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Département SRC - 2i�eme année

COMMENT ÇA FONCTIONNE,

COMMENT C�EST FABRIQUÉ,

COMMENT C�EST UTILISÉ,

ET QU�ARRIVE-T-IL AUX SIGNAUX?

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Table des matières

1 Analyse et codage de la parole 3

2 acquisition : la caméra 4

3 acquisition : les capteurs CCD 5

4 support de stockage : les disques durs 6

5 la restitution : écrans et videoprojecteurs 7

6 Application du codage de canal : les liaisons ADSL, mlkhyfdts etngfshtclj 8

7 Transmission par faisceaux hertziens terrestres 9

8 Support de stockage : les CD-ROM 10

9 Support de stockage : les DVD 11

10 Transmission par �bres optiques 12

11 Application du codage de canal : le GSM / GPRS 13

12 Les traitements du son dans le format MP3 14

13 La compression video dans la norme MPEG2 15

14 La compression video dans la norme MPEG4 16

15 La compression audio dans la norme MPEG1 17

16 Transmission par satellite 18

17 Application du codage de canal : la TNT 19

18 transmission : émetteurs et récepteurs HF 20

19 transmission du son : la norme MIDI 21

20 Transmission : les modems 22

21 La qualité cinématographique 23

2

1 Analyse et codage de la parole

Les points suivants seront traités en se référent entre autres aux ouvrages conseillésdisponibles à la bibliothèque de l�IUT.

Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours de traitements du signal.

1. modèles� les sons de la parole� les di¤érents modèles� le modèle prédictif linéaire

2. analyse� par la transformée de Fourier : spectrogrammes� par ondelettes� analyse cepstrale

3. codage*� principe du codage CELP� pour la bande téléphonique� pour les bandes larges� codage audiovisuel : cohérence audio-video, compression, quati�cation vec-torielle audiovisuelle

4. techniques de reconnaissance vocale

ouvrage conseillé

- analyse, synthèse et codage de la parole, Joseph Mariani

3

2 acquisition : la caméra


Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours d�audiovisuel et de traitements du signal (expliquer leprincipe des algorithmes ou des circuits électroniques qui réalisent ces fonctions).

1. principe de fonctionnement : la conversion du signal image en image numérique

2. les pré-traitements e¤ectués en amont du capteur� notion de température de couleur, les �ltres de couleur, le shutter

3. les pré-traitements e¤ectués en aval du capteur*� le contraste� balance des blancs et balance des blancs automatique� balance des noirs (rappel sur le signal video, la notion de black-burst)� gain / hypergain� ajustement de fréquence de balayage (clear scan)� lissage - skin detail

4. le signal en sortie de camera� composite ou numérique� norme IEEE 1394� identi�cation de la camera : Fire Wire ou i-link

ouvrages conseillés

- Image numérique couleur, Tremeau, Maloigne, Bonton

- Multimedia : les fondamentaux, introduction à la représentation numérique, Roxin,Mercier

- audio et video numériques, principes et applications, Luther.

4

3 acquisition : les capteurs CCD


Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours d�audiovisuel et de traitements du signal.

1. les traitements du signal� la conversion photons-courant� la numérisation*

2. fabrication, di¤érents types de capteurs (mono ou tri-CCD)

3. caractéristiques techniques et critères de qualité*� surface du capteur,� résolutions� traitements additionnels (surfaçage, cloisonnement)� le capteur 16/9� le capteur HD

4. l�environnement matériel� description de la chaîne du caméscope : optique, capteur, supports d�enre-gistrements

� critères de choix en vue de l�optimisation de la chaîne

5. applications et contraintes d�utilisation� photonumérique� video


- Image numérique couleur, Tremeau, Maloigne, Bonton

- Multimedia : les fondamentaux, introduction à la représentation numérique, Roxin,Mercier.

5

4 support de stockage : les disques durs


Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes cor-respondants abordés en cours d�architecture des ordinateurs et de traitements dusignal.

1. principe de fonctionnement� di¤érentes technologies,� modes et formats d�enregistrements,*

2. caractéristiques techniques� capacités de stockage,*� densités,*� vitesse de rotation,� temps d�accès,� taux de transfert,� facteur d�entrelacement,*� MTBF

3. interfaces� rôle,� diférents types et normes : avantages inconvénients et utilisation

4. les technologies RAID (en quelques mots)

ouvrage conseillé

- Technologie des ordinateurs et des réseaux, Pierre-Alain Goupille.

