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Diapositives cours 1ière année SRC
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SRC 1 - M21Systemes audiovisuels et systemes de transmission
Systemes de transmission
F. Morain-Nicolierfredric.nicolier@univ-reims.fr
CRESTIC - URCA/IUT Troyes
15 decembre 2008
1
Table des matieres
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineusesSources sonoresSources lumineuses
4 Capteurs de lumiere
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques references
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Intro
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineusesSources sonoresSources lumineuses
4 Capteurs de lumiere
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques references
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4/64
Intro
Chaine de communication
source - codeur - trans. trans. - decodeur - destinatairecanal
info. emise message emis signal emis
signal recu message recu info. recue
4
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Intro
Chaine de communication
source - codeur - trans. trans. - decodeur - destinatairecanal
info. emise message emis signal emis
signal recu message recu info. recue
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Intro
Chaine de communication
En langage de communication, il y a transfert d’information de l’emetteur (ousource) vers le recepteur (ou destinataire).
Une des principales caracteristiques du canal de transmission (fil, cable, fibre,etc ...) est la “transparence” : le canal ne doit pas deformer l’informationtransportee. Ceci est impossible en realite, le signal est deforme, attenue parle canal. En general, le canal ajoute aussi du bruit au signal.
Le canal ne peut pas transporter un signal oscillant trop vite (de trop grandefrequence), il est caracterise par sa bande passante. De maniere equivalente,il ne pourra pas transmettre correctement des impulsions tres breves troprapprochees dans le temps.
Il faut qu’il existe un code pour exprimer le resultat a transmettre a l’aide desymboles constituant un message.
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Intro
Chaine de communication
En langage de communication, il y a transfert d’information de l’emetteur (ousource) vers le recepteur (ou destinataire).
Une des principales caracteristiques du canal de transmission (fil, cable, fibre,etc ...) est la “transparence” : le canal ne doit pas deformer l’informationtransportee. Ceci est impossible en realite, le signal est deforme, attenue parle canal. En general, le canal ajoute aussi du bruit au signal.
Le canal ne peut pas transporter un signal oscillant trop vite (de trop grandefrequence), il est caracterise par sa bande passante. De maniere equivalente,il ne pourra pas transmettre correctement des impulsions tres breves troprapprochees dans le temps.
Il faut qu’il existe un code pour exprimer le resultat a transmettre a l’aide desymboles constituant un message.
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Intro
Chaine de communication
En langage de communication, il y a transfert d’information de l’emetteur (ousource) vers le recepteur (ou destinataire).
Une des principales caracteristiques du canal de transmission (fil, cable, fibre,etc ...) est la “transparence” : le canal ne doit pas deformer l’informationtransportee. Ceci est impossible en realite, le signal est deforme, attenue parle canal. En general, le canal ajoute aussi du bruit au signal.
Le canal ne peut pas transporter un signal oscillant trop vite (de trop grandefrequence), il est caracterise par sa bande passante. De maniere equivalente,il ne pourra pas transmettre correctement des impulsions tres breves troprapprochees dans le temps.
Il faut qu’il existe un code pour exprimer le resultat a transmettre a l’aide desymboles constituant un message.
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Intro
Chaine de communication
En langage de communication, il y a transfert d’information de l’emetteur (ousource) vers le recepteur (ou destinataire).
Une des principales caracteristiques du canal de transmission (fil, cable, fibre,etc ...) est la “transparence” : le canal ne doit pas deformer l’informationtransportee. Ceci est impossible en realite, le signal est deforme, attenue parle canal. En general, le canal ajoute aussi du bruit au signal.
Le canal ne peut pas transporter un signal oscillant trop vite (de trop grandefrequence), il est caracterise par sa bande passante. De maniere equivalente,il ne pourra pas transmettre correctement des impulsions tres breves troprapprochees dans le temps.
Il faut qu’il existe un code pour exprimer le resultat a transmettre a l’aide desymboles constituant un message.
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Information
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineusesSources sonoresSources lumineuses
4 Capteurs de lumiere
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques references
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7/64
Information
Information
La theorie de l’information est nee avec Claude Shannon avec son article “AMathematical Theory of Communications” publie en 1948.
L’information est une quantite abstraite mesurable dont la valeur ne dependpas de ce sur quoi porte l’information, de la meme facon que la longueur aune valeur independante de la nature de la chose qui est longue.
L’information est reliee a l’ensemble des formes possibles de realisation d’unevenement au sens large
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Information
Information
La theorie de l’information est nee avec Claude Shannon avec son article “AMathematical Theory of Communications” publie en 1948.
L’information est une quantite abstraite mesurable dont la valeur ne dependpas de ce sur quoi porte l’information, de la meme facon que la longueur aune valeur independante de la nature de la chose qui est longue.
L’information est reliee a l’ensemble des formes possibles de realisation d’unevenement au sens large
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Information
Information
La theorie de l’information est nee avec Claude Shannon avec son article “AMathematical Theory of Communications” publie en 1948.
L’information est une quantite abstraite mesurable dont la valeur ne dependpas de ce sur quoi porte l’information, de la meme facon que la longueur aune valeur independante de la nature de la chose qui est longue.
L’information est reliee a l’ensemble des formes possibles de realisation d’unevenement au sens large
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Information
Information
La theorie de l’information est nee avec Claude Shannon avec son article “AMathematical Theory of Communications” publie en 1948.
L’information est une quantite abstraite mesurable dont la valeur ne dependpas de ce sur quoi porte l’information, de la meme facon que la longueur aune valeur independante de la nature de la chose qui est longue.
L’information est reliee a l’ensemble des formes possibles de realisation d’unevenement au sens large
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Information
Quantite d’information d’un evenement
Soit un evenement
Cet evenement peut nous apprendre quelque chose
Le minimum de ce qu’il peut apprendre, c’est sa survenue, le simple fait qu’ilse soit produit.
