Comprendre l'échantillonnage ! |
Objectif : Comprendre ce qu'est l'échantillonnage et voir diverses applications en physique et informatique.
Plan :
1 : | Qu'est-ce que c'est ? A quoi cela sert-il ? |
2 : | L'échantillonnage avec la carte CANDIBUS |
3 : | Application : Utilisons le magnétophone de WINDOWS ! |
1 : Qu'est-ce que c'est ? A quoi cela sert-il ?
Définition | |
Lorsqu'on fait une acquisition de mesures physiques avec
un système informatique, une grandeur
analogique (une tension en volts) est convertie en grandeur numérique (un entier)
codable en binaire pour pouvoir être traité par le système
informatique. |
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Exemple | |
Par exemple, si l'on suit avec un thermomètre électronique la température q d'une eau chauffée, la représentation analogique de q en fonction du temps t aurait par exemple l'allure ci-contre. |
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Alors que le signal numérisé par un système d'acquisition informatique aurait cette autre allure... en utilisant un zoom ! En effet, vue de loin, l'illusion est correcte : le graphe est semblable au graphe analogique. |
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Questions |
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Un autre exemple | |
Comme on vient de le
voir, l'échantillonnage
est bien utile lors de l'acquisition de mesures en physique. Mais il
aussi très utile en musique.
Pour diminuer la taille de fichiers sonores (souvent très volumineux), on utilise des algorithmes de compression (exemple le fameux MP3 !) mais on peut aussi diminuer sa qualité musicale de manière acceptable. Soit on abaisse la fréquence d'échantillonnage, soit on abaisse le nombre de bits. Reste à savoir quel est le meilleur choix pour avoir un fichier de taille réduite pour une qualité musicale acceptable... |
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Numérisation d'un son | |
Principe | Questions |
Le groupe de recherche en
pédagogie de l'informatique, EVARISTE, met
à la disposition sur internet un programme appelé ORFNUM qui permet de
simuler de manière imagée et sonore la numérisation
d'un son. Il faut disposer d'ORPHY reliée au port série de l'ordinateur. On peut enregistrer des sons par une entrée analogique ou se servir de la bibliothèque d'une douzaine de sons préenregistrés, chacun d'une durée de 0,75 s. Ouvrir ORFNUM. Cliquer sur Fichier : On voit défiler les représentations
analogiques des sons contenus dans les fichiers son préenregistrés. Observer comment se fait la numérisation graphiquement, sur 625 Hz et 1 bit. Répondre aux questions. |
1) Quelle est la numérisation qui
donne le meilleur son ?
2) Quelle est la numérisation qui donne le plus mauvais son ?
3) En résumé, sur 1 bit :
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Pour les plus rapides |
4) Répondre aux mêmes questions
pour 2 bits en supposant qu'une tension pleine échelle égale à 6 V
soit :
- quels sont les niveaux des tensions envoyés successivement par le
CNA à l'entrée du comparateur ? |
2 :
L'échantillonnage avec la carte CANDIBUS
Nous allons
appliquer dans ce paragraphe ce que nous venons d'apprendre, pour
paramétrer le logiciel pilotant la carte d'acquisition CANDIBUS
afin d'observer un signal périodique.
Nous allons utiliser comme générateur de signaux le GBF. Le signal choisi peut s'écouter à l'aide d'un amplificateur et d'un haut-parleur. |
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Montage | Paramétrages |
- Branche un GBF à la voie A
(verte) de la carte CANDIBUS
- Règle-le de manière à envoyer un signal sinusoïdal d'amplitude moyenne et de fréquence de 10 Hz. - Ouvre le logiciel pilotant la carte CANDIBUS. - Active la voie A si elle ne l'est pas. - Ouvre la fenêtres "Paramètres d'acquisition". - Choisis :
- Vérifie que le signal visualisé est correct. |
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Expérience | |
- Change la fréquence du signal
de 1 kHz.
- Vérifie que le signal visualisé est fortement altéré. - A toi de paramétrer CANDIBUS pour visualiser de nouveau un signal correct. Attention !
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1) Pourquoi, à ton avis, le
signal est fortement altéré avec les anciens paramétrages ?
2) Quand tu change un paramètre, les autres sont affectés. Quel lien existe-t-il entre eux ? 3) Pourquoi choisir un nombre de points le plus grand possible ? A quoi cela correspond-il ? 4) Donne les bons paramètres pour visualiser de nouveau correctement le signal. |
3 : Application : Utilisons le magnétophone de WINDOWS !
Utilisons le Magnétophone de
WINDOWS : Démarrer è
Programmes è
Accessoires è
Multimédia è
Magnétophone.
Pour observer les propriétés d'un son et / ou pour les changer : Edition è Propriétés audio è Personnaliser. |
Réfléchissons... |
Quelle est la taille ( en bits, en octets et en Ko ) d'un fichier son obtenu en numérisant un enregistrement monocanal de dix secondes avec une fréquence d'échantillonnage de 10 kHz sur 8 bits ? |
Comparons... |
1) Lis et recopie les
propriétés pour un sons enregistrés en qualité CD, puis en qualité
RADIO, enfin en qualité TELEPHONIQUE.
2) Vérifie à chaque fois la taille indiquée en Ko/s en posant l'opération. 3) Qu'en conclure ? |
Pour les plus rapides |
4) On veut numériser une
tension sinusoïdale de période 20 ms, comprise entre 0 V et 6V, sur 3
bits.
5) Un fichier-son enregistré en qualité radio monocanal occupe 350 Ko. Quelle est sa durée ? |