Diapositives cours 1ière année SRC

1. SRC 1 - M21
Syst`mes audiovisuels et syst`mes de transmission
e e
Syst`mes de transmission
e
F. Morain-Nicolier
fredric.nicolier@univ-reims.fr
CRESTIC - URCA/IUT Troyes
15 d´cembre 2008
e
1

2. Table des mati`res
e
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineuses
Sources sonores
Sources lumineuses
4 Capteurs de lumi`re
e
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques r´f´rences
ee
2

3. Intro
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineuses
Sources sonores
Sources lumineuses
4 Capteurs de lumi`re
e
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques r´f´rences
ee
3 3/64

4. Intro
Chaine de communication
4 4/64

5. Intro
Chaine de communication
info. ´mise
e message ´mis
e signal ´mis
e
canal
source - codeur - trans. trans. - d´codeur
e - destinataire
signal re¸u message re¸u
c c info. re¸ue
c
5 4/64

6. Intro
Chaine de communication
En langage de communication, il y a transfert d’information de l’emetteur (ou
source) vers le r´cepteur (ou destinataire).
e
6 5/64

7. Intro
Chaine de communication
En langage de communication, il y a transfert d’information de l’emetteur (ou
source) vers le r´cepteur (ou destinataire).
e
Une des principales caract´ristiques du canal de transmission (fil, cable, fibre,
e
etc ...) est la “transparence” : le canal ne doit pas d´former l’information
e
transport´e. Ceci est impossible en r´alit´, le signal est d´form´, att´nu´ par
e e e e e e e
le canal. En g´n´ral, le canal ajoute aussi du bruit au signal.
e e
7 5/64

8. Intro
Chaine de communication
En langage de communication, il y a transfert d’information de l’emetteur (ou
source) vers le r´cepteur (ou destinataire).
e
Une des principales caract´ristiques du canal de transmission (fil, cable, fibre,
e
etc ...) est la “transparence” : le canal ne doit pas d´former l’information
e
transport´e. Ceci est impossible en r´alit´, le signal est d´form´, att´nu´ par
e e e e e e e
le canal. En g´n´ral, le canal ajoute aussi du bruit au signal.
e e
Le canal ne peut pas transporter un signal oscillant trop vite (de trop grande
fr´quence), il est caract´ris´ par sa bande passante. De mani`re ´quivalente,
e e e e e
il ne pourra pas transmettre correctement des impulsions tr`s br`ves trop
e e
rapproch´es dans le temps.
e
8 5/64

9. Intro
Chaine de communication
En langage de communication, il y a transfert d’information de l’emetteur (ou
source) vers le r´cepteur (ou destinataire).
e
Une des principales caract´ristiques du canal de transmission (fil, cable, fibre,
e
etc ...) est la “transparence” : le canal ne doit pas d´former l’information
e
transport´e. Ceci est impossible en r´alit´, le signal est d´form´, att´nu´ par
e e e e e e e
le canal. En g´n´ral, le canal ajoute aussi du bruit au signal.
e e
Le canal ne peut pas transporter un signal oscillant trop vite (de trop grande
fr´quence), il est caract´ris´ par sa bande passante. De mani`re ´quivalente,
e e e e e
il ne pourra pas transmettre correctement des impulsions tr`s br`ves trop
e e
rapproch´es dans le temps.
e
Il faut qu’il existe un code pour exprimer le r´sultat ` transmettre ` l’aide de
e a a
symboles constituant un message.
9 5/64

10. Information
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineuses
Sources sonores
Sources lumineuses
4 Capteurs de lumi`re
e
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques r´f´rences
ee
10 6/64

11. Information
Information
11 7/64

12. Information
Information
La th´orie de l’information est n´e avec Claude Shannon avec son article “A
e e
Mathematical Theory of Communications” publi´ en 1948.
e
12 7/64

13. Information
Information
La th´orie de l’information est n´e avec Claude Shannon avec son article “A
e e
Mathematical Theory of Communications” publi´ en 1948.
e
L’information est une quantit´ abstraite mesurable dont la valeur ne d´pend
e e
pas de ce sur quoi porte l’information, de la mˆme fa¸on que la longueur a
e c
une valeur ind´pendante de la nature de la chose qui est longue.
e
13 7/64

14. Information
Information
La th´orie de l’information est n´e avec Claude Shannon avec son article “A
e e
Mathematical Theory of Communications” publi´ en 1948.
e
L’information est une quantit´ abstraite mesurable dont la valeur ne d´pend
e e
pas de ce sur quoi porte l’information, de la mˆme fa¸on que la longueur a
e c
une valeur ind´pendante de la nature de la chose qui est longue.
e
L’information est reli´e ` l’ensemble des formes possibles de r´alisation d’un
e a e
´v`nement au sens large
e e
14 7/64

15. Information
Quantit´ d’information d’un ´v`nement
e e e
15 8/64

16. Information
Quantit´ d’information d’un ´v`nement
e e e
Soit un ´venement
e
16 8/64

17. Information
Quantit´ d’information d’un ´v`nement
e e e
Soit un ´venement
e
Cet ´v`nement peut nous apprendre quelque chose
e e
17 8/64

18. Information
Quantit´ d’information d’un ´v`nement
e e e
Soit un ´venement
e
Cet ´v`nement peut nous apprendre quelque chose
e e
Le minimum de ce qu’il peut apprendre, c’est sa survenue, le simple fait qu’il
se soit produit.
18 8/64