La theorie de l’information s’arrete a ce minimum
On ne tient pas compte de la signification que cet evenement peut avoir oupas.
Ainsi, la survenue d’un evenement apporte d’autant plus d’information qu’iletait imprevu
si nous savions avec certitude que cet evenement doit se produire, sa survenuene nous apprends rien.si nous n’etions pas surs de sa survenue, alors celle-ci leve une incertitude, etnous apprends donc quelque chose.
L’information apportee par un evenement est d’autant plus grande que saprobabilite de survenue etait faible
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Information
Quantite d’information d’un evenement
Soit un evenement
Cet evenement peut nous apprendre quelque chose
Le minimum de ce qu’il peut apprendre, c’est sa survenue, le simple fait qu’ilse soit produit.
La theorie de l’information s’arrete a ce minimum
On ne tient pas compte de la signification que cet evenement peut avoir oupas.
Ainsi, la survenue d’un evenement apporte d’autant plus d’information qu’iletait imprevu
si nous savions avec certitude que cet evenement doit se produire, sa survenuene nous apprends rien.si nous n’etions pas surs de sa survenue, alors celle-ci leve une incertitude, etnous apprends donc quelque chose.
L’information apportee par un evenement est d’autant plus grande que saprobabilite de survenue etait faible
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Information
Quantite d’information d’un evenement
Soit un evenement
Cet evenement peut nous apprendre quelque chose
Le minimum de ce qu’il peut apprendre, c’est sa survenue, le simple fait qu’ilse soit produit.
La theorie de l’information s’arrete a ce minimum
On ne tient pas compte de la signification que cet evenement peut avoir oupas.
Ainsi, la survenue d’un evenement apporte d’autant plus d’information qu’iletait imprevu
si nous savions avec certitude que cet evenement doit se produire, sa survenuene nous apprends rien.si nous n’etions pas surs de sa survenue, alors celle-ci leve une incertitude, etnous apprends donc quelque chose.
L’information apportee par un evenement est d’autant plus grande que saprobabilite de survenue etait faible
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Information
Quantite d’information d’un evenement
Soit un evenement
Cet evenement peut nous apprendre quelque chose
Le minimum de ce qu’il peut apprendre, c’est sa survenue, le simple fait qu’ilse soit produit.
La theorie de l’information s’arrete a ce minimum
On ne tient pas compte de la signification que cet evenement peut avoir oupas.
Ainsi, la survenue d’un evenement apporte d’autant plus d’information qu’iletait imprevu
si nous savions avec certitude que cet evenement doit se produire, sa survenuene nous apprends rien.si nous n’etions pas surs de sa survenue, alors celle-ci leve une incertitude, etnous apprends donc quelque chose.
L’information apportee par un evenement est d’autant plus grande que saprobabilite de survenue etait faible
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Information
Quantite d’information d’un evenement
Soit un evenement
Cet evenement peut nous apprendre quelque chose
Le minimum de ce qu’il peut apprendre, c’est sa survenue, le simple fait qu’ilse soit produit.
La theorie de l’information s’arrete a ce minimum
On ne tient pas compte de la signification que cet evenement peut avoir oupas.
Ainsi, la survenue d’un evenement apporte d’autant plus d’information qu’iletait imprevu
si nous savions avec certitude que cet evenement doit se produire, sa survenuene nous apprends rien.si nous n’etions pas surs de sa survenue, alors celle-ci leve une incertitude, etnous apprends donc quelque chose.
L’information apportee par un evenement est d’autant plus grande que saprobabilite de survenue etait faible
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Information
Quantite d’information d’un evenement
Soit un evenement
Cet evenement peut nous apprendre quelque chose
Le minimum de ce qu’il peut apprendre, c’est sa survenue, le simple fait qu’ilse soit produit.
La theorie de l’information s’arrete a ce minimum
On ne tient pas compte de la signification que cet evenement peut avoir oupas.
Ainsi, la survenue d’un evenement apporte d’autant plus d’information qu’iletait imprevu
si nous savions avec certitude que cet evenement doit se produire, sa survenuene nous apprends rien.si nous n’etions pas surs de sa survenue, alors celle-ci leve une incertitude, etnous apprends donc quelque chose.
L’information apportee par un evenement est d’autant plus grande que saprobabilite de survenue etait faible
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Information
Quantite d’information d’un evenement
Soit un evenement
Cet evenement peut nous apprendre quelque chose
Le minimum de ce qu’il peut apprendre, c’est sa survenue, le simple fait qu’ilse soit produit.
La theorie de l’information s’arrete a ce minimum
On ne tient pas compte de la signification que cet evenement peut avoir oupas.
Ainsi, la survenue d’un evenement apporte d’autant plus d’information qu’iletait imprevu
si nous savions avec certitude que cet evenement doit se produire, sa survenuene nous apprends rien.si nous n’etions pas surs de sa survenue, alors celle-ci leve une incertitude, etnous apprends donc quelque chose.
L’information apportee par un evenement est d’autant plus grande que saprobabilite de survenue etait faible
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Information
Quantite d’information d’un message
Pour une source x comportant n symboles, la definition de Shannon :
H(x) = −∑
i
p(i) log2 p(i)
p(i) est la probabilite du symbole xi
La quantite H(x) represente non pas la quantite d’information vehiculee parle message tout entier, mais sa valeur moyenne par symbole.
La fonction H s’applique non pas a un message particulier, mais a unensemble de messages qui utilisent tous le meme nombre de symbolesdifferents avec la meme distribution de probabilites, c’est a dire un alphabet(au sens large).
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Information
Quantite d’information d’un message
Pour une source x comportant n symboles, la definition de Shannon :
H(x) = −∑
i
p(i) log2 p(i)
p(i) est la probabilite du symbole xi
La quantite H(x) represente non pas la quantite d’information vehiculee parle message tout entier, mais sa valeur moyenne par symbole.
