Td corrigé Exercice 3: Le son: de sa numérisation à la lecture d'un CD (5 points) pdf

Exercice 3: Le son: de sa numérisation à la lecture d'un CD (5 points)

Corrigé : 1) Le TMS (Taux Marginal de Substitution) correspond à la quantité de biens 2 que le consommateur est prêt à céder pour acquérir une unité ...




part of the document



Bac S 2013 Amérique du sud Correction ©  HYPERLINK "http://labolycee.org" http://labolycee.org
EXERCICE III. LE SON : DE SA NUMÉRISATION À LA LECTURE D’UN CD (5 points)

Voir l’animation sur le fonctionnement d’un lecteur de CD :
 HYPERLINK "http://www.cea.fr/content/download/5539/298793/file/CEA_le_lecteur_CD.swf" http://www.cea.fr/content/download/5539/298793/file/CEA_le_lecteur_CD.swf

Voir l’animation suivante sur la conversion analogique-numérique :
 HYPERLINK "http://chimiphyk.free.fr/commun/index.php?animation=echantillonneur&titre=Echantillonneur-bloqueur" http://chimiphyk.free.fr/commun/index.php?animation=echantillonneur&titre=Echantillonneur-bloqueur

1. Conversion analogique-numérique

1.1. Le signal électrique à la sortie du micro est un signal analogique car il varie de façon continue au cours du temps. On constate que l’allure de l’enregistrement est similaire aux vibrations qui en sont la source.
1.2. Un signal numérique varie de façon discrète, par paliers.
1.3. « Échantillonner » un signal analogique est la 1ère étape de la numérisation ; cela consiste à mesurer la valeur du signal analogique à intervalles de temps Te égaux (Te : période d’échantillonnage).
1.4. Lors de la 2ème étape (quantification), un échantillon numérisé sur 8 bits peut prendre 28 soit 256 valeurs.
Rappel : 1 bit : 2 valeurs (0 ou 1)
2 bits : 4 valeurs (00 ou 01 ou 10 ou 11)
n bits : 2n valeurs
1.5. À partir de la durée ”t de l enregistrement et de la fréquence d échantillonnage fe (nombre d échantillons par seconde), on peut déterminer le nombre d échantillons ne :  EMBED Equation.3 

sans unité Hz s
Or chaque échantillon occupe 2x16 bits soit  EMBED Equation.DSMT4  = 4 octets.

La place théorique est donc  EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 = 10,1 Mio
Cela peut sembler important pour une minute de musique mais il n’y a pas eu de compression.
2. Lecture de l’information
2.1. Un faisceau LASER utilisé pour la lecture d’un CD est directif, monochromatique, concentre l’énergie spatialement (et est cohérent).
Les propriétés utiles pour la lecture d’un CD sont : - la directivité
- la monochromaticité
(- la cohérence)
2.2. La longueur d’onde (dans le vide) étant ici la distance parcourue par la lumière à la célérité c durant une période T, on peut écrire :  EMBED Equation.3  (  EMBED Equation.3 
AN :  EMBED Equation.3  = 385 THz
2.3. D’après les données :  EMBED Equation.DSMT4 (  EMBED Equation.3 
AN :  EMBED Equation.3  = 1,94×108 m.s-1
2.4. La longueur d’onde (dans le polycarbonate) étant ici la distance parcourue par la lumière à la célérité v durant une période T, on peut écrire :  EMBED Equation.3 
D’après 2.3.  EMBED Equation.3  donc » =  EMBED Equation.3  (la fréquence n étant pas modifiée).
AN :  EMBED Equation.3  = 503 nm
Remarque : La longueur d onde change mais pas la couleur du laser : celle-ci est liée à sa fréquence (ou sa longueur d onde dans le vide)

2.5.1. Les ondes qui se réfléchissent sur le bord et celles qui se réfléchissent sur le fond possèdent une différence de marche ´ = 2 h à cause de l aller-retour.
Or des interférences sont destructives lorsque la différence de marche est ´ =  EMBED Equation.3  (avec k entier relatif).
Si h =  EMBED Equation.DSMT4 , alors ´ =  EMBED Equation.3  ce qui correspond bien à des interférences destructives avec k =0.

2.5.2. h =  EMBED Equation.DSMT4  où » est la longueur d onde dans le polycarbonate.
AN :  EMBED Equation.3  conformément aux données (profondeur des creux)

2.5.3. Quand le faisceau laser éclaire un creux, les ondes qui se réfléchissent sur le bord et celles qui se réfléchissent sur le fond de la cuvette donnent lieu à des interférences destructives d’où l’éclairement minimal de la photodiode.
Quand le faisceau laser éclaire un plat, les ondes se réfléchissent toutes sur le plat et donnent lieu à des interférences constructives d’où l’éclairement maximal.
3. Lecteur Blu-ray

3.1. C’est la diffraction qui empêche d’obtenir un faisceau de diamètre plus petit sur le CD.
3.2. Plus la longueur d’onde est faible et moins la diffraction est importante, en effet  EMBED Equation.DSMT4  où  EMBED Equation.DSMT4  est l’écart angulaire du faisceau lumineux diffracté.
Voir l’animation  HYPERLINK "http://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/diffractiontrou.swf" http://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/diffractiontrou.swf
Ainsi le diamètre d’un faisceau laser « Blu-ray » est plus petit que celui d’un CD, ce qui permet de « lire » des creux plus petits, et donc, à surface égale, de stocker plus d’informations.
3.3. Non, les cuvettes d’un disque Blu-ray doivent être (à priori) moins profondes afin de permettre des interférences destructives (cf 2.5.2 : h =  EMBED Equation.DSMT4  et )*+,-OPdegq§±²îïûD F G  ‘ “ × ðãÖãÖÂð°Â𠐠†|n|a|nRn|ah"6RhœM40J-OJQJ^JhœM4hœM4OJQJ^JjhœM4OJQJU^JhœM4OJQJ^Jhà€OJQJ^Jh/=HhˆRÓ5OJQJ\^Jh/=Hhð @5OJQJ\^J"h/=HhAf0J-5OJQJ\^J'jh/=HhAf5OJQJU\^Jh9}J5OJQJ\^JhÆ5OJQJ\^Jh/=HhAf5OJQJ\^Jg±²î“ ” × ®
¯
Ò
Ó
® í º ر¬¬¬¬¤¤¬¬œ’’ˆ $¤xa$gd\˜ $¤xa$gd/DJ$a$gdà€$a$gdœM4gdà€&$$d%d&d'dNÆOÆPÆQÆa$&$d%d&d'dNÆOÆPÆQÆgdAf× Ø H
I
J
¬
­
®
¯
Ò
Ó
Ø
 K M ­ ® ² ì í ò õ  " % ìÝÇì¶ìÝ©›‘ƒyoyoyƒoyaoWM?h«e6h«e6H*OJQJ^Jh«e6OJQJ^Jh#@‰OJQJ^Jh`!h#@‰5OJQJ^Jh/DJOJQJ^Jh
.