19. Information
Quantit´ d’information d’un ´v`nement
e e e
Soit un ´venement
e
Cet ´v`nement peut nous apprendre quelque chose
e e
Le minimum de ce qu’il peut apprendre, c’est sa survenue, le simple fait qu’il
se soit produit.
La th´orie de l’information s’arr`te ` ce minimum
e e a
On ne tient pas compte de la signification que cet ´v`nement peut avoir ou
e e
pas.
19 8/64

20. Information
Quantit´ d’information d’un ´v`nement
e e e
Soit un ´venement
e
Cet ´v`nement peut nous apprendre quelque chose
e e
Le minimum de ce qu’il peut apprendre, c’est sa survenue, le simple fait qu’il
se soit produit.
La th´orie de l’information s’arr`te ` ce minimum
e e a
On ne tient pas compte de la signification que cet ´v`nement peut avoir ou
e e
pas.
Ainsi, la survenue d’un ´v`nement apporte d’autant plus d’information qu’il
e e
´tait impr´vu
e e
si nous savions avec certitude que cet ´v`nement doit se produire, sa survenue
e e
ne nous apprends rien.
si nous n’´tions pas sˆrs de sa survenue, alors celle-ci l`ve une incertitude, et
e u e
nous apprends donc quelque chose.
20 8/64

21. Information
Quantit´ d’information d’un ´v`nement
e e e
Soit un ´venement
e
Cet ´v`nement peut nous apprendre quelque chose
e e
Le minimum de ce qu’il peut apprendre, c’est sa survenue, le simple fait qu’il
se soit produit.
La th´orie de l’information s’arr`te ` ce minimum
e e a
On ne tient pas compte de la signification que cet ´v`nement peut avoir ou
e e
pas.
Ainsi, la survenue d’un ´v`nement apporte d’autant plus d’information qu’il
e e
´tait impr´vu
e e
si nous savions avec certitude que cet ´v`nement doit se produire, sa survenue
e e
ne nous apprends rien.
si nous n’´tions pas sˆrs de sa survenue, alors celle-ci l`ve une incertitude, et
e u e
nous apprends donc quelque chose.
L’information apport´e par un ´v`nement est d’autant plus grande que sa
e e e
probabilit´ de survenue ´tait faible
e e
21 8/64

22. Information
Quantit´ d’information d’un message
e
22 9/64

23. Information
Quantit´ d’information d’un message
e
Pour une source x comportant n symboles, la d´finition de Shannon :
e
H(x) = − p(i) log2 p(i)
i
p(i) est la probabilit´ du symbole xi
e
23 9/64

24. Information
Quantit´ d’information d’un message
e
Pour une source x comportant n symboles, la d´finition de Shannon :
e
H(x) = − p(i) log2 p(i)
i
p(i) est la probabilit´ du symbole xi
e
La quantit´ H(x) repr´sente non pas la quantit´ d’information v´hicul´e par
e e e e e
le message tout entier, mais sa valeur moyenne par symbole.
24 9/64

25. Information
Quantit´ d’information d’un message
e
Pour une source x comportant n symboles, la d´finition de Shannon :
e
H(x) = − p(i) log2 p(i)
i
p(i) est la probabilit´ du symbole xi
e
La quantit´ H(x) repr´sente non pas la quantit´ d’information v´hicul´e par
e e e e e
le message tout entier, mais sa valeur moyenne par symbole.
La fonction H s’applique non pas ` un message particulier, mais ` un
a a
ensemble de messages qui utilisent tous le mˆme nombre de symboles
e
diff´rents avec la mˆme distribution de probabilit´s, c’est a dire un alphabet
e e e
(au sens large).
25 9/64

26. sources
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineuses
Sources sonores
Sources lumineuses
4 Capteurs de lumi`re
e
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques r´f´rences
ee
26 10/64

27. sources Sources sonores
Le son
Le son est une onde produite par la vibration m´canique d’un support fluide
e
ou solide et propag´e grˆce ` l’´lasticit´ du milieu environnant sous forme
e a a e e
d’ondes longitudinales.
Fr´quence (en Hertz) li´e ` la hauteur.
e e a
Fr´quence faible ⇒ son grave
e
Fr´quence ´lev´e ⇒ son aigu
e e e
Perception possible entre 20Hz et 20kHz
27 11/64

28. sources Sources sonores
La lumi`re
e
Lumi`re = onde electromagn´tique et/ou
e e
ensemble de corpuscules (photons)
Une fr´quence ⇒ une couleur
e
La plupart des sources d´livrent un m´lange
e e
de plusiers radiations monochromatiques
⇒ lumi`re polychromatique
e
(exception : laser)
Si toutes les fr´quences sont pr´sentes
e e
⇒ lumi`re blanche (ou grise selon
e
l’intensit´)
e
28 12/64

29. sources Sources lumineuses
La lumi`re
e
Longueur d’onde (distance parcourue pendant une p´riode) :
e
c
λ = cT =
ν
o` ν est la fr´quence de l’onde associ´e.
u e e
L’aspect corpusculaire apparait lors de l’interaction de la lumi`re avec la
e
mati`re,
e
´
Energie d’un photon = hν = EΦ
o` h est la constante de Plank.
u
29 13/64

30. sources Sources lumineuses
La lumi`re : dualit´ onde-corpuscule
e e
Exp´rience des fentes d’Young. ⇒ consiste
e
` faire interf´rer deux faisceaux de lumi`re
a e e
issus d’une mˆme source.
e
30 14/64