La fonction H s’applique non pas a un message particulier, mais a unensemble de messages qui utilisent tous le meme nombre de symbolesdifferents avec la meme distribution de probabilites, c’est a dire un alphabet(au sens large).
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Information
Quantite d’information d’un message
Pour une source x comportant n symboles, la definition de Shannon :
H(x) = −∑
i
p(i) log2 p(i)
p(i) est la probabilite du symbole xi
La quantite H(x) represente non pas la quantite d’information vehiculee parle message tout entier, mais sa valeur moyenne par symbole.
La fonction H s’applique non pas a un message particulier, mais a unensemble de messages qui utilisent tous le meme nombre de symbolesdifferents avec la meme distribution de probabilites, c’est a dire un alphabet(au sens large).
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Information
Quantite d’information d’un message
Pour une source x comportant n symboles, la definition de Shannon :
H(x) = −∑
i
p(i) log2 p(i)
p(i) est la probabilite du symbole xi
La quantite H(x) represente non pas la quantite d’information vehiculee parle message tout entier, mais sa valeur moyenne par symbole.
La fonction H s’applique non pas a un message particulier, mais a unensemble de messages qui utilisent tous le meme nombre de symbolesdifferents avec la meme distribution de probabilites, c’est a dire un alphabet(au sens large).
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sources
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineusesSources sonoresSources lumineuses
4 Capteurs de lumiere
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques references
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sources Sources sonores
Le son
Le son est une onde produite par la vibration mecanique d’un support fluideou solide et propagee grace a l’elasticite du milieu environnant sous formed’ondes longitudinales.
Frequence (en Hertz) liee a la hauteur.Frequence faible ⇒ son graveFrequence elevee ⇒ son aigu
Perception possible entre 20Hz et 20kHz
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sources Sources sonores
La lumiere
Lumiere = onde electromagnetique et/ouensemble de corpuscules (photons)
Une frequence ⇒ une couleur
La plupart des sources delivrent un melangede plusiers radiations monochromatiques⇒ lumiere polychromatique(exception : laser)
Si toutes les frequences sont presentes⇒ lumiere blanche (ou grise selonl’intensite)
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sources Sources lumineuses
La lumiere
Longueur d’onde (distance parcourue pendant une periode) :
λ = cT =c
ν
ou ν est la frequence de l’onde associee.
L’aspect corpusculaire apparait lors de l’interaction de la lumiere avec lamatiere,
Energie d’un photon = hν = EΦ
ou h est la constante de Plank.
29
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sources Sources lumineuses
La lumiere : dualite onde-corpuscule
Experience des fentes d’Young. ⇒ consistea faire interferer deux faisceaux de lumiereissus d’une meme source.
Apparition de franges d’interferences
mise en evidence la nature ondulatoire de lalumiere.
si la source emet un photon a la foisdetectes un par un sur l’ecran.
Selon des lois classiques il est impossibled’interpreter ce phenomene.
interpretation quantique : photon = fonctiond’onde (probabilite de presence)
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sources Sources lumineuses
La lumiere : dualite onde-corpuscule
Experience des fentes d’Young. ⇒ consistea faire interferer deux faisceaux de lumiereissus d’une meme source.
Apparition de franges d’interferences
mise en evidence la nature ondulatoire de lalumiere.
si la source emet un photon a la foisdetectes un par un sur l’ecran.
Selon des lois classiques il est impossibled’interpreter ce phenomene.
interpretation quantique : photon = fonctiond’onde (probabilite de presence)
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sources Sources lumineuses
La lumiere : dualite onde-corpuscule
Experience des fentes d’Young. ⇒ consistea faire interferer deux faisceaux de lumiereissus d’une meme source.
Apparition de franges d’interferences
mise en evidence la nature ondulatoire de lalumiere.
si la source emet un photon a la foisdetectes un par un sur l’ecran.
Selon des lois classiques il est impossibled’interpreter ce phenomene.
interpretation quantique : photon = fonctiond’onde (probabilite de presence)
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sources Sources lumineuses
La lumiere : dualite onde-corpuscule
Experience des fentes d’Young. ⇒ consistea faire interferer deux faisceaux de lumiereissus d’une meme source.
Apparition de franges d’interferences
mise en evidence la nature ondulatoire de lalumiere.
si la source emet un photon a la foisdetectes un par un sur l’ecran.
Selon des lois classiques il est impossibled’interpreter ce phenomene.
interpretation quantique : photon = fonctiond’onde (probabilite de presence)
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sources Sources lumineuses
La lumiere : dualite onde-corpuscule
Experience des fentes d’Young. ⇒ consistea faire interferer deux faisceaux de lumiereissus d’une meme source.
Apparition de franges d’interferences
mise en evidence la nature ondulatoire de lalumiere.
si la source emet un photon a la foisdetectes un par un sur l’ecran.
Selon des lois classiques il est impossibled’interpreter ce phenomene.
interpretation quantique : photon = fonctiond’onde (probabilite de presence)
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sources Sources lumineuses
La lumiere : dualite onde-corpuscule
Experience des fentes d’Young. ⇒ consistea faire interferer deux faisceaux de lumiereissus d’une meme source.
Apparition de franges d’interferences
mise en evidence la nature ondulatoire de lalumiere.
si la source emet un photon a la foisdetectes un par un sur l’ecran.
Selon des lois classiques il est impossibled’interpreter ce phenomene.
interpretation quantique : photon = fonctiond’onde (probabilite de presence)
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sources Sources lumineuses
La lumiere : dualite onde-corpuscule
Experience des fentes d’Young. ⇒ consistea faire interferer deux faisceaux de lumiereissus d’une meme source.
Apparition de franges d’interferences
mise en evidence la nature ondulatoire de lalumiere.
si la source emet un photon a la foisdetectes un par un sur l’ecran.
