cours : numérisation de l`information

Numérisation de l’information
Programme officiel
http://yb-isn.fr/profisn/spc/2013/04/11/analogique-ou-numerique/
ou édumédia
1) Signal analogique ou numérique
1-1) Qu’est ce qu’un signal ?
Le terme signal vient du génie électrique .C’est une grandeur physique mesurable par un capteur, pouvant varier avec le
temps. Ce terme désigne une grande variété de signaux physiques, comme le son les signaux radars ou bien les images et les
vidéos.
Le signal de sortie du capteur étant souvent une tension électrique, on obtient une courbe avec t en abscisse et U (en Volt) en
ordonnée.
1-2) Signal analogique
Un signal analogique est un signal qui varie de façon continue au cours du temps.
exemples :
la pression atmosphérique
Le signal reçu par un microphone
1-3) Signal numérique
Un signal numérique est un signal qui varie de façon
discrète (discontinue) dans le temps.
C'est une succession de 0 et de 1, Appelés bits.
On dit que le signal est codé en binaire.
1-4) Le langage binaire
3
1000=103
8=23
2
100=102
4=22
1 « dizaines »
10=101
2=21
0 « unités »
1=100
1=20
12310=3*1+2*10+1*100
1012=1*1+0*2+1*4=5
Vérifier avec la calculatrice de
windows en mode programmeur
http://www.edumedia-sciences.com/fr/v15-convertisseur-analogique-numerique
2) De l’analogique au numérique
La conversion analogique numérique peut être divisée en trois étapes :
L’échantillonnage temporel, la quantification et le codage.
2-1) convertisseur analogique numérique
La transformation d'un signal analogique en signal numérique est appelée conversion numérique ou numérisation. Un signal
analogique, pour être converti en signal numérique par un convertisseur analogique numérique (CAN).
Exemples : carte son , carte vidéo ,
De nombreux circuits intégrés
Carte sysam sp5 : voir tp
2-2) échantillonage
La première étape de numérisation consiste à mesurer l’amplitude du signal (en Volt) à intervalles de temps réguliers : c'est
l'échantillonnage.
L'échantillonnage consiste à prélever périodiquement (Te) des échantillons d'un signal analogique selon une période que l'on
appellera période d'échantillonnage.
fe est la fréquence d’échantillonnage :
.
Plus la fréquence d'échantillonnage utilisée sera grande, plus les mesures seront fidèles au signal original.
Problème : plus la fréquence d’échantillonnage est grande plus le nombre d’échantillons est important.
Théorème de Shannon : Fe > 2fmax
sons audibles
20<f<20000Hz
fmax =20000Hz
Fe >40000Hz
Norme CD audio 44100Hz
Voix
300<f<3000Hz
fmax=3000Hz
Fe >6000Hz
Norme : 8000Hz
2-3) résolution
Les convertisseurs ne sont pas parfaits : il existe des variations de tension que les CAN ne détecteront pas. La plus petite
variation de tension analogique que peut repérer un CAN est appelée la résolution ou le pas du convertisseur.
Elle dépend du calibre et du nombre de bits utilisés pour la conversion.
Exemple : sur le calibre -5/+5V calibre =10V
La carte sysam numérise sur 12 bits
On peut donc coder
valeurs : 4096 valeurs
Une tension mesurée entre -5 et +5V est codée en binaire par un nombre compris entre 0 et 4095
2-4) quantification
La quantification consiste à affecter une valeur numérique binaire la plus proche à chaque mesure effectuée. Cette affectation
entraine une erreur qui dépend de la résolution du convertisseur et de la fréquence d’échantillonnage.
3) Cas des images numériques
3-1) Caractéristiques d’une image numérique
3-2) Codage
3-3) Applications