31. sources Sources lumineuses
La lumi`re : dualit´ onde-corpuscule
e e
Exp´rience des fentes d’Young. ⇒ consiste
e
` faire interf´rer deux faisceaux de lumi`re
a e e
issus d’une mˆme source.
e
31 14/64

32. sources Sources lumineuses
La lumi`re : dualit´ onde-corpuscule
e e
Exp´rience des fentes d’Young. ⇒ consiste
e
` faire interf´rer deux faisceaux de lumi`re
a e e
issus d’une mˆme source.
e
Apparition de franges d’interf´rences
e
32 14/64

33. sources Sources lumineuses
La lumi`re : dualit´ onde-corpuscule
e e
Exp´rience des fentes d’Young. ⇒ consiste
e
` faire interf´rer deux faisceaux de lumi`re
a e e
issus d’une mˆme source.
e
Apparition de franges d’interf´rences
e
33 14/64

34. sources Sources lumineuses
La lumi`re : dualit´ onde-corpuscule
e e
Exp´rience des fentes d’Young. ⇒ consiste
e
` faire interf´rer deux faisceaux de lumi`re
a e e
issus d’une mˆme source.
e
Apparition de franges d’interf´rences
e
mise en ´vidence la nature ondulatoire de la
e
lumi`re.
e
34 14/64

35. sources Sources lumineuses
La lumi`re : dualit´ onde-corpuscule
e e
Exp´rience des fentes d’Young. ⇒ consiste
e
` faire interf´rer deux faisceaux de lumi`re
a e e
issus d’une mˆme source.
e
Apparition de franges d’interf´rences
e
mise en ´vidence la nature ondulatoire de la
e
lumi`re.
e
35 14/64

36. sources Sources lumineuses
La lumi`re : dualit´ onde-corpuscule
e e
Exp´rience des fentes d’Young. ⇒ consiste
e
` faire interf´rer deux faisceaux de lumi`re
a e e
issus d’une mˆme source.
e
Apparition de franges d’interf´rences
e
mise en ´vidence la nature ondulatoire de la
e
lumi`re.
e
si la source ´met un photon ` la fois
e a
d´tect´s un par un sur l’´cran.
e e e
36 14/64

37. sources Sources lumineuses
La lumi`re : dualit´ onde-corpuscule
e e
Exp´rience des fentes d’Young. ⇒ consiste
e
` faire interf´rer deux faisceaux de lumi`re
a e e
issus d’une mˆme source.
e
Apparition de franges d’interf´rences
e
mise en ´vidence la nature ondulatoire de la
e
lumi`re.
e
si la source ´met un photon ` la fois
e a
d´tect´s un par un sur l’´cran.
e e e
37 14/64

38. sources Sources lumineuses
La lumi`re : dualit´ onde-corpuscule
e e
Exp´rience des fentes d’Young. ⇒ consiste
e
` faire interf´rer deux faisceaux de lumi`re
a e e
issus d’une mˆme source.
e
Apparition de franges d’interf´rences
e
mise en ´vidence la nature ondulatoire de la
e
lumi`re.
e
si la source ´met un photon ` la fois
e a
d´tect´s un par un sur l’´cran.
e e e
Selon des lois classiques il est impossible
d’interpr´ter ce ph´nom`ne.
e e e
38 14/64

39. sources Sources lumineuses
La lumi`re : dualit´ onde-corpuscule
e e
Exp´rience des fentes d’Young. ⇒ consiste
e
` faire interf´rer deux faisceaux de lumi`re
a e e
issus d’une mˆme source.
e
Apparition de franges d’interf´rences
e
mise en ´vidence la nature ondulatoire de la
e
lumi`re.
e
si la source ´met un photon ` la fois
e a
d´tect´s un par un sur l’´cran.
e e e
Selon des lois classiques il est impossible
d’interpr´ter ce ph´nom`ne.
e e e
interpr´tation quantique : photon = fonction
e
d’onde (probabilit´ de pr´sence)
e e
39 14/64

40. sources Sources lumineuses
La lumi`re : dualit´ onde-corpuscule
e e
Exp´rience des fentes d’Young. ⇒ consiste
e
` faire interf´rer deux faisceaux de lumi`re
a e e
issus d’une mˆme source.
e
Apparition de franges d’interf´rences
e
mise en ´vidence la nature ondulatoire de la
e
lumi`re.
e
si la source ´met un photon ` la fois
e a
d´tect´s un par un sur l’´cran.
e e e
Selon des lois classiques il est impossible
d’interpr´ter ce ph´nom`ne.
e e e
interpr´tation quantique : photon = fonction
e
d’onde (probabilit´ de pr´sence)
e e
40 14/64

41. sources Sources lumineuses
Notions de photom´trie
e
Les grandeurs visuelles sont relatives ` la sensation lumineuse
a
⇒ elles correspondents ` la r´ponse donn´e par l’oeil humain.
a e e
Les grandeurs ´nerg´tiques sont relatives ` tous les autres d´tecteurs
e e a e
Tous les d´tecteurs sont sensibles ` l’´nergie ou ` la puissance du
e a e a
rayonnement re¸u.
c
41 15/64

