Chapitre 17
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Chapitre 17 Numérisation de l’information 1. 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 ……………………………………………… Figure 1 : Chaîne de transmission Canal de transmission Signal sonore Signal sonore Signal électrique Émetteur Récepteur 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. Chapitre 17 Numérisation de l’information Activité 1 p 516 Ex 6 p 529 2. Signal analogique et signal numérique Définition : Un signal analogique est ………………………………………………………………………………………………………………….. Un système numérique, comme un ordinateur, est composé de circuits électroniques. Chacun d’eux peut fournir deux niveaux de tension électrique : une tension basse codée 0 (le courant ne passe pas) et une tension haute codée 1 (le courant passe). Les ordinateurs ne traitant que des données binaires (0 ou 1), pour numériser un signal, il faut discrétiser les informations : on parle de …………………………………………………. Définition : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Ces informations sont ensuite traduites en binaire, c'est-à-dire en ensemble de 0 ou de 1. La numérisation est faite par un Convertisseur AnalogiqueNumérique (C.A.N.). Chapitre 17 Numérisation de l’information Exemple : Classer les signaux décrits ou représentés ci-dessous en «analogique» ou «numériques» La numérisation est d’autant meilleure que ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………... La numérisation d’un signal s’effectue en deux étapes successives : ………………………………………………………………………. 2.1. Echantillonnage Pour numériser un signal, il faut le découper en ………………………………… (« samples » en anglais) de durée égale Te (en s), appelée ………………………… …………………………………………………………… Définition : La fréquence d’échantillonnage ………………………………………………………………………………………………………… Plus la fréquence d’échantillonnage sera grande, plus le nombre d’échantillons sera grand, plus le signal numérique « collera » au signal analogique et donc meilleure sera la numérisation : ………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Théorème de Shannon ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Méthode : On attribue à chaque bande la tension qu'a la courbe au début de la bande. C’est le rôle de l’échantillonneur bloqueur. Chapitre 17 Numérisation de l’information 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 ? 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 ? 2.2. Quantification Lors de la numérisation, il faut également discrétiser les valeurs de l’amplitude du signal. Définition : La quantification consiste, …………………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 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…………………………… Elle permet d’approximer toutes les valeurs prises par la tension du signal par un ensemble limité de valeurs. Chapitre 17 Numérisation de l’information 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 …………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Pour cela, il faut découper la courbe en escaliers en bandes horizontales et attribuer à toutes les marches situées dans la même bande, la même valeur entière. Le nombre de bandes horizontales dépend du nombre de bits utilisés. ……………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………. où k est le nombre de bits utilisés. 1 bit correspond à deux valeurs : 21 = 2 valeurs, (0 ou 1) 2 bits correspondent à 4 valeurs : 22 = 4 valeurs, (00 ; 01 ; 10 ; 11) (exemple : 11= 1x21 + 1 x 20 = 3 en décimal) 3 bits correspondent à 8 valeurs : 23 = 8 valeurs, (000 ; 001 ; 010 ; 011 ; 100 ; 101 ; 110 ; 111) (exemple : 110= 1 x22 + 1 x 21 + 0 x 20 = 6 en décimal) 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. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2.3. Convertisseur analogique numérique Définition : La résolution ou le pas 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=10/28 = 0,039V Remarque : la qualité d’une numérisation est d’autant plus grande que …………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Chapitre 17 Numérisation de l’information Un convertisseur analogique-numérique est (CAN) est caractérisé par : ………………………………………………………………….. (valeurs extrêmes de tensions convertibles), ………………………………………………. (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 3. Images numériques (voit TP 26) 3.1. 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 ……………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.2. 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 …………………………………….. Il existe 28 = 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 (15 161 + 15 160 = 255 = FF en hexadécimal) 3.3. Niveau de gris Une image en niveau de gris est une image pour laquelle, …………………………………………………………………………………….. ………………………………….. Pour coder un pixel, ………………………………………………………………………………………..
