Signal Analogique/Numérique

[invitea273561c]

Bonjour,
dans le cadre de mon TIPE de prépa, j'aimerais comparer les largeurs de bandes de fréquences de signaux de télévision numérique et analogique. Le fait est qu'il n'y a plus d'émissions analogiques, et que j'aurais besoin d'un oscillo à 700MHz pour mes mesures, ce qui ne se trouve pas à tous les coins de rue.
Auriez vous des idées d'applications similaires à basse fréquence (<20MHz), sur un signal vidéo de préférence, pour bien mettre en évidence le fait qu'un signal numérique (ou même plusieurs multiplexés accessoirement) est plus économe en terme de bande de fréquence (problématique de mon TIPE) que l'analogique ?

Merci pour votre considération !
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[invitea273561c]

JE ne sais pas comment éditer mon message c'est curieux, je voulais donc dire que pour une application à basse fréquence, je pensais à utiliser une caméra analogique et une autre numérique, avec des résolutions comparable, et un moyen d'exploiter leurs signaux.. Si c'est sans fil ça ne devrait pas être difficile, mais les quelques modèles que j'ai vus sont à 2.4GHz, ce qui est donc plus élevé encore que la télé.

[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
Le fait que pour la TNT on ait besoin de moins de bande passante que pour l’analogique n’est pas dû à la numérisation, mais au codage du signal vidéo qui fonctionne comme le « zip » pour les fichiers ordinaires ou le mp3 pour la musique.

Vous n’avez pas besoin d’un oscilloscope à 700 MHz. Ce n’est pas la porteuse que vous allez visualiser. La bande passante vidéo analogique était inférieure à 5 MH, ce qui passe dans n’importe quel oscilloscope.
Mais je ne vois pas ce que vous pouvez montrer à l’oscilloscope.

Vous devriez commencer par vous renseigner sur les spectres de ces signaux dans Wikipedia. Ça vous donnera une idée de ce que vous pouvez faire.
Au revoir.

[invitea273561c]

Hum d'accord pour la compression, mais c'est donc bien un avantage du numérique sur l'analogique.
Les canaux de l'ancienne télévision analogique faisait 8Mhz de large. Mais pour capter des émissions il faut bien être au niveau de la porteuse non ? Je voulais pouvoir récupérer quantitativement le signal et lui appliquer une transformée de Fourier pour récupérer le spectre. Il me suffirait donc d'une carte d'acquisition suffisante.

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Bonjour

La largeur de bande d'une émission TV dépend du procedé de modulation. Elle est relativement indépendante de la bande de base du signal video

En fait plus la largeur de bande est grande et plus le signal résistera au bruit ( en première approximation )

Donc vous devriez mieux préciser ce que vous recherchez,

[invitea273561c]

En fait je discutais de cela avec un ami ingénieur, qui m'a introduit la problématique suivante : le spectre radio est surchargé et tout le monde en veut (l'armée met même en vente ses bandes), il faut donc optimiser les bandes de fréquences, sans pour autant perdre en quantité d'information etc. Et selon moi, le passage de la télé analogique à la télé numérique illustrait bien cela, le fait qu'on transporte plus d'information, sur des bandes de fréquences plus minces.. Mais du coup j'ai peut être mal compris la véritable nature de cette optimisation.
Après l'idée du TIPE est de suivre une démarche scientifique et de comporter une expérience "valeur ajoutée". Le fait est que je peine à trouver quelque chose à réaliser sur ce thème.

[invite936c567e]

Bonjour

mais c'est donc bien un avantage du numérique sur l'analogique.

Pour pouvoir dire si une technologie est plus ou moins avantageuse qu'une autre, il faut déjà commencer pas énoncer précisément les critères retenus pour la comparaison. Les résultats peuvent énormément varier en fonction du point de vue duquel on se place.

Je trouve d'ailleurs surprenant d'avoir déjà établi la conclusion (le numérique plus économe en bande passante que l'analogique) avant d'avoir commencé l'étude. Cela ne me semble pas objectif.

