La télévision numérique : émission, transmission et réception. Bac S Amérique du nord 2016.

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La haute définition HD et l'ultra haute définition ( ultra HD).
La HD, actuellement diffusée sur la TNT est une HD dite entrelacée, au format HD 1080i / 25 : l'image est constituée de 1080 lignes de 1920 pixels chacune, et le flux vidéo [...] est équivalent à 25 images par seconde. La TNT classique a une résolution de 480 lignes de 720 pixels chacune.
Dans le format HD dit progressif, aussi appelé HD 1080p / 50, ce sont 50 images complètes par seconde qui sont transmises dans le flux vidéo. C'est ce format qui est utlisé sur les disques Blu-Ray par exemple. Selon les experts, ce format permet d'obtenir une meilleure qualité perçue de la vidéo, notamment pour les scènes rapides et le sport. La  HD 1080p / 50 pourrait devenir la norme à terme. En effet, certains estiment que la HD entrelacée 1080i /25 n'est qu'un format de transition en attendant la migration complète de la chaine de production  et de diffusion vers la HD 1080p /50. Toutefois sa diffusion nécessite plus de débit.
D'après CSA Rapport sur l'avenir de la plateforme TNT, janvier 2013.
Extrait d'une notice de câble coaxial pur relier une antenne à une télévision.
Câble antenne TV 17VATC classe A :
câble coaxial de 100 m utilisable pour la réception TV.
Haut niveau de bindage qui le protège très efficassement contre les parasites et interférences électromagnétiques.
Atténuation a = 0,17 dB m-1 pour une fréquence de 800 MHz lors du raccordement de l'antenne ou de la parabole au récepteur.
Données :
célérité de la lumière dans l'air ou dans le vide : c = 3,00 108 m/s.
Atténuation en dB d'un signal de puissance P à travers une chaîne de transmission :
AdB = 10 log ( Pentrée / P sortie).
Coefficient d'atténuation ( en dB m-1) pour une fibre de longueur L : a = AdB /L
Octet: 1 octet = 8 bits.
Absorption des fréquences par l'atmosphère terrestre ( image  de la Nasa ).




1. Propagation des ondes radio.
1.1. On considère la transmission d'une information par un signal de fréquence 800 MHz. Justifier le choix de cette fréquence.
l = c / f = 3,00 108 / (800 106)=0,375 m.
L'atmosphère terrestre n'absorbe pas cette fréquence.
 1.2. On constate que la réception reste possible même si l'émetteur relais n'est pas visible pour un observateur situé au niveau de l'antenne réceptrice. Expliquer comment cela est possible et justifier en faisant intervenir les dimensions des ouvertures des maisons.
Les dimensions des ouvertures des maisons sont de l'ordre du mètre, c'est à dire du même ordre de grandeur que la longueur d'onde du signal transmis à la fréquence de 800 MHz.  Ces ouvertures diffractent fortement le signal transmis.
1. 3. Les chaînes de télévision émises par une antenne relais sont reçues en quasi-simultanéité par tous les récepteurs situés à moins de 50 km de cette antenne. Vérifier cette affirmation en explicitant le raisonnement suivi.
Temps mis par le signal électromagnétique pour parcourir 50 km :
Dt = 50 103 / (3 108)= 1,7 10-4 s = 0,17 ms.
Un récepteur situé à 50 km de l'antenne relais reçoit le signal transmis 0,17 ms plus tard qu'un récepteur très proche de l'antenne. C'est quasi-simultané.









2. Atténuation du signal.
2 .1 Attribuer chacun des deux schémas (a) et (b) ci-dessous à un signal analogique et à un signal numérique. Justifier.

Un signal analogique est continu, toutes les valeurs sont possibles.
Un signal numérique est discontinu, seul un petit nombre de valeurs est possible.
 2 .2 On considère qu'au-dessus d'une puissance de 20 nW reçue par le téléviseur, l'image affichée peut être considérée comme satisfaisante. l'antenne est reliée au téléviseur par un câble coaxial 17VATC de classe A.
Déterminer à quelle distance maximale de l'antenne d'une maison, un téléviseur peut-il se trouver si l'antenne reçoit un signal de puissance de 100 nW à 800 MHz.
AdB = 10 log ( Pentrée / P sortie) = 10 log( 100 / 20) = 6,99 ~7,0 dB.
L = AdB / a = 6,99 / 017 ~41 m.
3. Débit et transmission d'une chaîne HD.
L'affichage d'une couleur, pour un pixel d'un écran, fait intervenir les trois couleurs primaires : codage RVB ( Rouge, Vert, Bleu). On suppose que ce codage utilise 3 octets pour chacun des pixels. Par exemple, le codage d'un pixel rouge est ( 255, 0, 0).
 3.1 Donner, en le justifiant, le codage d'un pixel noir et celui d'un pixel blanc.
Pixel noir, absence des trois couleurs primaires, donc (0, 0, 0)..
Pixel blanc, présence des trois couleurs primaires avec la même intensité : (255, 255, 255).
3.2. Déterminer le débit nécessaire pour transmettre les images d'une chaîne de télévision haute définition HD 1080p /50 en bits par seconde, puis en Gigabits par seconde.
50 images par seconde ; chaque image est constituée de 1080 lignes de 1920 pixels chacune :
Nombre de pixels par seconde : 50 * 1080 *1920 =1,037 108 pixels s-1.
Trois octets sont utilisés pour chaque pixel ; nombre d'octets par seconde : 3*1,037 108 = 3,11 108 octets s-1.
Débit en bits s-1 : 8*3,11 108 ~2,5 109 bits s-1 ou  2,5 Gbit s-1.
3.. Préciser quelle technique permet d'envoyer trois chaînes HD sur un canal de 24 Mbits s-1 alors que ceci ne semble pas suffire pour une seule chaîne.
La technique de compression des images permet de réduire considérablement leur "poids" en octets.

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