42. sources Sources lumineuses
Flux d’une source de lumi`re
e
Flux ´nerg´tique Φ ´mis
e e e
C’est l’´nergie totale rayonn´ par cette source dans tout l’espace par seconde.
e e
C’est donc une puissance qui s’exprime en watts (W).
Pour une source monochromatique,
Φ ∼ Intensit´, i.e. (amplitude de l’onde)2 .
e
Pour une source polychromatique,
Z ∞
Φ= C (λ)dλ
0
o` C (λ) est la puissance ´mise ` la longueur d’onde λ.
u e a
C (λ)
6
Φ(λ))
-
42 0 λ 16/64

43. sources Sources lumineuses
Flux d’une source de lumi`re
e
Flux visuel F
Li´ ` l’impression visuelle de l’oeil qui n’a pas la mˆme sensibilit´ pour toutes
ea e e
les longueurs d’ondes.
´
La C.I.E. (Commission Internationale de l’Eclairage) a d´fini une courbe de
e
sensibilit´ relative typique S(λ) pour un observateur standard.
e
⇒ courbe moyenne relative ` la vision diurne (photoptique)
a
S(λ)
16
0 -
380 555 780 λ(nm)
La r´ponse spectrale de la source est alors pond´r´e par S(λ) :
e ee
Z ∞
F = Km C (λ)S(λ)dλ
0
o` Km = 685lm/W.
u
43 L’unit´ du flux visuel est le lumen (lm).
e
17/64

44. sources Sources lumineuses
Intensit´ dans une direction
e
Intensit´ ´nerg´tique :
ee e
dΦ
IE =
dΩ
o` dΦ est le flux ´l´mentaire envoy´ dans le petit angle solide dΩ.
u ee e
Unit´ : watts par st´radians (W/sr).
e e
Intensit´ visuelle :
e
dF
Iv = .
dΩ
Unit´ : lumens par st´radians = cand´la (cd).
e e e
1 cd ∼ intensit´ d’une bougie.
e
44 18/64

45. sources Sources lumineuses
´
Eclairements et luminances
L’´clairement est le flux re¸u par unit´ de surface :
e c e
dΦ dF
EE = Ev =
dS dS
Unit´ ´nerg´tique : W/m2 .
ee e
Unit´ visuelle : lm/m2 = lux.
e
La luminance est une intensit´ par unit´ de surface (dans une direction
e e
donn´e) :
e
dIE dIv
LE = Lv =
dS cos α dS cos α
Unit´ ´nerg´tique : W/sr m2 .
ee e
Unit´ visuelle : cd/m2 .
e
45 19/64

46. sources Sources lumineuses
La couleur
L’origine des th´ories sur la perception de la
e
couleur remonte ` Newton (1642-1727).
a
46 20/64

47. sources Sources lumineuses
La couleur
L’origine des th´ories sur la perception de la
e
couleur remonte ` Newton (1642-1727).
a
Un prisme divise la lumi`re solaire en un
e
spectre complet des couleurs.
47 20/64

48. sources Sources lumineuses
La couleur
L’origine des th´ories sur la perception de la
e
couleur remonte ` Newton (1642-1727).
a
Un prisme divise la lumi`re solaire en un
e
spectre complet des couleurs.
⇒ Premi`re th´orie :
e e
la couleur per¸ue d´pend de la longueur
c e
d’onde qui excite l’oeil.
48 20/64

49. sources Sources lumineuses
La couleur : le prisme
S´paration des diff´rentes longueurs d’onde
e e
de la lumi`re blanche.
e
49 21/64

50. sources Sources lumineuses
La couleur : le prisme
S´paration des diff´rentes longueurs d’onde
e e
de la lumi`re blanche.
e
50 21/64

51. sources Sources lumineuses
La couleur : le prisme
S´paration des diff´rentes longueurs d’onde
e e
de la lumi`re blanche.
e
51 21/64

52. sources Sources lumineuses
La couleur : le prisme
S´paration des diff´rentes longueurs d’onde
e e
de la lumi`re blanche.
e
Diff´rentes couleurs align´es des rouges aux
e e
violets.
52 21/64

53. sources Sources lumineuses
La couleur : le prisme
S´paration des diff´rentes longueurs d’onde
e e
de la lumi`re blanche.
e
Diff´rentes couleurs align´es des rouges aux
e e
violets.
Certaines couleurs sont absentes :
brun, mauve ou rose par exemple
53 21/64

54. sources Sources lumineuses
La couleur : le prisme
S´paration des diff´rentes longueurs d’onde
e e
de la lumi`re blanche.
e
Diff´rentes couleurs align´es des rouges aux
e e
violets.
Certaines couleurs sont absentes :
brun, mauve ou rose par exemple
⇒ Ces couleurs doivent avoir pour origine
autre chose qu’une lumi`re
e
monochromatique simple.
54 21/64

55. sources Sources lumineuses
La couleur : m´lange
e
Lorsque deux longueurs d’onde se combinent, nous ne voyons pas deux
couleurs, mais une nouvelle cr´´e par le m´lange.
ee e
55 22/64

56. sources Sources lumineuses
La couleur : m´lange
e
Lorsque deux longueurs d’onde se combinent, nous ne voyons pas deux
couleurs, mais une nouvelle cr´´e par le m´lange.
ee e
Il est impossible pour l’humain de d´terminer l’ensemble initial.
e
(Cela diff`re de l’audition o` les notes qui composent un accord peuvent ˆtre
e u e
identifi´es)
e
56 22/64