S'agissant de signal vidéo, ce n'est certainement pas la bande passante qui détermine directement la perception des informations visuelles par le spectateur, l'affaire est beaucoup plus complexe. On avancer (comme on l'a fait à une époque pour justifier l'abandon de la TV analogique au profit de la TNT) qu'en lieu et place d'une chaîne analogique (sur la largeur de son canal), on peut avoir plusieurs émissions numériques de meilleure qualité visuelle (définition à l'écran, stabilité de l'image et du rendu des couleurs). On a toutefois pu constater que lorsque la réception hertzienne était mauvaise, on passant souvent d'une réception analogique neigeuse et sans couleur, mais néanmoins encore exploitable, à ... plus aucune réception en numérique, ou bien des images qui se figent ou se couvrent d'artefacts. Chacun appréciera l'« avantage » de se retrouver dans la seconde situation.

[invite6dffde4c]

En fait je discutais de cela avec un ami ingénieur, qui m'a introduit la problématique suivante : le spectre radio est surchargé et tout le monde en veut (l'armée met même en vente ses bandes), il faut donc optimiser les bandes de fréquences, sans pour autant perdre en quantité d'information etc. Et selon moi, le passage de la télé analogique à la télé numérique illustrait bien cela, le fait qu'on transporte plus d'information, sur des bandes de fréquences plus minces.. Mais du coup j'ai peut être mal compris la véritable nature de cette optimisation.
Après l'idée du TIPE est de suivre une démarche scientifique et de comporter une expérience "valeur ajoutée". Le fait est que je peine à trouver quelque chose à réaliser sur ce thème.

Re.
En fait, en numérique, on ne transmet pas plus d’information. On transmet même un peu moins. Mais surtout on ne transmet pas d’information redondante. Comme la partie d’une image qui se répète dans la suivante (ou les suivantes) ou la partie d’une ligne qui est égale à la ligne précédente.
En analogique on transmet tout ça, ce qui est redondant. En numérique on utilise un procédé de compression qui peut être très efficace (mp4) suivant le type d’image. Par exemple quand les images varient peu dans le temps.
Regardez une situation similaire qui est à votre portée. Prenez un fichier audio d’un CD et transformez-le en mp3. Le fichier en mp3 fait en gros 10% du fichier originel. Le codage mp4 c’est du même genre, mais, pour des signaux vidéo.
A+

[calculair]

Aborder le sujet sur l'optimisation du spectre est un aspect du sujet, mais il faut mettre en face pour la TV, la qualité des images et celle qui est juste nécessaire. ( couleur, définition, résistance au bruit et aux perturbations, facilité de traitement, cout des technologie disponibles.....etc ) le débat àa de multiples facettes. Il est vrai que le numérique et les nouveaux procedés de modulation ont permis avec une petite baisse de la qualité améliorer l'occupation spectrale pour la TV

En fait je discutais de cela avec un ami ingénieur, qui m'a introduit la problématique suivante : le spectre radio est surchargé et tout le monde en veut (l'armée met même en vente ses bandes), il faut donc optimiser les bandes de fréquences, sans pour autant perdre en quantité d'information etc. Et selon moi, le passage de la télé analogique à la télé numérique illustrait bien cela, le fait qu'on transporte plus d'information, sur des bandes de fréquences plus minces.. Mais du coup j'ai peut être mal compris la véritable nature de cette optimisation.
Après l'idée du TIPE est de suivre une démarche scientifique et de comporter une expérience "valeur ajoutée". Le fait est que je peine à trouver quelque chose à réaliser sur ce thème.

[invitea273561c]

S'agissant de signal vidéo, ce n'est certainement pas la bande passante qui détermine directement la perception des informations visuelles par le spectateur, l'affaire est beaucoup plus complexe. On avancer (comme on l'a fait à une époque pour justifier l'abandon de la TV analogique au profit de la TNT) qu'en lieu et place d'une chaîne analogique (sur la largeur de son canal), on peut avoir plusieurs émissions numériques de meilleure qualité visuelle (définition à l'écran, stabilité de l'image et du rendu des couleurs). On a toutefois pu constater que lorsque la réception hertzienne était mauvaise, on passant souvent d'une réception analogique neigeuse et sans couleur, mais néanmoins encore exploitable, à ... plus aucune réception en numérique, ou bien des images qui se figent ou se couvrent d'artefacts. Chacun appréciera l'« avantage » de se retrouver dans la seconde situation.