Selon des lois classiques il est impossibled’interpreter ce phenomene.
interpretation quantique : photon = fonctiond’onde (probabilite de presence)
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sources Sources lumineuses
La lumiere : dualite onde-corpuscule
Experience des fentes d’Young. ⇒ consistea faire interferer deux faisceaux de lumiereissus d’une meme source.
Apparition de franges d’interferences
mise en evidence la nature ondulatoire de lalumiere.
si la source emet un photon a la foisdetectes un par un sur l’ecran.
Selon des lois classiques il est impossibled’interpreter ce phenomene.
interpretation quantique : photon = fonctiond’onde (probabilite de presence)
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sources Sources lumineuses
La lumiere : dualite onde-corpuscule
Experience des fentes d’Young. ⇒ consistea faire interferer deux faisceaux de lumiereissus d’une meme source.
Apparition de franges d’interferences
mise en evidence la nature ondulatoire de lalumiere.
si la source emet un photon a la foisdetectes un par un sur l’ecran.
Selon des lois classiques il est impossibled’interpreter ce phenomene.
interpretation quantique : photon = fonctiond’onde (probabilite de presence)
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sources Sources lumineuses
La lumiere : dualite onde-corpuscule
Experience des fentes d’Young. ⇒ consistea faire interferer deux faisceaux de lumiereissus d’une meme source.
Apparition de franges d’interferences
mise en evidence la nature ondulatoire de lalumiere.
si la source emet un photon a la foisdetectes un par un sur l’ecran.
Selon des lois classiques il est impossibled’interpreter ce phenomene.
interpretation quantique : photon = fonctiond’onde (probabilite de presence)
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sources Sources lumineuses
La lumiere : dualite onde-corpuscule
Experience des fentes d’Young. ⇒ consistea faire interferer deux faisceaux de lumiereissus d’une meme source.
Apparition de franges d’interferences
mise en evidence la nature ondulatoire de lalumiere.
si la source emet un photon a la foisdetectes un par un sur l’ecran.
Selon des lois classiques il est impossibled’interpreter ce phenomene.
interpretation quantique : photon = fonctiond’onde (probabilite de presence)
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sources Sources lumineuses
Notions de photometrie
Les grandeurs visuelles sont relatives a la sensation lumineuse⇒ elles correspondents a la reponse donnee par l’oeil humain.
Les grandeurs energetiques sont relatives a tous les autres detecteurs
Tous les detecteurs sont sensibles a l’energie ou a la puissance durayonnement recu.
41
16/64
sources Sources lumineuses
Flux d’une source de lumiere
Flux energetique Φ emis
C’est l’energie totale rayonne par cette source dans tout l’espace par seconde.C’est donc une puissance qui s’exprime en watts (W).Pour une source monochromatique,
Φ ∼ Intensite, i.e. (amplitude de l’onde)2.
Pour une source polychromatique,
Φ =
Z ∞0
C(λ)dλ
ou C(λ) est la puissance emise a la longueur d’onde λ.
6
-0
C(λ)
λ
Φ(λ))
42
17/64
sources Sources lumineuses
Flux d’une source de lumiere
Flux visuel FLie a l’impression visuelle de l’oeil qui n’a pas la meme sensibilite pour toutesles longueurs d’ondes.La C.I.E. (Commission Internationale de l’Eclairage) a defini une courbe desensibilite relative typique S(λ) pour un observateur standard.⇒ courbe moyenne relative a la vision diurne (photoptique)
6
-0
S(λ)
λ(nm)380 555 780
1
La reponse spectrale de la source est alors ponderee par S(λ) :
F = Km
Z ∞0
C(λ)S(λ)dλ
ou Km = 685lm/W.L’unite du flux visuel est le lumen (lm).43
18/64
sources Sources lumineuses
Intensite dans une direction
Intensite energetique :
IE =dΦ
dΩ
ou dΦ est le flux elementaire envoye dans le petit angle solide dΩ.Unite : watts par steradians (W/sr).
Intensite visuelle :
Iv =dF
dΩ.
Unite : lumens par steradians = candela (cd).1 cd ∼ intensite d’une bougie.
44
19/64
sources Sources lumineuses
Eclairements et luminances
L’eclairement est le flux recu par unite de surface :
EE =dΦ
dS ′ Ev =dF
dS ′
Unite energetique : W/m2.
Unite visuelle : lm/m2 = lux.
La luminance est une intensite par unite de surface (dans une directiondonnee) :
LE =dIE
dS cosαLv =
dIvdS cosα
Unite energetique : W/sr m2.
Unite visuelle : cd/m2.
45
20/64
sources Sources lumineuses
La couleur
L’origine des theories sur la perception de lacouleur remonte a Newton (1642-1727).
Un prisme divise la lumiere solaire en unspectre complet des couleurs.⇒ Premiere theorie :la couleur percue depend de la longueurd’onde qui excite l’oeil.
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20/64
sources Sources lumineuses
La couleur
L’origine des theories sur la perception de lacouleur remonte a Newton (1642-1727).
Un prisme divise la lumiere solaire en unspectre complet des couleurs.
⇒ Premiere theorie :la couleur percue depend de la longueurd’onde qui excite l’oeil.
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20/64
sources Sources lumineuses
La couleur
L’origine des theories sur la perception de lacouleur remonte a Newton (1642-1727).
Un prisme divise la lumiere solaire en unspectre complet des couleurs.⇒ Premiere theorie :la couleur percue depend de la longueurd’onde qui excite l’oeil.
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21/64
sources Sources lumineuses
La couleur : le prisme
Separation des differentes longueurs d’ondede la lumiere blanche.
Differentes couleurs alignees des rouges auxviolets.
Certaines couleurs sont absentes :brun, mauve ou rose par exemple
49
21/64
sources Sources lumineuses
La couleur : le prisme
Separation des differentes longueurs d’ondede la lumiere blanche.
Differentes couleurs alignees des rouges auxviolets.
Certaines couleurs sont absentes :brun, mauve ou rose par exemple
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21/64
sources Sources lumineuses
La couleur : le prisme
Separation des differentes longueurs d’ondede la lumiere blanche.