57. sources Sources lumineuses
La couleur : m´lange
e
Lorsque deux longueurs d’onde se combinent, nous ne voyons pas deux
couleurs, mais une nouvelle cr´´e par le m´lange.
ee e
Il est impossible pour l’humain de d´terminer l’ensemble initial.
e
(Cela diff`re de l’audition o` les notes qui composent un accord peuvent ˆtre
e u e
identifi´es)
e
De plus certains m´langes semblent neutraliser leur couleur respective :
e
ex. : bleu-vert (λ = 490nm) + jaune-rouge (lambda = 600nm) = gris incolore
⇒ il s’agit de couleurs compl´mentaires.
e
57 22/64

58. sources Sources lumineuses
La couleur : m´lange
e
Lorsque deux longueurs d’onde se combinent, nous ne voyons pas deux
couleurs, mais une nouvelle cr´´e par le m´lange.
ee e
Il est impossible pour l’humain de d´terminer l’ensemble initial.
e
(Cela diff`re de l’audition o` les notes qui composent un accord peuvent ˆtre
e u e
identifi´es)
e
De plus certains m´langes semblent neutraliser leur couleur respective :
e
ex. : bleu-vert (λ = 490nm) + jaune-rouge (lambda = 600nm) = gris incolore
⇒ il s’agit de couleurs compl´mentaires.
e
Il s’agit donc de trouver le moyen d’exprimer les relations existantes entre
toutes les perceptions possibles des couleurs.
⇒ cercle des couleurs, solides des couleurs
58 22/64

59. sources Sources lumineuses
La couleur : cercle chromatique
Cercle chromatique :
Position des couleurs selon leur longueur
d’onde sur un cercle.
Couleurs compl´mentaire : position oppos´es
e e
59 23/64

60. sources Sources lumineuses
La couleur : cercle chromatique
Cercle chromatique :
Position des couleurs selon leur longueur
d’onde sur un cercle.
Couleurs compl´mentaire : position oppos´es
e e
Syst`me visuel humain : sensible de 380nm
e
` 780nm
a
60 23/64

61. sources Sources lumineuses
La couleur : cercle chromatique
Cercle chromatique :
Position des couleurs selon leur longueur
d’onde sur un cercle.
Couleurs compl´mentaire : position oppos´es
e e
Syst`me visuel humain : sensible de 380nm
e
` 780nm
a
En fait les longeurs d’ondes se rejoignent.
61 23/64

62. sources Sources lumineuses
La couleur : cercle chromatique
Cercle chromatique :
Position des couleurs selon leur longueur
d’onde sur un cercle.
Couleurs compl´mentaire : position oppos´es
e e
Syst`me visuel humain : sensible de 380nm
e
` 780nm
a
En fait les longeurs d’ondes se rejoignent.
62 23/64

63. sources Sources lumineuses
La couleur : cercle chromatique
Cercle chromatique :
Position des couleurs selon leur longueur
d’onde sur un cercle.
Couleurs compl´mentaire : position oppos´es
e e
Syst`me visuel humain : sensible de 380nm
e
` 780nm
a
En fait les longeurs d’ondes se rejoignent.
Le cercle chromatique ne peut rendre
compte de tous les ph´nom`nes de la vision
e e
des couleurs.
⇒ solides des couleurs
63 23/64

64. sources Sources lumineuses
La couleur : solides des couleurs
Pour repr´senter n’importe quelle couleur, trois attributs psychologiques
e
ind´pendants sont requis :
e
la teinte, la saturation et la brillance.
64 24/64

65. sources Sources lumineuses
La couleur : solides des couleurs
Pour repr´senter n’importe quelle couleur, trois attributs psychologiques
e
ind´pendants sont requis :
e
la teinte, la saturation et la brillance.
Teinte : signification normale de la couleur. Ce qui varie avec la longueur
d’onde.
65 24/64

66. sources Sources lumineuses
La couleur : solides des couleurs
Pour repr´senter n’importe quelle couleur, trois attributs psychologiques
e
ind´pendants sont requis :
e
la teinte, la saturation et la brillance.
Teinte : signification normale de la couleur. Ce qui varie avec la longueur
d’onde.
Saturation : quantit´ relative ` la puret´ de la radiation. Gris : saturation =
e a e
z´ro.
e
66 24/64

67. sources Sources lumineuses
La couleur : solides des couleurs
Pour repr´senter n’importe quelle couleur, trois attributs psychologiques
e
ind´pendants sont requis :
e
la teinte, la saturation et la brillance.
Teinte : signification normale de la couleur. Ce qui varie avec la longueur
d’onde.
Saturation : quantit´ relative ` la puret´ de la radiation. Gris : saturation =
e a e
z´ro.
e
Brillance ou Luminance : expression de l’intensit´ ou de la vivacit´ d’une
e e
couleur. Notion qui n’existe pas sur le cercle des couleurs.
67 24/64

68. sources Sources lumineuses
La couleur : solides des couleurs
Pour repr´senter n’importe quelle couleur, trois attributs psychologiques
e
ind´pendants sont requis :
e
la teinte, la saturation et la brillance.
Teinte : signification normale de la couleur. Ce qui varie avec la longueur
d’onde.
Saturation : quantit´ relative ` la puret´ de la radiation. Gris : saturation =
e a e
z´ro.
e
Brillance ou Luminance : expression de l’intensit´ ou de la vivacit´ d’une
e e
couleur. Notion qui n’existe pas sur le cercle des couleurs.
Une couleur est donc form´e par la combinaison de trois composantes :
e
tri-chromie
⇒ espace colorim´triques : TSL, RVB, ...
e
(il est possible de passer de l’un ` l’autre par une transformation de
a
coordonn´es 3D)
e
68 24/64

