Exercice carte d'acquisition - Université d'Angers

Choix d’une carte
d’acquisition
Préparation au CAPES externe de Sciences de Physiques
• Si vous avez à acheter ou à utiliser une carte d’acquisition, quelles sont les données
importantes à regarder sur la notice du fournisseur ?

Réponse : tout dépend de ce que vous voulez faire mais généralement on regarde : le nombre
de voie d’entrée(différentielles ou non), le nombre de bits sur lequel est codée l’information,
la fréquence d’échantillonnage de la carte.
a) Fréquence d’échantillonnage
• On envoie un signal sinusoïdal sur une des entrées de cette carte (on n’envoie rien sur les
autres voies). D’après le théorème de Shannon sur l’échantillonnage quelle est la
fréquence maximal du sinus que l’on peut correctement échantillonner ?
Réponse : Fe=800kHz sur la notice. En théorie, on peut échantillonner jusqu’à 400kHz (on
aura alors un triangle au lieu d’un sinus). En pratique, on ira un peu moins haut en fréquence
pour avoir une fonction sinus lisse (généralement l’ordinateur relie les points échantillonnés)
• Que se passe-t-il si deux voies sont utilisées ?
Réponse : la fréquence d’échantillonnage de chaque voie est divisée par deux. Fe’= 400 kHz.
Ainsi, plus on utilise de voie, moins on peut monter haut en fréquence (sous peine de sous
échantillonner les signaux).
• Pour faire de l’audio, à combien faut-il échantillonner les signaux ? A quelle fréquence est
échantillonné le son sur les CD, sur les lignes téléphoniques ?
Réponse : l’oreille humaine perçoit les sons de 20 Hz à 20000 kHz, il faut donc échantillonner
à au moins 40 kHz les signaux audibles. Sur les CD l’information est échantillonnée à 44,1
kHz. Pour le téléphone le signal est échantillonné à 8 kHz.
b) Nombre de bits
• Supposons que l’on dispose de deux cartes d’acquisition qui font l’acquisition d’une
tension sur un même calibre de 1 V. la première carte code l’information sur 8 bits, la
seconde sur 16 bits. Quelle différence pratique cela implique-t-il ?
Réponse : La première carte peut diviser 1 V en 255 valeurs sa résolution est de 1/255 V alors
que la deuxième carte à une bien meilleure résolution puisqu’elle divise 1 V en 65535 valeurs
(sa résolution est de 1/65535 V).
• Sur les CD audio les données sont codées sur 16 bits, Est-ce suffisant ?
Réponse : un orchestre symphonique a potentiellement une dynamique de 120 dB. C’est à dire
qu’avec ce type de musique, on peut passer d’un son limite audible (0 dB) à un son atteignant
le seuil de douleur (120 dB) : 120dB=20log(p max /p min )
Avec un codage sur 16 bits la valeur minimale différente de 0 que l’on peut coder c’est 1 et la
valeur maximale 2 16 -1 : 20 log ((2 16 -1/1)= 96 dB. Donc, indépendamment des limitations que
peut amener la chaîne (amplificateur, enceintes…), on ne peut pas rendre toute la dynamique
d’un orchestre symphonique sur un CD audio. Il existe d’autres supports numériques qui
permettent une dynamique suffisante: par exemple les K7 de type DAT (Digital Audio Tape)
ou encore les DVD codent les données sur 24 bits (dynamique de 144 dB)