D'accord mais donc dans ce cas le gros avantage du numérique sur l'analogique en terme de bande passante est le multiplexage c'est ça ?

Re.
En fait, en numérique, on ne transmet pas plus d’information. On transmet même un peu moins. Mais surtout on ne transmet pas d’information redondante. Comme la partie d’une image qui se répète dans la suivante (ou les suivantes) ou la partie d’une ligne qui est égale à la ligne précédente.
En analogique on transmet tout ça, ce qui est redondant. En numérique on utilise un procédé de compression qui peut être très efficace (mp4) suivant le type d’image. Par exemple quand les images varient peu dans le temps.
Regardez une situation similaire qui est à votre portée. Prenez un fichier audio d’un CD et transformez-le en mp3. Le fichier en mp3 fait en gros 10% du fichier originel. Le codage mp4 c’est du même genre, mais, pour des signaux vidéo.
A+

Je comprends bien l'intérêt de la compression vidéo, la TNT utilisant le codec H.264.
Alors vous ne trouvez pas pertinent de s'intéresser à la bande de fréquence ?

[invite6dffde4c]

...
Je comprends bien l'intérêt de la compression vidéo, la TNT utilisant le codec H.264.
Alors vous ne trouvez pas pertinent de s'intéresser à la bande de fréquence ?

Re.
Tout est lié. Si on peut transmettre les images sur des bandes passantes moins larges, c’est parce qu’on a codé le signal et on la compressé, ce qui réduit le nombre d’informations à transmettre.
Transmettre le signal numérisé non compressé, demanderait au moins trois fois plus de bande passante que l’analogique.
A+

[invitea273561c]

D'accord, pensez vous que la création d'un petit multiplexeur soit à la portée d'un élève de prépa ? Quelque chose à 2 entrées simplement.

[invite6dffde4c]

D'accord, pensez vous que la création d'un petit multiplexeur soit à la portée d'un élève de prépa ? Quelque chose à 2 entrées simplement.

Re.
Je ne vois pas ce que vous entendez par multiplexeur. Multiplexer quoi ?
Pour vous répondre il faudrait que j’aie une bonne idée de ce que vous voulez faire, de vos connaissances et expérience en électronique, en programmation (si vous voulez le faire par soft), de l’équipement que vous aurez à votre disposition, du temps que vous pourrez y consacrer et de l’aide que vous pourrez avoir sur place.
Car le faire en franc-tireur me semble vraiment hasardeux.
A+

[invite936c567e]

D'accord mais donc dans ce cas le gros avantage du numérique sur l'analogique en terme de bande passante est le multiplexage c'est ça ?

Non. On sait aussi faire du multiplexage avec de l'analogique.

Le seul avantage du numérique, c'est d'être numérique, c'est-à-dire de pouvoir traiter des informations quantifiées avec des circuits logiques et des logiciels informatiques.

La capacité de faire ces traitements autorise à faire disparaître beaucoup plus d'informations qui échappent en principe à l'œil ou au cerveau du téléspectateur. La télévision analogique le faisait déjà, mais dans une bien moindre mesure.

Je comprends bien l'intérêt de la compression vidéo, la TNT utilisant le codec H.264.
Alors vous ne trouvez pas pertinent de s'intéresser à la bande de fréquence ?

Ça n'est pertinent si cela correspond aux critères de comparaison retenus.