69. sources Sources lumineuses
La couleur : quelques espaces colorim´triques
e
RVB (cube de Maxwell)
Espace de couleur standard pour les images num´riques
e
Luminance peu accessible, existence de valeurs n´gatives des coordonn´es
e e
69 25/64

70. sources Sources lumineuses
La couleur : quelques espaces colorim´triques
e
TLS (HSV : Hue - Saturation - Value)
Tr´s proche de la perception humaine des couleurs
e
70 26/64

71. sources Sources lumineuses
La couleur : quelques espaces colorim´triques
e
XYZ (X : luminance, YZ : deux
chrominances)
71 27/64

72. sources Sources lumineuses
La couleur : quelques espaces colorim´triques
e
XYZ (X : luminance, YZ : deux
chrominances)
Projection bidimensionnelle : diagramme de
chromacit´ (x,y)
e
72 27/64

73. sources Sources lumineuses
La couleur : quelques espaces colorim´triques
e
XYZ (X : luminance, YZ : deux
chrominances)
Projection bidimensionnelle : diagramme de
chromacit´ (x,y)
e
73 27/64

74. capteurs
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineuses
Sources sonores
Sources lumineuses
4 Capteurs de lumi`re
e
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques r´f´rences
ee
74 28/64

75. capteurs
Effet photo´lectrique
e
L’effet photo´lectrique est l’´mission
e e
d’´lectrons par un mat´riau, g´n´ralement
e e e e
m´tallique lorsque celui-ci est expos´ ` la
e ea
lumi`re ou un rayonnement
e
´lectromagn´tique de fr´quence
e e e
suffisamment ´lev´e, qui d´pend du
e e e
mat´riau.
e
Ne peut ˆtre expliqu´ si l’on consid`re la
e e e
lumi`re comme une onde.
e
Interpr´tation de Einstein :
e
La lumi`re est compos´e de corpuscules,
e e
des photons
Les photons poss`dent une ´nergie hν (ν
e e
est la fr´quence de la lumi`re)
e e
75 29/64

76. capteurs
Effet photo´lectrique
e
Dans la mati`re
e
les ´lectrons sont li´s aux noyaux,
e e
exigent pour devenir libres une ´nergie El .
e
L’absorption d’un photon va provoquer la lib´ration d’un ´lectron si
e e
EΦ ≥ El .
De fa¸on g´n´rale l’interaction lumi`re-mati`re lib´re :
c e e e e e
des paires e/trou dans les isolants et semi-conducteurs intrins`ques,
e
des e dans les semi-conducteurs dop´s P,
e
des trous dans les semi-conducteurs dop´s N.
e
76 30/64

77. capteurs
Caract´risitiques g´n´rales : longueur d’onde de seuil
e e e
Seuls les photons d’´nergie hν ≥ El peuvent donner naissance au processus
e
de d´tection, donc
e
El
ν ≥
h
77 31/64

78. capteurs
Caract´risitiques g´n´rales : longueur d’onde de seuil
e e e
Seuls les photons d’´nergie hν ≥ El peuvent donner naissance au processus
e
de d´tection, donc
e
El
ν ≥
h
c
or λ =
ν
78 31/64

79. capteurs
Caract´risitiques g´n´rales : longueur d’onde de seuil
e e e
Seuls les photons d’´nergie hν ≥ El peuvent donner naissance au processus
e
de d´tection, donc
e
El
ν ≥
h
c
or λ =
ν
hc
⇒λ ≤ .
El
Il existe donc une longeur d’onde maximale de la lumi`re susceptible d’ˆtre
e e
d´tect´e, la longueur d’onde de seuil :
e e
1, 237
λs (microns) = .
El (eV)
79 31/64

80. capteurs
Propotionnalit´ au flux incident
e
Si Φ est le flux ´nerg´tique monochromatique incident.
e e
Le nb moyen ni de photons arrivant par seconde sur le photod´tecteur est :
e
Φ λΦ
ni = = .
hν hc
Le nb moyen na de photons atteignant chaque seconde le mat´riau
e
photo´lectrique pour y ˆtre absorb´s est :
e e e
λΦ
na = Tni = T
hc
o` T est le coefficient de transmission des couches travers´es.
u e
Le nombre moyen G de porteurs lib´r´s chaque seconde par effet
ee
photo´lectrique est :
e
λΦ
G = ηna = ηT
hc
o` η est le rendement quantique.
u
80 32/64

81. capteurs
Courant d’obscurit´
e
En prenant comme grandeur de sortie le courant I traversant le composant,
I = Ip + I0 .
Ip est le courant photo´lectrique,
e
I0 est le courant d’obscurit´ (courant observ´ en sortie lorsque le
e e
photod´tecteur est plac´ dans l’obscurit´), causes :
e e e
excitation thermique,
rayonnement ambiant.
Les fluctations de ce courant se traduisent par un bruit de fond.
81 33/64

82. capteurs
CCD
1970 : CCD = Charge Coupled Device
⇒ Syst`me ` transfert de charges
e a
1984 : premi`re cam´ra CCD professionnelle
e e
couleur.
groupe de cellules juxtapos´es qui
e
communiquent entre elles,
⇒ une cellule se charge, puis se vide dans sa
voisine.
cellule = photocapacit´ MOS.
e
82 34/64