Differentes couleurs alignees des rouges auxviolets.
Certaines couleurs sont absentes :brun, mauve ou rose par exemple
51
21/64
sources Sources lumineuses
La couleur : le prisme
Separation des differentes longueurs d’ondede la lumiere blanche.
Differentes couleurs alignees des rouges auxviolets.
Certaines couleurs sont absentes :brun, mauve ou rose par exemple
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21/64
sources Sources lumineuses
La couleur : le prisme
Separation des differentes longueurs d’ondede la lumiere blanche.
Differentes couleurs alignees des rouges auxviolets.
Certaines couleurs sont absentes :brun, mauve ou rose par exemple
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21/64
sources Sources lumineuses
La couleur : le prisme
Separation des differentes longueurs d’ondede la lumiere blanche.
Differentes couleurs alignees des rouges auxviolets.
Certaines couleurs sont absentes :brun, mauve ou rose par exemple⇒ Ces couleurs doivent avoir pour origineautre chose qu’une lumieremonochromatique simple.
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sources Sources lumineuses
La couleur : melange
Lorsque deux longueurs d’onde se combinent, nous ne voyons pas deuxcouleurs, mais une nouvelle creee par le melange.
Il est impossible pour l’humain de determiner l’ensemble initial.(Cela differe de l’audition ou les notes qui composent un accord peuvent etreidentifiees)
De plus certains melanges semblent neutraliser leur couleur respective :ex. : bleu-vert (λ = 490nm) + jaune-rouge (lambda = 600nm) = gris incolore⇒ il s’agit de couleurs complementaires.
Il s’agit donc de trouver le moyen d’exprimer les relations existantes entretoutes les perceptions possibles des couleurs.⇒ cercle des couleurs, solides des couleurs
55
22/64
sources Sources lumineuses
La couleur : melange
Lorsque deux longueurs d’onde se combinent, nous ne voyons pas deuxcouleurs, mais une nouvelle creee par le melange.
Il est impossible pour l’humain de determiner l’ensemble initial.(Cela differe de l’audition ou les notes qui composent un accord peuvent etreidentifiees)
De plus certains melanges semblent neutraliser leur couleur respective :ex. : bleu-vert (λ = 490nm) + jaune-rouge (lambda = 600nm) = gris incolore⇒ il s’agit de couleurs complementaires.
Il s’agit donc de trouver le moyen d’exprimer les relations existantes entretoutes les perceptions possibles des couleurs.⇒ cercle des couleurs, solides des couleurs
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22/64
sources Sources lumineuses
La couleur : melange
Lorsque deux longueurs d’onde se combinent, nous ne voyons pas deuxcouleurs, mais une nouvelle creee par le melange.
Il est impossible pour l’humain de determiner l’ensemble initial.(Cela differe de l’audition ou les notes qui composent un accord peuvent etreidentifiees)
De plus certains melanges semblent neutraliser leur couleur respective :ex. : bleu-vert (λ = 490nm) + jaune-rouge (lambda = 600nm) = gris incolore⇒ il s’agit de couleurs complementaires.
Il s’agit donc de trouver le moyen d’exprimer les relations existantes entretoutes les perceptions possibles des couleurs.⇒ cercle des couleurs, solides des couleurs
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22/64
sources Sources lumineuses
La couleur : melange
Lorsque deux longueurs d’onde se combinent, nous ne voyons pas deuxcouleurs, mais une nouvelle creee par le melange.
Il est impossible pour l’humain de determiner l’ensemble initial.(Cela differe de l’audition ou les notes qui composent un accord peuvent etreidentifiees)
De plus certains melanges semblent neutraliser leur couleur respective :ex. : bleu-vert (λ = 490nm) + jaune-rouge (lambda = 600nm) = gris incolore⇒ il s’agit de couleurs complementaires.
Il s’agit donc de trouver le moyen d’exprimer les relations existantes entretoutes les perceptions possibles des couleurs.⇒ cercle des couleurs, solides des couleurs
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sources Sources lumineuses
La couleur : cercle chromatique
Cercle chromatique :Position des couleurs selon leur longueurd’onde sur un cercle.
Couleurs complementaire : position opposees
Systeme visuel humain : sensible de 380nma 780nm
En fait les longeurs d’ondes se rejoignent.
Le cercle chromatique ne peut rendrecompte de tous les phenomenes de la visiondes couleurs.⇒ solides des couleurs
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sources Sources lumineuses
La couleur : cercle chromatique
Cercle chromatique :Position des couleurs selon leur longueurd’onde sur un cercle.
Couleurs complementaire : position opposees
Systeme visuel humain : sensible de 380nma 780nm
En fait les longeurs d’ondes se rejoignent.
Le cercle chromatique ne peut rendrecompte de tous les phenomenes de la visiondes couleurs.⇒ solides des couleurs
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sources Sources lumineuses
La couleur : cercle chromatique
Cercle chromatique :Position des couleurs selon leur longueurd’onde sur un cercle.
Couleurs complementaire : position opposees
Systeme visuel humain : sensible de 380nma 780nm
En fait les longeurs d’ondes se rejoignent.
Le cercle chromatique ne peut rendrecompte de tous les phenomenes de la visiondes couleurs.⇒ solides des couleurs
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sources Sources lumineuses
La couleur : cercle chromatique
Cercle chromatique :Position des couleurs selon leur longueurd’onde sur un cercle.
Couleurs complementaire : position opposees
Systeme visuel humain : sensible de 380nma 780nm
En fait les longeurs d’ondes se rejoignent.
Le cercle chromatique ne peut rendrecompte de tous les phenomenes de la visiondes couleurs.⇒ solides des couleurs
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sources Sources lumineuses
La couleur : cercle chromatique
Cercle chromatique :Position des couleurs selon leur longueurd’onde sur un cercle.
