Chapitre 17- Numérisation de l`information

Chapitre 17- Numérisation de l’information
Tp 27 – Signal analogique – signal numérique
Objectifs
 Mettre en œuvre un Convertisseur Analogique Numérique (CAN) pour numériser un signal électrique issu
d'un GBF
 Montrer l'influence de la fréquence d'échantillonnage et de la quantification sur la qualité du signal audio
1. Etude de la fréquence d’échantillonnage
1.1. Utilisation d'un CAN : étude expérimentale de l'influence de la
fréquence d'échantillonnage
 Régler le GBF de la manière suivante :
Le GBF délivre un signal électrique analogique.
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Signal sinusoïdal
Fréquence 500 Hz
Amplitude mesurée au voltmètre
(sur AC donc valeur efficace mesurée) : 2 V.
Relier ensuite le GBF au système d’acquisition : EA0 et Masse.
 Sachant que la fréquence du signal analogique est de F = 500 Hz, quelle est sa période ?
 En déduire le nombre de périodes que vous allez observez sachant que la durée totale d'acquisition sera
systématiquement de 10 ms.
 Réaliser plusieurs acquisitions (touche F10) avec Synchronie : dans paramètres, vous maintiendrez
systématiquement une durée totale d'acquisition de ttotal = 10 ms et vous indiquerez vos nombre de points.
Nombre de points Ntotal
Nombre de points par période du
signal étudié Npar période*
20
50
100
1000
1
2
3
4
Période d'échantillonnage en ........
( = échantillon) Te
Fréquence d'échantillonnage Fe en .....
"une image " obtenue **
* Vérifier votre résultat sur la courbe obtenue
** : En appuyant plusieurs fois sur F10, vous n'obtiendrez pas la même forme de signal pour un nombre
faible de points
Faire une copie d'écran et l'insérer dans votre compte rendu.
 Indiquer l'expression littérale utilisée pour remplir le tableau.
 Comparer et conclure quant au choix de la fréquence d’échantillonnage.

1.2. Acquisition puis vérification de la fréquence d’échantillonnage :
Ouvrir le logiciel Audacity et brancher le micro.
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Tp 27 – Signal analogique – signal numérique
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Enregistrer votre voix énonçant simplement le mot "bonjour".
En utilisant l'outil loupe, zoomer au maximum pour observer les points mettant en évidence que le signal est
numérique.
Evaluer l'ordre de grandeur de la période d'échantillonnage qui correspond au temps qui sépare deux points
successifs du signal. En déduire l'ordre de grandeur de la fréquence d'échantillonnage du CAN. Comparer avec la
valeur indiquée à gauche du signal.
1.3. Influence de la fréquence d’échantillonnage sur les hautes fréquences d'un signal audio :
Fichier ... Ouvrir le fichier son " maceo_44kHz_16bits.wav" situé dans votre classe "document en consultation" : cet
extrait de musique est issu d'un CD audio de Maceo Parker, la fréquence d'échantillonnage est donc de 44,1 kHz.
L’enregistrer (Enregistrer le projet sous...) dans votre dossier personnel sous le nom "maceo_44kHz".
a) Etude de ce son échantillonné à 44 kHz : extrait 1
- Ecouter à l'aide de votre casque le morceau de musique échantillonné à 44 kHz.
- Observer le spectre en fréquence de cet extrait de musique : Analyse... Tracer le spectre.
 Noter l'étendue des fréquences présentes dans ce spectre.
 Faire une copie d'écran de votre spectre et le placer dans votre compte rendu.
b) Etude du même son ré-échantillonné à 8 kHz : extrait 2
- Effectuer une copie de l'extrait 1 : Edition... Dupliquer
- Sélectionner ce deuxième extrait en cliquant dessus, puis le ré-échantillonner : Piste...Ré-échantillonner...
8000 Hz... OK
- Comparer les deux extraits en cliquant sur Muet sur l'un pour écouter l'autre et inversement.
 Que constatez-vous au niveau des sons ?
- Observer le spectre en fréquence de l'extrait échantillonné à 8 kHz.
 Noter l'étendue des fréquences présentes dans ce spectre. Comparer avec le spectre du son échantillonné
à 44 kHz.
 Faire une copie d'écran de votre spectre et le placer dans votre compte rendu.
c) Ré-échantillonnage du son à 8 kHz en 44 kHz : extrait 3
- Effectuer une copie de l'extrait 2 : sélectionner cet extrait en cliquant dessus puis Edition... Dupliquer
- Sélectionner le troisième extrait, puis le ré-échantillonner : Piste...Ré-échantillonner... 44100 Hz... OK
- Ecouter l'extrait 3 obtenu en cliquant sur Muet sur les autres extraits.
 A-t-on récupérer le son initial de l'extrait 1 ?
- Observer le spectre en fréquence de l'extrait 3.
 Que constatez-vous ?
 Faire une copie d'écran de votre spectre et le placer dans votre compte rendu.
1.4. Conclusion :
Deux idées à retenir sur le choix de la fréquence d’échantillonnage :
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Il faut choisir FE de manière ……………..
Une fréquence FE trop faible enlève l’information portant sur ……………..
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2. Influence de la quantification sur la qualité d’un son :
Reprendre le logiciel Audacity, fermer les fichiers sons précédents.
Fichier ... Ouvrir le fichier son " piano_44kHz_16bits.wav" situé dans votre classe "document en consultation".
a) Etude de ce son dont le pas de quantification est de 16 bits : extrait 1
- Ecouter à l'aide de votre casque le morceau de musique échantillonné à 44 kHz.
b) Etude du même son après modification du pas de quantification : extrait 2
- Pour modifier le pas de quantification : Fichier... Exporter
- Nom du fichier : "piano_44kHz_8bits"
- Dans "Type", choisir Autres formats non compressés et cliquer sur Options
Entête : laisser WAV (Microsoft)
Encodage : choisir Unsigned 8 bit PCM
Cliquer sur OK
- Enregistrer après avoir vérifier que ce fichier sera bien enregistré dans Mes documents (puis répondre OK
aux fenêtres qui s'ouvrent).
- Ouvrir le fichier créé : Fichier...Ouvrir...sélectionner votre fichier "piano_44kHz_8bits.wav"
- Ecouter.
 Que constatez-vous au niveau des sons ?
Quelle grandeur, liée à la numérisation, ces deux fichiers ont-ils en commun. Vérifier vos constats en
effectuant l'analyse spectrale des deux sons.