Un signal est une représentation physique d'une information transmise entre une source et un récepteur.

On distingue 2 catégories de signaux :

- les signaux analogiques qui varient de manière continue avec une infinité de valeurs possibles

- les signaux numériques qui transporte une information à l'aide d'une quantité finie de nombres

 

La numérisation consiste à transformer les grandeurs continues dans le temps d'un signal analogique en un signal variant par palier en ne gardant que des valeurs à intervalle de temps régulier : la période d'échantillonnage notée Te. Pour une image, la numérisation consiste à transformer les grandeurs continues dans l'espace d'une image analogique en une image variant par palier en ne gardant que des valeurs à intervalle d'espace (à 2 dimensions) régulier : le pixel

 

Cette opération est effectuée par un convertisseur analogique-numérique (CAN).

 

Étapes de la numérisation :

  • Échantillonnage :

Cette opération consiste à faire des mesures à intervalle régulier : la période d'échantillonnage Te

On définit la fréquence d'échantillonnage fe = 1 / Te en hertz (Hz) qui correspond donc au nombre de valeurs mesurées par seconde (44,1 kHz pour un CD)

Pour que l'échantillonnage donne une bonne image d'un signal analogique périodique, il faut que la fréquence d'échantillonnage soit au moins égale au double de la fréquence maximale du signal analogique périodique (théorème de Shannon).

Pour l'exemple du CD, les ondes sonores perceptibles s'étendent de 20 Hz à 20 kHz et 44,1/2 ≈ 22 kHz. L'échantillonnage de 44,1 kHz permet donc de bien restituer un son.

 

  • Quantification :

Un signal numérique ne prend qu'un nombre fini de valeurs : ce nombre est appelé quantification et s'exprime en bits

À chaque intervalle de temps égale à la période d'échantillonnage, le convertisseur analogique-numérique (CAN) arrondies les valeurs du signal analogique à la valeur numérique possible la plus proches.

Un CAN 8 bits offrent par exemple  28=256 valeurs numériques possibles. L'écart entre 2 valeurs numériques possibles est le pas de quantification (0,5 par exemple sur le graphique plus haut).

 

Pour du son :

Type de support de sons

Quantification choisie

Nombre de valeurs possibles

CD audio

16 bits

65536

DVD

24 bits

16777216

Téléphonie

8 bits

256

Radio numérique

8 bits

256

 

Pour une image : une quantification sur 8 bits donne une bonne restitution d'une image analogique, c'est le cas par exemple d'une image bitmap.

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