Couleurs complementaire : position opposees
Systeme visuel humain : sensible de 380nma 780nm
En fait les longeurs d’ondes se rejoignent.
Le cercle chromatique ne peut rendrecompte de tous les phenomenes de la visiondes couleurs.⇒ solides des couleurs
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sources Sources lumineuses
La couleur : solides des couleurs
Pour representer n’importe quelle couleur, trois attributs psychologiquesindependants sont requis :
la teinte, la saturation et la brillance.
Teinte : signification normale de la couleur. Ce qui varie avec la longueurd’onde.
Saturation : quantite relative a la purete de la radiation. Gris : saturation =zero.
Brillance ou Luminance : expression de l’intensite ou de la vivacite d’unecouleur. Notion qui n’existe pas sur le cercle des couleurs.
Une couleur est donc formee par la combinaison de trois composantes :tri-chromie⇒ espace colorimetriques : TSL, RVB, ...(il est possible de passer de l’un a l’autre par une transformation decoordonnees 3D)
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sources Sources lumineuses
La couleur : solides des couleurs
Pour representer n’importe quelle couleur, trois attributs psychologiquesindependants sont requis :
la teinte, la saturation et la brillance.
Teinte : signification normale de la couleur. Ce qui varie avec la longueurd’onde.
Saturation : quantite relative a la purete de la radiation. Gris : saturation =zero.
Brillance ou Luminance : expression de l’intensite ou de la vivacite d’unecouleur. Notion qui n’existe pas sur le cercle des couleurs.
Une couleur est donc formee par la combinaison de trois composantes :tri-chromie⇒ espace colorimetriques : TSL, RVB, ...(il est possible de passer de l’un a l’autre par une transformation decoordonnees 3D)
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sources Sources lumineuses
La couleur : solides des couleurs
Pour representer n’importe quelle couleur, trois attributs psychologiquesindependants sont requis :
la teinte, la saturation et la brillance.
Teinte : signification normale de la couleur. Ce qui varie avec la longueurd’onde.
Saturation : quantite relative a la purete de la radiation. Gris : saturation =zero.
Brillance ou Luminance : expression de l’intensite ou de la vivacite d’unecouleur. Notion qui n’existe pas sur le cercle des couleurs.
Une couleur est donc formee par la combinaison de trois composantes :tri-chromie⇒ espace colorimetriques : TSL, RVB, ...(il est possible de passer de l’un a l’autre par une transformation decoordonnees 3D)
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sources Sources lumineuses
La couleur : solides des couleurs
Pour representer n’importe quelle couleur, trois attributs psychologiquesindependants sont requis :
la teinte, la saturation et la brillance.
Teinte : signification normale de la couleur. Ce qui varie avec la longueurd’onde.
Saturation : quantite relative a la purete de la radiation. Gris : saturation =zero.
Brillance ou Luminance : expression de l’intensite ou de la vivacite d’unecouleur. Notion qui n’existe pas sur le cercle des couleurs.
Une couleur est donc formee par la combinaison de trois composantes :tri-chromie⇒ espace colorimetriques : TSL, RVB, ...(il est possible de passer de l’un a l’autre par une transformation decoordonnees 3D)
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sources Sources lumineuses
La couleur : solides des couleurs
Pour representer n’importe quelle couleur, trois attributs psychologiquesindependants sont requis :
la teinte, la saturation et la brillance.
Teinte : signification normale de la couleur. Ce qui varie avec la longueurd’onde.
Saturation : quantite relative a la purete de la radiation. Gris : saturation =zero.
Brillance ou Luminance : expression de l’intensite ou de la vivacite d’unecouleur. Notion qui n’existe pas sur le cercle des couleurs.
Une couleur est donc formee par la combinaison de trois composantes :tri-chromie⇒ espace colorimetriques : TSL, RVB, ...(il est possible de passer de l’un a l’autre par une transformation decoordonnees 3D)
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sources Sources lumineuses
La couleur : quelques espaces colorimetriques
RVB (cube de Maxwell)
Espace de couleur standard pour les images numeriques
Luminance peu accessible, existence de valeurs negatives des coordonnees
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sources Sources lumineuses
La couleur : quelques espaces colorimetriques
TLS (HSV : Hue - Saturation - Value)
Tres proche de la perception humaine des couleurs
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sources Sources lumineuses
La couleur : quelques espaces colorimetriques
XYZ (X : luminance, YZ : deuxchrominances)
Projection bidimensionnelle : diagramme dechromacite (x,y)
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sources Sources lumineuses
La couleur : quelques espaces colorimetriques
XYZ (X : luminance, YZ : deuxchrominances)
Projection bidimensionnelle : diagramme dechromacite (x,y)
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sources Sources lumineuses
La couleur : quelques espaces colorimetriques
XYZ (X : luminance, YZ : deuxchrominances)
Projection bidimensionnelle : diagramme dechromacite (x,y)
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capteurs
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineusesSources sonoresSources lumineuses
4 Capteurs de lumiere
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques references
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capteurs
Effet photoelectrique
L’effet photoelectrique est l’emissiond’electrons par un materiau, generalementmetallique lorsque celui-ci est expose a lalumiere ou un rayonnementelectromagnetique de frequencesuffisamment elevee, qui depend dumateriau.
Ne peut etre explique si l’on considere lalumiere comme une onde.
Interpretation de Einstein :
La lumiere est composee de corpuscules,des photonsLes photons possedent une energie hν (νest la frequence de la lumiere)
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capteurs
Effet photoelectrique
Dans la matiere
les electrons sont lies aux noyaux,exigent pour devenir libres une energie El .
L’absorption d’un photon va provoquer la liberation d’un electron si
EΦ ≥ El .
De facon generale l’interaction lumiere-matiere libere :
des paires e/trou dans les isolants et semi-conducteurs intrinseques,des e dans les semi-conducteurs dopes P,des trous dans les semi-conducteurs dopes N.