6

5 la restitution : écrans et videoprojecteurs



1. notions de base sur la restitution des images� principe� modèles colorimétriques� gamme et palettes de couleurs� images bitmap*� images vectorielles*

2. étude comparative des di¤érents procédés : tubes cathodiques, écrans LCD,écrans plasma, videoprojecteurs, écrans plein jour� technologie*,� principe de restitution*� contraintes d�utilisation

ouvrage conseillé


- techniques de l�ingénieur E6650, E5655, E5660

7

6 Application du codage de canal : les liaisonsADSL, mlkhyfdts et ngfshtclj

Les points suivants seront traités en se référant entre autres aux ouvrages conseillésdisponibles à la bibliothèque de l�IUT.


1. Principe d�une liaison ADSL, les applications, les di¤érents types d�échanges.

2. Les modulations et les codages utilisés*

(a) codage 2B1Q

(b) modulation DMT

(c) décodage de Viterbi

(d) algorithme de correction Reed-Solomon

3. Les technonogies ADSLADL, ADSL, HDSH, SDSL, VDSL, G.SHDSL� sign�cation� codage� débit� distance maximale� mode de fonctionnement� applications

Ouvrages conseillés

- Communication audiovisuelle, Edouard Rivier,

- principes et technologie des télécoms, Pierre Leroy.

8

7 Transmission par faisceaux hertziens terrestres


Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours de traitements du signal et d�électronique.

1. la propagation des ondes rayonnées dans l�atmosphère� principe� les ondes radioélectriques : spectres des fréquences, régles d�a¤ectation� l�atmosphère : conditions de propagation (réfraction, di¤raction), ellipsoïdede Fresnel

2. Les équipements� schéma d�une liaison hertzienne� émetteurs et récepteurs : principaux traitements réalisés*� antennes*� dé�nition : lien taille-lonqueur d�onde, transformation du signal en OEM� principales caractéristiques : gain, impédance, polarisation, directivité,bande passante, diagramme de rayonnement, a¤aiblissement

� di¤érents types d�antennes� guides d�onde*

3. faisceaux hertziens analogiques et numériques : principales caractéristiques etapplications*


- principes et technologie des télécoms, Pierre Leroy,

- Communication audiovisuelle, Edouard Rivier

- techniques de l�ingénieur, E7520 et E7040.

9

8 Support de stockage : les CD-ROM


Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours de traitements du signal.Préciser pour le codage les opérations non destructrices et les opérations des-

tructrices.

1. historique et dé�nition

2. la structure physique

(a) description, géographie (CAV, CLV, QAV, MCAV)

(b) fabrication

(c) principales caractéristiques physiques

3. la structure informatique*

(a) principe de l�enregistrement (gravage) et de la lecture, dé�nition des dif-férentes zones,

(b) le codage du signal : numérisation, correction des erreurs, modulation

(c) les principales caractéristiques : signaux supportés, capacité, protection,débit

4. question* : en quoi consiste la transformation des �chiers .cda en .wav (struc-ture des �chiers audio cda et wav) ?


- techniques de l�ingénieur, E5447 et E5450.

10

9 Support de stockage : les DVD

Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours de traitements du signal et d�audiovisuel.

Préciser pour le codage les opérations non destructrices et les opérations des-tructrices.

1. historique et dé�nition

2. la structure physique

(a) description

(b) fabrication des supports vierges (simple couche, double couche)

(c) principales caractéristiques physiques

3. la structure informatique

(a) , principe de l�enregistrement (gravage et pressage) et de la lecture, dé�-nition des di¤érentes zones

(b) codecs*décrire les codecs utilisés en précisant leurs caractéristiques ainsi que latechnique de multiplexage utilisée pour l�association audio-video. Don-ner les principaux formats de �chiers en précisant dans chaque cas lesopérations subies par les signaux audio-video.

(c) principes de l�authoring DVD : menu, langues, sous-titres

(d) autres caractéristiques : capacité, protection, adaptation aux di¤érentsformats de TV

4. les di¤érents DVD : video, audio, ROM, R, RAM, RW ...

5. comparaison avec d�autres supports numériques : DV, DVCAM, DVPRO, XD-CAM, BETACAM numériquecomparer en particulier la qualité de l�image et du son celon les supports(résolution, pertes).

6. question : en quoi consiste la transformation des �chiers .cda en .wav et réci-proquement ?

11

10 Transmission par �bres optiques


Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours de traitement du signal et d�électonique.