83. capteurs
La photocapacit´ MOS
e
83 35/64

84. capteurs
La photocapacit´ MOS
e
m´tal
e
oxyde
/
s.-c. dop´ P
e
)
84 35/64

85. capteurs
La photocapacit´ MOS : polarisation
e
+ + + + + + +
+ + + + + + +
+ + + + + + +
85 36/64

86. capteurs
La photocapacit´ MOS : polarisation
e
+
+ + + +
+ + + + + + +
+ + + + + + +
86 37/64

87. capteurs
La photocapacit´ MOS : polarisation
e
++
+ +
+ + + +
+ + + + + + +
87 38/64

88. capteurs
La photocapacit´ MOS : accumulation
e
hν
+ -f
f ++
~
+ +
+ + + +
+ + + + + + +
88 39/64

89. capteurs
La photocapacit´ MOS : accumulation
e
+ -f
f ++
+ +
+ +
+ +
+ + + + + + +
89 40/64

90. capteurs
La photocapacit´ MOS : accumulation
e
-f -f -f -f -f -f
-ff f f f -f
-f -f -f -f ++
+ --f--f--f--f +
+ + + +
+ + + + + + +
90 41/64

91. capteurs
CCD : principe
il faut transmettre les charges pour lib´rer la cellule pour qu’un nouveau cycle
e
puisse commencer.
91 42/64

92. capteurs
CCD : principe
il faut transmettre les charges pour lib´rer la cellule pour qu’un nouveau cycle
e
puisse commencer.
92 42/64

93. capteurs
CCD : principe
il faut transmettre les charges pour lib´rer la cellule pour qu’un nouveau cycle
e
puisse commencer.
93 42/64

94. capteurs
CCD : transfert de charges
94 43/64

95. capteurs
CCD : transfert de charges
95 43/64

96. capteurs
CCD : transfert de charges
1 Les charges sont transf´r´es dans les
ee
colonnes de stockage,
2 les charges sont transf´r´es vers le registre
ee
de sortie,
3 les charges sont ´vacu´es en s´rie.
e e e
Faible surface photosensible
1 Apr`s le temps d’int´gration, l’obturateur
e e
est ferm´ et les charges sont transf´r´es
e ee
dans le registre horizontal,
2 les charges sont ´vacu´es en s´rie.
e e e
grande sensibilit´ (astronomie)
e
96 44/64

97. capteurs
CCD : transfert de charges
Transfert de trame
Les charges sont transf´r´es dans la surface
ee
de stockage,
les charges sont transf´r´es vers le registre
ee
de sortie,
les charges sont ´vacu´es en s´rie.
e e e
97 45/64

98. capteurs
CCD : acquisition de la couleur
98 46/64

99. capteurs
CCD : acquisition de la couleur
99 46/64

100. capteurs
acquisition de la couleur : tri-CCD et Fov´on
e
Principe du prisme
100 47/64

101. capteurs
acquisition de la couleur : tri-CCD et Fov´on
e
Principe du prisme
Fov´on
e
101 47/64

102. capteurs
CCD : smearing
102 48/64

103. capteurs
CCD : smearing
103 48/64

104. codage
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineuses
Sources sonores
Sources lumineuses
4 Capteurs de lumi`re
e
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques r´f´rences
ee
104 49/64

105. codage
Codage le plus simple
La m´thode de codage la plus simple est d’utiliser autant de symboles
e
diff´rents que de r´sultats possibles.
e e
105 50/64

106. codage
Codage le plus simple
La m´thode de codage la plus simple est d’utiliser autant de symboles
e
diff´rents que de r´sultats possibles.
e e
106 50/64

107. codage
Codage de Huffman
Associer un nombre de bits proportionel ` la probabilit´ d’apparition du
a e
symbole.
Regrouper les symboles les moins probables en un noeud affect´ de la somme
e
des probabilit´s
e
107 51/64

108. codage
Codage de Huffman
Associer un nombre de bits proportionel ` la probabilit´ d’apparition du
a e
symbole.
Regrouper les symboles les moins probables en un noeud affect´ de la somme
e
des probabilit´s
e
108 51/64

109. codage
Codage RLE (Run Length Encoding)
Technique du gar¸on de caf´ !
c e
109 52/64

110. codage
Codage RLE (Run Length Encoding)
Technique du gar¸on de caf´ !
c e
Efficace avec les messages uniformes.
110 52/64

111. transduction
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineuses
Sources sonores
Sources lumineuses
4 Capteurs de lumi`re
e
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques r´f´rences
ee
111 53/64

112. transduction
modulation AM
La modulation d’amplitude est une
technique utilis´e pour moduler un signal.
e
Elle consiste en la multiplication du signal `
a
moduler par un signal de fr´quence plus
e
´lev´e.
e e
112 54/64

113. transduction
modulation AM
signal
La modulation d’amplitude est une
technique utilis´e pour moduler un signal.
e
Elle consiste en la multiplication du signal `
a
moduler par un signal de fr´quence plus
e
´lev´e.
e e
113 54/64

114. transduction
modulation AM
signal
La modulation d’amplitude est une
porteuse technique utilis´e pour moduler un signal.
e
Elle consiste en la multiplication du signal `
a
moduler par un signal de fr´quence plus
e
´lev´e.
e e
114 54/64

115. transduction
modulation AM
signal
La modulation d’amplitude est une
porteuse technique utilis´e pour moduler un signal.
e
Elle consiste en la multiplication du signal `
a
moduler par un signal de fr´quence plus
e
´lev´e.
e e
signal modul´
e
115 54/64