On peut constater que la compression vidéo numérique permet de réduire la bande passante, et de réduire l'influence des perturbations extérieures jusque dans certaines proportions. Mais comme cette compression correspond à une perte d'informations, on ne peut dire de la qualité du flux qu'elle est assez bien conservée par rapport à l'original que du point de vue de certains critères psycho-physiologiques. Selon d'autres critères (pour des buts plus scientifiques notamment), la vidéo est véritablement massacrée et souvent rendue totalement inexploitable par cette compression (perte d'images originales, altération de la cinématique, de la géométrie, de la luminosité et des couleurs ...).

[invitea273561c]

Je ne sais pas vraiment ou je vais, parce que ma première idée de comparer le spectre d'un signal analogique avec celui d'un signal numérique de la même source est bien trop descriptive, il n'ya pas vraiment de valeur ajoutée, de vraie démarche scientifique sous-jacente pour montrer l'avantage du numérique sur l'analogique pour les ondes électromagnétiques.
Il faudrait que je puisse bricoler quelque chose sur ce sujet mais je suis coincé pour l'instant.

[invite936c567e]

Sur le principe, un avantage est un jugement de valeur. Cela n'a rien de scientifique. C'est juste subjectif.

Ce que tu peux en revanche faire, c'est démontrer les différences de comportement entre le système analogique et le système numérique dans un même cadre strictement défini (type d'informations transmises, bande passante, ...), et conclure que ce que permet de faire le second mais pas le premier correspond à un besoin technico-commercial réel.

[invitea273561c]

Dans un environnement avec du bruit par exemple ? Voir lequel des deux signaux ressort le moins perturbé, même si encore une fois cette interprétation sera subjective, il faut que je pose des critères précis.
Mais pour émettre ce genre de signaux (il faudrait quelque chose à une fréquence <20MHz), de quel matériel aurais-je besoin ? Est-il possible dans un premier temps de réaliser ce genre de chose en électronique, puis passer sur des ondes électromagnétiques ?

[calculair]

bonjour,

En presence de bruit, le concept général est de transmettre la même information plusieurs fois ( ou des informations corrélées )

TU captes les infos identiques, les tensions correspondantes s'ajoutent, tandis que les tensions de bruit s'ajoutent en puissance c'est à dire selon racine carré de la tension

Ainsi lorsque la même info est transmise plusieurs fois, le rapport signal à bruit s'ameliore , la bande passante elle augmente. C'est en choisissant la methode de codage et de modulation que l'on peut s'adapter aux conditions de bruits

[gwgidaz]

Bonjour,

"Dans un environnement avec du bruit par exemple ? Voir lequel des deux signaux ressort le moins perturbé,..."
Même là, ce n'est pas si simple. Qu'appelles-tu "le moins perturbé" ? En général, tant que le bruit n'est pas trop important, le signal numérique est moins perturbé que le signal analogique. Mais au delà d'un certain seuil de bruit, c'est le contraire!
Il te faut choisir d'abord des critères précis auxquels tu te tiendras, car les transmissions numériques constituent un monde très complexe que tu ne pourras considérer dans sa globalité.

[invitea273561c]

bonjour,

En presence de bruit, le concept général est de transmettre la même information plusieurs fois ( ou des informations corrélées )

TU captes les infos identiques, les tensions correspondantes s'ajoutent, tandis que les tensions de bruit s'ajoutent en puissance c'est à dire selon racine carré de la tension

Ainsi lorsque la même info est transmise plusieurs fois, le rapport signal à bruit s'ameliore , la bande passante elle augmente. C'est en choisissant la méthode de codage et de modulation que l'on peut s'adapter aux conditions de bruits

Hum d'accord, mais si un des signaux n'est que peu changé par rapport à l'autre (num/log), il n'aurait pas forcément besoin d'être corrigé, donc dans une certaine quantité de bruit un des deux types de signal apparaîtrait plus avantageux non ? Surtout si l'on veut faire du multiplexage, comme c'est le cas avec la TNT, on aurait moins de difficulté avec le num qu'avec le log non ?

