Transmettre et stocker de l`information
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Transmettre et stocker de l'information ! PLAN 1 Numériser l’information A) Je sais reconnaître un signal analogique et un signal numérique Un système analogique convertit la grandeur physique d’une information en une autre grandeur physique de façon similaire à la source. Le signal analogique varie de façon continue. Un système numérique convertit la grandeur physique d’une information en une autre grandeur physique, en associant à chaque mesure une valeur parmi celles prédéfinies. Le signal numérique varie de façon discontinue. B) Je sais étudier l’influence des différents paramètres sur la numérisation d’un signal Un convertisseur analogique/numérique (CAN) transforme un signal analogique électrique en signal numérique en 3 étapes. échantillonnage : le CAN mesure périodiquement les valeurs du signal. quantification : le CAN attribue la valeur la plus proche parmi celles prédéfinies. codage ou numérisation : le CAN attribue une suite binaire à la valeur mesurée. Pour avoir un signal numérique fidèle au signal analogique : La fréquence d’échantillonnage doit être largement supérieure à la fréquence du signal. Le pas de tension entre deux valeurs prédéfinies successives doit être faible. Paramètres à modifier pour obtenir une meilleure précision : sur l’axe des temps : période d’échantillonnage ou fréquence d’échantillonnage sur l’axe des tensions : résolution de la carte d’acquisition et calibre C) Je sais associer un tableau de nombres à une image numérique Une image est découpée en pixels : petits carrés de couleur unie couleur codée par 3 nombres indiquant la proportion d’intensité lumineuse de couleur rouge, de couleur verte et de couleur bleue La couleur perçue par l’oeil est le résultat de la synthèse additive des couleurs rouge, verte et bleue. 2 Transmettre de l’information A) Je sais identifier les éléments d’une chaîne de transmission Une chaîne de transmission est constituée de l’ensemble des éléments pour transférer une information de la source à un destinataire sur une grande distance : émetteur : convertit l’information de la source en un signal facile à transmettre canal de transmission : lieu où se propage le signal contenant l’information récepteur : reçoit le signal et le convertit en une information compréhensible par le destinataire L’émetteur comprend : un transducteur, pour transformer l’information en un signal électrique un convertisseur pour coder l’information (numérisation, compression, modulation) Il envoie alors un signal, résultat de ces opérations, pouvant se propager dans le canal de transmission. Le canal de transmission transmet le signal avec un certain débit, tout en l’atténuant. Le récepteur reçoit le signal du canal de transmission. Il comprend un convertisseur pour décoder l’information. Il transmet alors un signal compréhensible au destinataire. B) Je sais comparer les différents types de transmission transmission guidée : l’information se propage dans un espace limité ex. : fibre optique, câbles coaxiaux, câbles électriques, etc. transmission libre : l’information se propage dans toutes les directions de l’espace ex. : dans l’air, dans le vide ou dans l’espace C) Je sais caractériser une transmission numérique par son débit binaire Le débit binaire est le nombre d’informations numériques transférées par unité de temps. On le mesure en bits par seconde ou octets par seconde. D) Je sais évaluer l’affaiblissement d’un signal à l’aide du coefficient d’atténuation Un signal se propageant sur une longue distance s’affaiblit. La puissance d’entrée dans le canal de transmission est plus grande que celle de sortie. relation entre le coefficient d’atténuation linéique, la puissance d’entrée et la puissance de sortie : α = 10 e × log(P ) avec L Ps α le coefficient d’atténuation linéique en dB.m-1 Pe la puissance d’entrée en W Ps la puissance de sortie en W L la longueur de la fibre ou du milieu traversé en m 3 Stocker de l’information sur un support optique (CD, DVD, etc.) A) Je sais expliquer le principe de la lecture des données sur un disque optique (interférences) structure : stocke de l’information sous forme numérique présente des alvéoles sur sa surface, formant une succession de plats et de creux lecture par mesure de l’intensité lumineuse reçue après réflexion d’un laser sur la surface : sur un plat : interférence constructive et intensité lumineuse reçue forte sur un creux : interférence destructive et intensité lumineuse reçue faible remarque : le creux est construit pour que la différence de marche entre les rayons réfléchis dans le creux et les rayons réfléchis sur les bords du creux soit une demi-longueur d’onde. codage par attribution de chiffres zéro (0) et un (1) par le système : 1 = changement d’intensité lumineuse, donc passage du creux au plat ou viceversa 0 = intensité lumineuse constante, donc on reste sur un plat ou un creux B) Je sais expliquer