116. transduction
modulation FM
L’information est port´e par une
e
modification de la fr´quence de la porteuse,
e
et non par une variation d’amplitude
116 55/64

117. transduction
modulation FM
L’information est port´e par une
e
modification de la fr´quence de la porteuse,
e
et non par une variation d’amplitude
Un exemple de modulation de fr´quence. En
e
haut, le signal (en rouge) superpos´ avec la
e
fr´quence porteuse (en vert). En bas, le
e
r´sultat du signal (en bleu) une fois modul´
e e
par la fr´quence.
e
117 55/64

118. transduction
modulation FM
L’information est port´e par une
e
modification de la fr´quence de la porteuse,
e
et non par une variation d’amplitude
La modulation de fr´quence est plus robuste
e
que la modulation d’amplitude pour
transmettre un message dans des conditions
Un exemple de modulation de fr´quence. En
e
haut, le signal (en rouge) superpos´ avec la
e difficiles (att´nuation et bruit importants).
e
fr´quence porteuse (en vert). En bas, le
e
r´sultat du signal (en bleu) une fois modul´
e e
par la fr´quence.
e
118 55/64

119. transduction
Modulation num´rique
e
Si analogique ⇒ conversion en num´rique
e
Le codage NRZ (signifiant No Return to
Zero, soit Non Retour ` Z´ro) est le premier
a e
syst`me de codage, car le plus simple.
e
Il consiste tout simplement ` transformer les
a
0 en -X et les 1 en +X, de cette fa¸on on a
c
un codage bipolaire dans lequel le signal
n’est jamais nul.
Par cons´quent, le r´cepteur peut
e e
d´terminer la pr´sence ou non d’un signal.
e e
119 56/64

120. transduction
Modulation num´rique : NRZI
e
Lorsque le bit est ` 1, le signal change
a
d’´tat apr`s le top de l’horloge. Lorsque le
e e
bit est ` 0, le signal ne subit aucun
a
changement d’´tat.
e
Avantages :
La d´tection de la pr´sence ou non du
e e
signal
La n´cessit´ d’un faible courant de
e e
transmission du signal
Inconv´nients :
e
pr´sence d’un courant continu lors d’une
e
suite de z´ro, gˆnant la synchronisation
e e
entre ´metteur et r´cepteur
e e
120 57/64

121. transduction
Modulation num´rique : Manchester
e
Introduit une transition au milieu de chaque
intervalle. Il consiste en fait ` faire un OU
a
exclusif (XOR) entre le signal et le signal
d’horloge.
Se traduit par un front montant lorsque le
bit est ` z´ro, un front descendant dans le
a e
cas contraire.
Avantages :
le non passage par z´ro, rendant possible
e
par le r´cepteur la d´tection d’un signal,
e e
un spectre occupant une large bande.
121 58/64

122. canal
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineuses
Sources sonores
Sources lumineuses
4 Capteurs de lumi`re
e
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques r´f´rences
ee
122 59/64

123. canal
Canal de transmission
La transmission de donn´es sur un support physique se fait par propagation
e
d’un ph´nom`ne vibratoire
e e
Les ondes ´lectromagn´tiques sont caract´ris´es par leur fr´quence, leur
e e e e e
amplitude et leur phase
Types de supports physiques :
filaires permettent de faire circuler une grandeur ´lectrique sur un
e
cˆble g´n´ralement m´tallique,
a e e e
a´riens d´signent l’air ou le vide, ils permettent la circulation d’ondes
e e
´lectromagn´tiques ou radio´lectriques diverses,
e e e
optiques permettent d’acheminer des informations sous forme
lumineuse.
⇒ Selon le type de support physique, la grandeur physique a
une vitesse de propagation plus ou moins rapide
123 60/64

124. canal
Perturbations
La transmission de donn´es sur une ligne ne se fait pas sans pertes.
e
Tout d’abord le temps de transmission n’est pas imm´diat, ce qui impose une
e
certaine ”synchronisation” des donn´es ` la r´ception.
e a e
Parasites :
Le bruit blanc
Les bruits impulsifs
Affaiblissement
⇒ perte de signal en ´nergie dissip´e dans la ligne.
e e
Distortion
⇒ d´phasage entre le signal en entr´e et le signal en sortie.
e e
124 61/64

125. canal
Capacit´ et bande passante
e
La bande passante (en anglais bandwidth) d’une voie de transmission est
l’intervalle de fr´quence sur lequel le signal ne subit pas un affaiblissement
e
sup´rieur ` une certaine valeur (g´n´ralement 3 dB, car 3 d´cibels
e a e e e
correspondent ` un affaiblissement du signal de 50%)
a
Une ligne de t´l´phone a par exemple une bande passante comprise entre 300
ee
et 3400 Hertz.
La capacit´ d’une voie est la quantit´ d’informations (en bits) pouvant ˆtre 62/64
e e e
125 transmis sur la voie en 1 seconde. ⇒ unit´ en bps
e

126. Biblio
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineuses
Sources sonores
Sources lumineuses
4 Capteurs de lumi`re
e
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques r´f´rences
ee
126 63/64

127. Biblio
Ouvrages
“Acquisition et visualisation des images” A. Marion, Eyrolles
,
“Les secrets de l’image vid´o” P. Bella¨
e , ıche, Eyrolles
“Mesure physique et instrumentation” D. Barchesi, ellipses
,
“L’organisation biologique et la th´orie de l’information” H. Atlan, Seuil
e ,
127 64/64