1. principe de la propagation du signal� les lois de Descartes� les di¤érents éléments d�une liaison point à point sur �bres optiques

2. Les di¤érents types de �bres optiques et leurs principales caractéristiques*� bande passante,� réponses fréquentielles,� dispersions,� pertes : de courbure, par absorption, par di¤usion de Rayleigh

3. le multiplexage en longueur d�onde*� principe et avantage� les di¤érents types de multiplexeurs en longueur d�onde et leur technologie

4. systèmes à ampli�cation optique

5. principales applicationscaractériser en particulier les famillles de liaisons numériques en fonction desfenêtres de longueur d�onde et des débits utilisés




- techniques de l�ingénieur E7370, E7440, E7555.

12

11 Application du codage de canal : le GSM /GPRS


Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours de réseaux et de traitement du signal.

1. Généralités sur la communication avec les mobiles

(a) particularités de la propagation (l�e¤et Doppler)

(b) principaux systèmes de communication : fréquences, modulations, fonc-tionnement, applications

2. Le GSM / GPRS

(a) organisation, architecture

(b) principe de fonctionnement du réseau cellulaire* : mécanisme de trans-mission, couverture, gestion de l�itinérance et de la sécurité

(c) les traitements de signaux*� les protocoles mode circuit et mode paquet� le codeur de parole RPE-LTP� la modulation GMSK� le multiplex TDMA



- principes et technologie des télécoms, Pierre Leroy

- techniques de l�ingénieur E7360.

13

12 Les traitements du son dans le format MP3


Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours de traitements du signal.Préciser en particulier les opérations non destructrices et les opérations destruc-

trices.

1. Dé�nition de la couche III du codec MPEG1-audio� la qualité sonore concernée� le format sonore multicanal� structure générale du codec� la norme

2. les principaux algorithmes et outils de codage utilisés*� le banc de �ltres hybride commuté� la MDCT� la quanti�cation� le codage de Hu¤man pour le standard MP3

3. performances - faiblesse - extensions -applications� les taux de compression comparés à d�autres formats audio� le MP4� les lecteurs MP3

Ouvrage conseillé


- techniques de l�ingénieur TE5360.

14

13 La compression video dans la norme MPEG2


Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours de traitements du signal.Préciser en particulier avec soin les opérations non destructrices et les opérations

destructrices.

1. Structure des données videola hierarchie, la syntaxe et la sémantique du �ux video

2. Le processus de codage*

(a) la DCT : dé�nition mathématique, nombre de bits de codage et dyna-mique des coe¢ cients

(b) la quanti�cation

(c) la mise en ordre zig-zag

(d) le codage VLC

(e) la régulation de débit

(f) le décodage

3. les extensions graduelles et leurs applications spatiale, temporelle, SNR, parpartitionnement



- techniques de l�ingénieur TE 5360,

- analyse et traitement des signaux, méthodes et applications au son et à l�image,Tisserand - Pautex - Schweitzer.

15

14 La compression video dans la norme MPEG4


Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours de traitements du signal.Préciser en particulier avec soin les opérations non destructrices et les opérations

destructrices.

1. Présentation de la norme

(a) représentation et description des objets media

(b) multiplexage et synchronisation des données associées

(c) l�interaction avec les objets media

2. Le codage des objets video

(a) la hierarchie des objets video

(b) l�animation des visages*

(c) la représentation maillée 2D

(d) les algorithmes et outils de codage utilisés*� les noyaux VLBV et HBV : donner les principales fonctions de base ducodeur MPEG4

� le codage du contenu : expliquer en particulier la compensation demouvement globale par utilisation des fantômes

� le codage des textures et des images �xes (algorithme zero-tree basésur l�utilisation d�ondelettes)

Ouvrage conseillé



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15 La compression audio dans la norme MPEG1


Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours de traitements du signal.Préciser en particulier les opérations non destructrices et les opérations destruc-

trices.

1. La transformation en sous-bandes (SB)

(a) principe et équivalence avec la transformée en ondelettes

(b) intérêt

(c) principales utilisations

2. Le codec MUSICAM

(a) dé�nition d�un codeur perceptuel

(b) principe du codec MUSICAM

3. application : la norme MPEG1 audio layers I et II*

(a) la qualité sonore concernée

(b) le format sonore multicanal

(c) fréquences d�échantillonnage, débits

(d) le banc de �ltres

(e) règle d�allocation des bits, quati�cation, décimation



- techniques de l�ingénieur TE 5360

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16 Transmission par satellite


Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours de traitements du signal et d�électronique.