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capteurs
Caracterisitiques generales : longueur d’onde de seuil
Seuls les photons d’energie hν ≥ El peuvent donner naissance au processusde detection, donc
ν ≥ El
h
or λ =c
ν
⇒ λ ≤ hc
El.
Il existe donc une longeur d’onde maximale de la lumiere susceptible d’etredetectee, la longueur d’onde de seuil :
λs (microns) =1, 237
El (eV).
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capteurs
Caracterisitiques generales : longueur d’onde de seuil
Seuls les photons d’energie hν ≥ El peuvent donner naissance au processusde detection, donc
ν ≥ El
h
or λ =c
ν
⇒ λ ≤ hc
El.
Il existe donc une longeur d’onde maximale de la lumiere susceptible d’etredetectee, la longueur d’onde de seuil :
λs (microns) =1, 237
El (eV).
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capteurs
Caracterisitiques generales : longueur d’onde de seuil
Seuls les photons d’energie hν ≥ El peuvent donner naissance au processusde detection, donc
ν ≥ El
h
or λ =c
ν
⇒ λ ≤ hc
El.
Il existe donc une longeur d’onde maximale de la lumiere susceptible d’etredetectee, la longueur d’onde de seuil :
λs (microns) =1, 237
El (eV).
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capteurs
Propotionnalite au flux incident
Si Φ est le flux energetique monochromatique incident.
Le nb moyen ni de photons arrivant par seconde sur le photodetecteur est :
ni =Φ
hν=λΦ
hc.
Le nb moyen na de photons atteignant chaque seconde le materiauphotoelectrique pour y etre absorbes est :
na = Tni = TλΦ
hc
ou T est le coefficient de transmission des couches traversees.
Le nombre moyen G de porteurs liberes chaque seconde par effetphotoelectrique est :
G = ηna = ηTλΦ
hc
ou η est le rendement quantique.80
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capteurs
Courant d’obscurite
En prenant comme grandeur de sortie le courant I traversant le composant,
I = Ip + I0.
Ip est le courant photoelectrique,
I0 est le courant d’obscurite (courant observe en sortie lorsque lephotodetecteur est place dans l’obscurite), causes :
excitation thermique,rayonnement ambiant.
Les fluctations de ce courant se traduisent par un bruit de fond.
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capteurs
CCD
1970 : CCD = Charge Coupled Device⇒ Systeme a transfert de charges
1984 : premiere camera CCD professionnellecouleur.
groupe de cellules juxtaposees quicommuniquent entre elles,⇒ une cellule se charge, puis se vide dans savoisine.
cellule = photocapacite MOS.
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capteurs
La photocapacite MOS
metal
oxyde
s.-c. dope P
/
)
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capteurs
La photocapacite MOS
metal
oxyde
s.-c. dope P
/
)
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capteurs
La photocapacite MOS : polarisation
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
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capteurs
La photocapacite MOS : polarisation
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
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capteurs
La photocapacite MOS : polarisation
+
+
+
+
+
++ +
+
+
+
+
+
++
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capteurs
La photocapacite MOS : accumulation
+
+
+
+
+
++ +
+
+
+
+
+
++
hν
+f -f~
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capteurs
La photocapacite MOS : accumulation
+
+
+
+
+
++ +
+
+
+
+
+
+++f -f
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capteurs
La photocapacite MOS : accumulation
+
+
+
+
+
++ +
+
+
+
+
+
++-f -f-f -f-f -f-f -f-f -f-f -f -f -f-f -f
-f -f-f -f
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capteurs
CCD : principe
il faut transmettre les charges pour liberer la cellule pour qu’un nouveau cyclepuisse commencer.
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capteurs
CCD : principe
il faut transmettre les charges pour liberer la cellule pour qu’un nouveau cyclepuisse commencer.
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capteurs
CCD : principe
il faut transmettre les charges pour liberer la cellule pour qu’un nouveau cyclepuisse commencer.
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capteurs
CCD : transfert de charges
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capteurs
CCD : transfert de charges
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capteurs
CCD : transfert de charges
1 Les charges sont transferees dans lescolonnes de stockage,
2 les charges sont transferees vers le registrede sortie,
3 les charges sont evacuees en serie.
Faible surface photosensible
1 Apres le temps d’integration, l’obturateurest ferme et les charges sont transfereesdans le registre horizontal,
2 les charges sont evacuees en serie.
grande sensibilite (astronomie)
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45/64
capteurs
CCD : transfert de charges
Transfert de trame
Les charges sont transferees dans la surfacede stockage,
les charges sont transferees vers le registrede sortie,
les charges sont evacuees en serie.
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capteurs
CCD : acquisition de la couleur
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capteurs
CCD : acquisition de la couleur
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capteurs
acquisition de la couleur : tri-CCD et Foveon
Principe du prisme
Foveon
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capteurs
acquisition de la couleur : tri-CCD et Foveon
Principe du prisme
Foveon
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capteurs
CCD : smearing
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capteurs
CCD : smearing
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codage
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineusesSources sonoresSources lumineuses
4 Capteurs de lumiere
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques references
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codage
Codage le plus simple
La methode de codage la plus simple est d’utiliser autant de symbolesdifferents que de resultats possibles.
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codage
Codage le plus simple
La methode de codage la plus simple est d’utiliser autant de symbolesdifferents que de resultats possibles.
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codage
Codage de Huffman
Associer un nombre de bits proportionel a la probabilite d’apparition dusymbole.
Regrouper les symboles les moins probables en un noeud affecte de la sommedes probabilites
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codage
Codage de Huffman
Associer un nombre de bits proportionel a la probabilite d’apparition dusymbole.
Regrouper les symboles les moins probables en un noeud affecte de la sommedes probabilites
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codage
Codage RLE (Run Length Encoding)
Technique du garcon de cafe !
Efficace avec les messages uniformes.
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codage
Codage RLE (Run Length Encoding)
Technique du garcon de cafe !
