une tension sur 8 bits sur une plage -5 V ; + 5V, le pas du convertisseur est p=10/2 8 = 0,039V Remarque : la qualité d une numérisation est d autant plus grande que. Un convertisseur analogique-numérique est (CAN) est caractérisé par :.. (valeurs extrêmes de tensions convertibles),... (et donc le nombre de valeurs discrètes qu il peut produire),. (plus petite valeur de tension convertible), (durée nécessaire pour convertir un échantillon de tension), qui doit être inférieur à la période d échantillonnage de l échantillonneur-bloqueur. Exercices : 21 p 532 2. Images numériques (voir TP 27) 2.1. Pixellisation Une image numérique est composée de petits carrés colorés disposés côte à côte en ligne et en colonne appelés pixels. Ces carrés sont les plus petits éléments constitutifs de l image numérique. La pixellisation.. Définition : Le pixel, (abréviation de l anglais PICture ELEment), en abrégé px, est 2.2. Codage RVB A chaque pixel est attribuée une couleur.. (RVB en français ou RGB en anglais). Chaque couleur primaire est codée par. soit 8 bits. Un pixel est donc codé sur.. Page 3 sur 5
Il existe 2 8 = 256 nombres binaires possibles, numérotés de 0 à 255, pour décrire chaque couleur. Pour le rouge par exemple, le 0 correspond à l'absence de rouge et le 255 au rouge le plus intense. Comme il y a 3 couleurs primaires, il y a 256 256 256 = plus de 16 millions de couleurs possibles. Le noir est codé (0 ; 0 ; 0) en décimal (ou 000000 en héxadécimal) et le blanc est codé (255-255-255) (ou FFFFFF) Un octet peut coder 256 valeurs différentes De 0 à 255 en décimal De 00000000 à 11111111 en binaire De 00 à FF Le système hexadécimal (base 16) utilise 16 symboles (0, 1, 2..,9, A, B,,F) Dans les pages HTML le code du blanc est FFFFFF (15 16 1 + 15 16 0 = 255 = FF en hexadécimal) 2.3. Niveau de gris Une image en niveau de gris est une image pour laquelle,.... Pour coder un pixel,.. 2.4. Caractéristiques d une photo: 2.4.1. Définition de l image : La définition de l image est le nombre de pixels qu elle contient. C est le nombre de pixels contenus dans la dalle de capteurs d un appareil photo. 2.4.2. Résolution de l image : La résolution de l image est le nombre de pixels par unité de longueurs. Elle s exprime en général en ppp (point par pouce) ou dpi (dot per inch). Le pouce (inch en anglais) vaut 2,54 cm. 3. Chaîne de transmission d informations Définition : Un signal est la.. Il existe deux types de signaux : Les signaux, qui varient de façon continue dans le temps, (exemple : température, pression ) Les signaux..qui transportent une information qui varie de façon discrète, par paliers Pour transmettre un signal d un lieu à un autre on utilise une. composée : - d un - d un. (émetteur, milieu de transmission, récepteur) - d un Page 4 sur 5
Lors d un appel téléphonique : 1. Le micro ( ) d un téléphone analogique convertit le signal sonore en signal électrique. 2. Une ligne téléphonique (ligne filaire) achemine le signal électrique vers un autre téléphone analogique. 3. Le haut parleur ( ) de ce dernier téléphone convertit le signal électrique en signal sonore. Dans cet exemple, le signal sonore émis, le signal reçu, ainsi que le signal électrique circulant dans le fil sont des signaux car ils varient de façon continue dans le temps. Exemples de chaines de transmission de l information : Chaîne de transmission de l information Entre 2 téléphones filaires Entre 2 Téléphones Portables Encodeur Micro du téléphone 1 : convertit la voix en signal électrique Micro du téléphone 1 : convertit la voix en signal numérique Emetteur Téléphone 1 Téléphone 1 Nature du signal transmis et milieu de transmission Signal électrique par un câble électrique Ondes électromagnétiques dans l air Récepteur Téléphone 2 Téléphone 2 Décodeur Haut parleur du téléphone 2 Haut parleur du téléphone 2 Page 5 sur 5