1. historique, dé�nition et principe de fonctionnement de la transmission

2. Les di¤érents types de satellites et les applications associéesorbites, couverture (normes) et missions correspondantes

3. caractéristiques de la liaison*� caractéristiques des antennes, émetteurs et récepteurs associés (diagrammede rayonnement, gain, PIRE)

� caractéristiques de la propagation des ondes : atténuations, perturbations,brouillage, répéteurs

4. questions

(a) comment est assuré l�asservissement de l�antenne au satellite ?

(b) comment sont assurés la mise en orbite et le maintien sur l�orbite ?




- techniques de l�ingénieur E6160, E7560 et E7590.

18

17 Application du codage de canal : la TNT



1. Résumé des techniques de compression (image et son) utilisées

2. Le procédé COFDM*

(a) l�e¤et Doppler

(b) schéma de principe

(c) le codage convolutif

(d) le multiplexage temporel

(e) lemultiplexage fréquentiel

(f) la modulation OFDM (principe, réalisation, suppression de l�e¤et Dop-pler)

(g) l�algorithme de décodage de Viterbi

3. Les di¤érents modes de transmission de la TV numériqueDVB-T, DVB-S, DVB-C.Préciser pour chaque canal :� les bandes, modulations et débits utilisés� les normes et les algorithmes de traitement utilisés.



- Communication audiovisuelle, Edouard Rivier.

19

18 transmission : émetteurs et récepteurs HF



1. caractéristiques d�un canal HF� la propagation des ondes dans la gamme HF� le bruit� l�évanouissement� la distorsion� la densité d�occupation

2. émetteurs - récepteurs HF *� architecture et principe de fonctionnement� di¤érents étages de fréquences� di¤érents étages de puissances� émetteurs-récepteurs HF numériques� les émetteurs et les récepteurs audio, les émetteurs et les récepteurs video

3. les antennes HF : description, dispositif d�adaptation

4. les contraintes d�utilisation : les obstacles, la réglementation, les tableaux defréquence et le CSA*

5. applications� le microphone HF reportage� l�installation d�un émetteur hertzien video à courte distance pour une re-transmission sur un site distant

ouvrage conseillé

- techniques de l�ingénieur E6230

20

19 transmission du son : la norme MIDI


1. description de la norme générale MIDI� protocole matériel,� protocole logiciel,*

2. le language MIDI� principe du codage des di¤érentes informations du son musical*,� structure des �chiers .MID, poids� enregistrement en temps réel*� lecture et décodage par l�expandeur ou par la carte son

3. applications et performances� communication avec samplers, expandeurs, synthétiseurs, ordinateurs� optimisation de la qualité de restitution (choix du matériel amont et aval)

4. extensions : yamahaXG, rolandGS, edirol native, GM2

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20 Transmission : les modems


Les points techniques (*) seront détaillés avec soin et reliés aux thèmes corres-pondants abordés en cours d�électronique, de réseaux et de traitements du signal.

1. principe technologie et applications : quels types de signaux, quel environne-ment matériel pour quelles applications

2. architecture d�une liaison par modem*� décrire brièvement le principe de regénération du signal (�ltrage, égalisation,récupération d�horloge par PLL) et la récupération de la porteuse par PLL

� modulations utilisées� les di¤érents modessimplex, semi-duplex, duplex simultané

3. la compression (algorithme LZ)* et les proptocoles de correction d�erreurs*

4. les normes et principaux standards CCITT, compatibilités

5. exemples : modems vocaux, DSL, câble


- Transmission de l�information, Fraisse, Protière, Marty-Dessus

- Technologie des ordinateurs et des réseaux, Pierre-Alain Goupille



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21 La qualité cinématographique


Comparer pour chaque point les performances nécessaires en salle de cinéma eten home cinema.

1. le matériel� la restitution du son� la restitution de l�image� le stockage (magnétique et optique)� la lecture (magnétique et optique)

2. les traitements des signaux audio et video*

(a) le stockage� formats des signaux audio et video sur chaque support� compatibilités entre supports et conversions de formats� compressions admissibles

(b) la lecture� principes� distorsions pertes et bruits : causes et moyens de correction

3. question : la lecture par PC, quels inconvénients par rapport à l�utilisationd�un lecteur DVD?

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dØpartement src - 2i eme annØe · pondants abordØs en cours d™audiovisuel et de traitements du...

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