Discrétisation et numérisation de l'information
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Objectifs
Découvrir la notion de signal discret ;
Découvrir la notion de convertisseur analogique numérique.
Mise en situation
Notre interaction avec le monde physique se fait via de nombreux signaux continus (comme le son ou la lumière), dits analogiques. Pour traiter ces signaux avec un ordinateur, il faut effectuer une conversion afin d'obtenir une représentation numérique : on parle de discrétisation et de numérisation de l'information.
La discrétisation consiste à découper le signal en petits morceaux (par exemple des pixels pour une image) et la numérisation consiste à associer à chacun de ces morceaux un nombre qui représente l'information (par exemple une couleur pour une image).
Définition : Échantillonnage et signal échantillonné
Un signal échantillonné est une représentation composée d'échantillons d'un signal analogique. On ne sélectionne qu'une partie du signal en enregistrant uniquement certaines de ses valeurs.
Le processus associé est appelé échantillonnage.
Synonyme : on parle aussi de discrétisation à la place d’échantillonnage.
Exemple : Un film à bandes
Si on prend un film enregistré par un cinématographe (une ancienne caméra), celui-ci peut-être vu comme un signal échantillonné de la réalité prise par la caméra. Les échantillons ici sont des images.
Définition : Numérisation et signal numérisé
Après avoir obtenu des échantillons, on peut leur attribuer une valeur numérique : il s'agit du processus de numérisation.
Exemple : Échantillonnage et numérisation du son
Le son est un signal analogique : c'est une onde mécanique.
Pour l'échantillonner et avoir une version discrète de celui-ci, on sélectionne certaines valeurs à un intervalle de temps donné : une période temporelle.
Après avoir réalisé cette discrétisation, on peut numériser le signal : pour chaque échantillon, on lui associe une valeur numérique.
À la fin de ce processus, on obtient un signal numérisé.
Définition : Convertisseur analogique numérique
Les systèmes qui réalisent l’échantillonnage et la numérisation des signaux analogiques sont appelés convertisseurs analogique numérique.
Exemple : Microphone numérique : traduire un son en une version numérique.
Un microphone numérique (par exemple sur un téléphone) convertit le signal physique, une onde, en une représentation numérique que l'on peut stocker et manipuler.
Exemple : Codeur rotatif : traduire un angle en valeur numérique
Les codeurs rotatifs sont un type de capteurs permettant de délivrer une information d'angle, en mesurant la rotation effectuée autour d'un axe.
L'information de vitesse peut alors être déduite de la variation de la position par rapport au temps.
Ici une grandeur physique (analogique), l'amplitude d'un mouvement angulaire, est convertie en un nombre.
Les codeurs rotatifs sont par exemple utilisés par les ordinateurs de bord des véhicules : si on dispose du rayon des roues, on peut déduire la vitesse du véhicule.
Complément : Convertisseur analogique numérique
Pour en apprendre plus sur cette grande catégorie de système de codage, on pourra consulter l'article Wikipédia associé :
À retenir
Les signaux analogiques – ceux du monde réel – sont convertis en signaux numérisés par l'intermédiaire de convertisseurs analogiques numériques qui réalisent :
leur échantillonnage,
et leur numérisation.
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