l’évolution de la capacité de stockage d’un disque optique (diffraction) capacité de stockage : quantité d’informations que peut contenir un disque dépend du nombre de pistes d’alvéoles creusées sur la surface limite de la capacité de stockage : La lecture est réalisée par un faisceau laser focalisé sur la piste, de façon à n’avoir qu’une petite surface éclairée sur la surface du disque pour n’éclairer qu’une seule piste. Or le faisceau laser subit, dans le système, une diffraction conduisant à une tache et non plus un point lumineux sur la piste. Le diamètre de cette tache est proportionnel à la longueur d’onde du laser. Ainsi, il faut choisir un laser avec une longueur d’onde faible pour avoir une petite surface éclairée sur le disque et donc la possibilité de construire un disque avec des pistes très serrées sur la surface et donc une grande capacité de stockage. D’où l’évolution vers l’utilisation des disques Blu-ray, contenant une plus grande λ = 405 nm, alors que les DVD sont lus par des lasers rouges de longueur d’onde λ = 650 capacité de stockage, lus par des lasers bleus, de longueur d’onde nm. Transmettre et stocker de l'information " 1 EN PRATIQUE Numérisation ! JE SAIS Reconnaître un signal numérique et un signal analogique Pour réaliser une numérisation : 1. On mesure la valeur de la tension à intervalle de temps régulier, la période d’échantillonnage Te . 2. On associe alors à cette valeur de tension mesurée et pour toute la durée de la période d’échantillonnage, la valeur de tension la plus proche de la valeur mesurée parmi celles prédéfinies. 3. Ce qui donne un signal numérique se présentant comme des paliers ou des marches d'un escalier irrégulier. Dans certaines représentations on relie les paliers en eux, par des droites verticales, mais cela ne fait pas pour autant une courbe continue, c’est un artifice de représentation. ! JE SAIS Associer un tableau de pixels à une image Avec une résolution de 8 bits par couleur : Code RVB → Rouge Vert Bleu 255 255 255 Noir 0 0 0 Gris 100 100 100 Rouge 255 0 0 Vert 0 255 0 Bleu 0 0 255 255 255 0 Couleur ↓ Blanc Jaune Transmettre et stocker de l'information ! FORMULES Relation entre la durée d’échantillonnage et la fréquence d’échantillonnage 1 Te = e f Te la période d’échantillonnage en s fe la fréquence d’échantillonnage en Hz Relation entre le débit binaire, le nombre de bits et le temps D le débit en bits.s-1 ou en octet.s-1 N le nombre de bits transférés t la durée du transfert en s N D = t Relation entre le pas, la résolution et le calibre p le pas en V N la résolution en nombre de bits Uc la valeur du calibre en V p= 2 × Uc N 2 −1 Relation entre atténuation d’une transmission, puissance d’entrée et puissance de sortie A l’atténuation linéique en dB Pe la puissance d’entrée en W Pe A = 10 × log( s ) P Ps la puissance de sortie en W Relation entre coefficient d’atténuation linéique, puissance d’entrée et puissance de sortie α le coefficient d’atténuation linéique en dB.m-1 Pe la puissance d’entrée en W Ps la puissance de sortie en W L la longueur de la fibre ou du milieu traversé en m 10 Pe α = L × log( s ) P Transmettre et stocker de l'information ! VALEURS 1, 2 Go.s-1 100 Mbits.s-1 Débit maximal de transfert de données numériques sur USB 3.1 en 2013 Débit de transfert de données numériques par un modem ADSL 25 Go 16, 8 millions Capacité d’un disque Blu-ray Nombre de couleurs différentes pour numériser une image en 24 bits (quasiment tous les écrans d’ordinateur) 20 000 Hz 12 bits Fréquence maximale pour un son audible La résolution du convertisseur analogique numérique SYSAM-SP5 d’Eurosmart, une interface souvent utilisée en TP 44, 1 kHz La fréquence d’échantillonnage sur CD audio Transmettre et stocker de l'information ! DÉFINITIONS Calibre Uc en V Il donne l’intervalle des valeurs mesurables de la tension. Il faut le choisir le plus petit possible afin de disposer d’un maximum de valeurs prédéfinies. Cela permet d’associer chaque mesure à une valeur prédéfinie avec la plus grande précision. Tout le signal doit être compris dans l’intervalle. Coefficient d’atténuation linéique α en dB.m-1 Représente l’affaiblissement que le signal subit par unité de longueur parcourue dans un canal de transmission. Fréquence d’échantillonnage fe en s Nombre de mesures réalisées par unité de temps. Elle doit être largement supérieure à la fréquence du signal à numériser. Pas p en V La plus petite variation de tension mesurable. On le calcule à partir de la résolution et du calibre. Période d’échantillonnage Te en s Durée entre deux mesures successives. Elle doit être courte pour prélever un grand nombre de points. Puissance d’entrée Pe et puissance de sortie Ps en W L’énergie par unité de temps à l’entrée du canal de transmission puis à la sortie. Résolution N de la carte d’acquisition en bits Le nombre de bits alloués pour coder une valeur. Plus la résolution est grande, plus on a de valeurs prédéfinies pour assurer une numérisation fidèle.