Bonjour,

"Dans un environnement avec du bruit par exemple ? Voir lequel des deux signaux ressort le moins perturbé,..."
Même là, ce n'est pas si simple. Qu'appelles-tu "le moins perturbé" ? En général, tant que le bruit n'est pas trop important, le signal numérique est moins perturbé que le signal analogique. Mais au delà d'un certain seuil de bruit, c'est le contraire!
Il te faut choisir d'abord des critères précis auxquels tu te tiendras, car les transmissions numériques constituent un monde très complexe que tu ne pourras considérer dans sa globalité.

Si jamais je me cantonne à de l'électronique, au moins dans un premier temps, quel bruit réel pourrais-je simuler dans un petit circuit d'après vous ?

[invite936c567e]

dans une certaine quantité de bruit un des deux types de signal apparaîtrait plus avantageux non ?

Ça dépend de la nature du bruit. En fonction des principes techniques retenus, une transmission numérique peut être immunisée contre certains types de perturbations, même à haute dose, ou au contraire être totalement brouillée (sans espoir d'auto-correction) par d'autres types de perturbations, même à de faibles niveaux.

Surtout si l'on veut faire du multiplexage, comme c'est le cas avec la TNT, on aurait moins de difficulté avec le num qu'avec le log non ?

Je pense que tu te fais des idées sur le multiplexage en analogique, et sur la part que cette question occupe dans les systèmes numériques. L'intérêt du numérique n'est pas de faire du multiplexage, mais seulement de le faire différemment... ce qui ne veut pas dire qu'il est forcément mieux fait.

[invitea273561c]

Hum du coup je commence à croire que c'est un flou complet le choix analogique/numérique.. A part pour le traitement du signal

[gwgidaz]

Bonjour,

Non, ce n'est pas le flou, c'est que les avantages du numérique sont nombreux, et ne résident pas particulièrement dans l'économie de spectre , en tout cas pas directement. Prenons l'exemple du téléphone portable GSM, les canaux de 200 KHz de large permettent chacun de transporter 8 voies phonie. Ce qui fait 25 KHz par voie. Or, les anciens systèmes téléphoniques analogiques, en bande latérale unique, permettaient de transporter une voie phonie sur 5 KHz.
En fait, les signaux numériques occupent souvent plus de place spectrale que les signaux analogiques porteurs de la même information! Ce n'est que récemment, qu'en traitant les redondances de façon drastique, qu'on est arrivé à une occupation spectrale similaire.

Les avantages sont quand même nombreux, par exemple :
- La souplesse du transport, quand on change de moyen de transport ( fibre, ADSL, radio, etc...) . Les bits peuvent être empaquetés différemment, mais restent les mêmes. Alors qu'avec les systèmes analogiques, les dégradations apportées par chaque changement de codage s'ajoutent . Pour s'en rendre compte, il suffit d'enregistrer un enregistrement d'enregistrement d'enregistrement pour voir le résultat. En numérique, la remise en forme peut être parfaite : si les bits reçus sont corrects, le signal reçu est exactement l'image de celui émis, même si on répète dix fois l'opération. Et si certains bits sont perdus, les traitements mathématiques par codes correcteurs d'erreurs peuvent très souvent les retrouver. On constate que l'informatique profite au numérique.

- La coexistence sur un même média. ( "cochanel rejection") Pour rester sur l'exemple de la phonie radio, les signaux GSM d'un relais lointain ne brouillent pas ceux d'un relais proche, dès que celui-ci est reçu avec un niveau 20 dB supérieur. Alors qu'avec les signaux analogiques, lorsque deux émissions sont reçues simultanément, même avec des niveaux très différents, on entendait un brouillage.

- Le coût : Prenons l'exemple des systèmes à spectre étalé du wifi : plusieurs réseaux Wifi peuvent coexister en un même lieu, sur la même bande. C'est vrai qu'on pourrait transmettre autant d'informations dans la même bande avec des émissions analogiques, il suffirait de créer des centaines de canaux ayant chacun sa fréquence. Mais le coût des émetteurs et des récepteurs serait très supérieur.


- La confidentialité : il serait très difficile de coder le signal analogique...Là aussi, l'informatique profite au numérique.