Efficace avec les messages uniformes.
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transduction
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineusesSources sonoresSources lumineuses
4 Capteurs de lumiere
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques references
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transduction
modulation AM
signal
porteuse
signal module
La modulation d’amplitude est unetechnique utilisee pour moduler un signal.Elle consiste en la multiplication du signal amoduler par un signal de frequence pluselevee.
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transduction
modulation AM
signal
porteuse
signal module
La modulation d’amplitude est unetechnique utilisee pour moduler un signal.Elle consiste en la multiplication du signal amoduler par un signal de frequence pluselevee.
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transduction
modulation AM
signal
porteuse
signal module
La modulation d’amplitude est unetechnique utilisee pour moduler un signal.Elle consiste en la multiplication du signal amoduler par un signal de frequence pluselevee.
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transduction
modulation AM
signal
porteuse
signal module
La modulation d’amplitude est unetechnique utilisee pour moduler un signal.Elle consiste en la multiplication du signal amoduler par un signal de frequence pluselevee.
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transduction
modulation FM
Un exemple de modulation de frequence. Enhaut, le signal (en rouge) superpose avec la
frequence porteuse (en vert). En bas, leresultat du signal (en bleu) une fois module
par la frequence.
L’information est portee par unemodification de la frequence de la porteuse,et non par une variation d’amplitude
La modulation de frequence est plus robusteque la modulation d’amplitude pourtransmettre un message dans des conditionsdifficiles (attenuation et bruit importants).
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transduction
modulation FM
Un exemple de modulation de frequence. Enhaut, le signal (en rouge) superpose avec la
frequence porteuse (en vert). En bas, leresultat du signal (en bleu) une fois module
par la frequence.
L’information est portee par unemodification de la frequence de la porteuse,et non par une variation d’amplitude
La modulation de frequence est plus robusteque la modulation d’amplitude pourtransmettre un message dans des conditionsdifficiles (attenuation et bruit importants).
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transduction
modulation FM
Un exemple de modulation de frequence. Enhaut, le signal (en rouge) superpose avec la
frequence porteuse (en vert). En bas, leresultat du signal (en bleu) une fois module
par la frequence.
L’information est portee par unemodification de la frequence de la porteuse,et non par une variation d’amplitude
La modulation de frequence est plus robusteque la modulation d’amplitude pourtransmettre un message dans des conditionsdifficiles (attenuation et bruit importants).
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transduction
Modulation numerique
Si analogique ⇒ conversion en numerique
Le codage NRZ (signifiant No Return toZero, soit Non Retour a Zero) est le premiersysteme de codage, car le plus simple.
Il consiste tout simplement a transformer les0 en -X et les 1 en +X, de cette facon on aun codage bipolaire dans lequel le signaln’est jamais nul.
Par consequent, le recepteur peutdeterminer la presence ou non d’un signal.
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transduction
Modulation numerique : NRZI
Lorsque le bit est a 1, le signal changed’etat apres le top de l’horloge. Lorsque lebit est a 0, le signal ne subit aucunchangement d’etat.
Avantages :
La detection de la presence ou non dusignalLa necessite d’un faible courant detransmission du signal
Inconvenients :
presence d’un courant continu lors d’unesuite de zero, genant la synchronisationentre emetteur et recepteur
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transduction
Modulation numerique : Manchester
Introduit une transition au milieu de chaqueintervalle. Il consiste en fait a faire un OUexclusif (XOR) entre le signal et le signald’horloge.
Se traduit par un front montant lorsque lebit est a zero, un front descendant dans lecas contraire.
Avantages :
le non passage par zero, rendant possiblepar le recepteur la detection d’un signal,un spectre occupant une large bande.
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canal
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineusesSources sonoresSources lumineuses
4 Capteurs de lumiere
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques references
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canal
Canal de transmission
La transmission de donnees sur un support physique se fait par propagationd’un phenomene vibratoire
Les ondes electromagnetiques sont caracterisees par leur frequence, leuramplitude et leur phase
Types de supports physiques :
filaires permettent de faire circuler une grandeur electrique sur uncable generalement metallique,
aeriens designent l’air ou le vide, ils permettent la circulation d’ondeselectromagnetiques ou radioelectriques diverses,
optiques permettent d’acheminer des informations sous formelumineuse.⇒ Selon le type de support physique, la grandeur physique aune vitesse de propagation plus ou moins rapide
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canal
Perturbations
La transmission de donnees sur une ligne ne se fait pas sans pertes.
Tout d’abord le temps de transmission n’est pas immediat, ce qui impose unecertaine ”synchronisation” des donnees a la reception.
Parasites :
Le bruit blancLes bruits impulsifs
Affaiblissement⇒ perte de signal en energie dissipee dans la ligne.
Distortion⇒ dephasage entre le signal en entree et le signal en sortie.
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canal
Capacite et bande passante
La bande passante (en anglais bandwidth) d’une voie de transmission estl’intervalle de frequence sur lequel le signal ne subit pas un affaiblissementsuperieur a une certaine valeur (generalement 3 dB, car 3 decibelscorrespondent a un affaiblissement du signal de 50%)
Une ligne de telephone a par exemple une bande passante comprise entre 300et 3400 Hertz.La capacite d’une voie est la quantite d’informations (en bits) pouvant etretransmis sur la voie en 1 seconde. ⇒ unite en bps125
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Biblio
1 Introduction
2 Notion d’information
3 Sources sonores et lumineusesSources sonoresSources lumineuses
4 Capteurs de lumiere
5 Codage de l’information
6 Transduction du message
7 Le canal de transmission
8 Quelques references
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Biblio
Ouvrages
“Acquisition et visualisation des images”, A. Marion, Eyrolles
“Les secrets de l’image video”, P. Bellaıche, Eyrolles
“Mesure physique et instrumentation”, D. Barchesi, ellipses
“L’organisation biologique et la theorie de l’information”, H. Atlan, Seuil
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