CHAPITRE
Plan
1Numériser 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.
- Un système analogique convertit la grandeur physique d’une information en une autre grandeur physique de façon similaire à la source.
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.
- Une image est découpée en pixels :
2Transmettre 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.
- 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 :
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=L10×log(PsPe) avec
- 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
3Stocker 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 vice-versa
- 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 capacité de stockage, lus par des lasers bleus, de longueur d’onde λ=405 nm, alors que les DVD sont lus par des lasers rouges de longueur d’onde λ=650 nm.
- capacité de stockage :
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