Les caractéristiques d'un home cinema

Merci !

Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Transmettre et stocker de l'information
Type : Sujet complet | Année : 2016 | Académie : Antilles, Guyane


Antilles, Guyane • Juin 2016

Exercice 3 • 5 points • 50 min

Les caractéristiques d’un home cinéma

Les thèmes clés

Transmettre et stocker l’information

Caractéristiques et propriétés des ondes

 

Depuis une vingtaine d’années, les systèmes home cinéma sont de plus en plus utilisés à domicile. L’objectif est de reproduire le plus fidèlement possible l’image et le son du cinéma à la maison. Le choix pour le consommateur est parfois difficile, perdu au milieu de sigles et autres arguments commerciaux : HD, full HD, UHD, 4K, OLED, LCD, son 2.0, 5.1, TV connectée, etc.

Dans cet exercice, on se propose d’étudier les principales caractéristiques d’un home cinéma.

pchT_1606_04_02C_01bis

ph © archideaphoto/iStock

1. l’installation sonore 10 min

Les cinémas ont été les premiers à être équipés de sons multicanaux afin d’offrir une spatialisation des effets sonores (le son vient alors de toutes les directions).

document 1 Caractéristiques d’une installation sonore 5.1

Un équipement 5.1 signifie que « 5 » haut-parleurs (enceintes) sont utilisés pour retranscrire les voix, les musiques et les effets sonores (alimentés par 5 signaux différents) et que « 1 » caisson de graves est utilisé pour retranscrire les sons très graves (explosions dans un film par exemple).

Les enceintes sont disposées comme sur le schéma ci-après. Le caisson de graves (subwoofer) peut être placé n’importe où.

pchT_1606_04_02C_01

D’après https://www.bienchoisirmonelectromenager.com/

document 2 Niveaux sonores restitués par les enceintes avant, arrière et par le subwoofer

pchT_1606_04_02C_02

D’après https://forumhardware.fr

document 3 Échelle des niveaux sonores

pchT_1606_04_02C_03

L’intensité sonore de référence pour le calcul d’un niveau sonore vaut :

I0 = 1,0 × 10–12 W · m–2

D’après https://www.pass-santejeunes-bourgogne.org/

1 À quelle grandeur physique est liée la hauteur d’un son ? (0,25 point)

2 Laquelle des trois courbes représentées dans le document 2 correspond au caisson de graves ? Justifier. (0,25 point)

3 Un technicien souhaite calibrer correctement une installation home cinéma. Équipé d’un sonomètre, il se place sur le canapé. À l’aide de la télécommande, il déclenche un son sur l’enceinte centrale uniquement et règle son niveau sonore pour que le sonomètre indique 70 dB. Il répète l’opération pour chacune des quatre autres enceintes. L’installation est alors parfaitement équilibrée.

Pour finaliser ses réglages, il met en marche simultanément les cinq enceintes (le caisson de graves restant éteint). Le son produit présente-t-il un danger pour l’audition du technicien ? (0,5 point)

2. la télécommande 10 min

Pour piloter les différents appareils d’un home cinéma, on utilise une ou plusieurs télécommandes équipées de diodes qui émettent des ondes électromagnétiques dans l’infrarouge.

document 4 Notice technique de la diode de la télécommande

Modèle LTE5228A

pchT_1606_04_02C_04

Angle d’ouverture

40°

Tension

1,2 V

Fréquence émise

3,10 × 1014 Hz

Intensité lumineuse

5 mW/Sr

Dimension de l’optique

5 mm

document 5 Signal émis par la télécommande

pchT_1606_04_02C_05

Donnée

La valeur de la célérité de la lumière dans le vide est supposée être connue du candidat.

1 Définir ce qu’est une onde progressive. (0,25 point)

2 Quelle est la principale différence entre une onde mécanique et une onde électromagnétique ? (0,25 point)

3 Justifier, à l’aide des documents 4 et 5 fournis, que le rayonnement émis par la télécommande correspond bien à un rayonnement infrarouge. (0,25 point)

4 Le signal émis par la télécommande est-il de nature analogique ou numérique ? Justifier. (0,25 point)

3. définition de l’image 20 min

La taille moyenne des écrans de télévision n’a cessé de progresser. À la fin du xxe siècle, les plus grosses télévisions à tube cathodique avaient un écran mesurant 92 cm de diagonale.

Depuis l’arrivée des écrans plats (à technologie plasma, LCD ou actuellement OLED), cette diagonale peut atteindre plusieurs mètres.

document 6 Caractéristiques d’un écran numérique

Les deux principales caractéristiques d’une télévision sont la taille et la définition de son écran.

Commercialement, on utilise la diagonale de l’écran (exprimée en cm ou en pouce) pour mesurer et comparer la taille des écrans de télévision.

Quant à la définition de l’écran, qui correspond au nombre total de pixels qui le composent, elle dépend des normes instaurées par les fabricants : SD, HD, Full HD et à présent Ultra HD (UHD) parfois appelé à tort « écran 4K » (la 4K étant une norme issue du cinéma). Chacune de ces normes correspond à un nombre bien déterminé de pixels sur la largeur et la hauteur de l’écran.

Normes des définitions d’écran

Normes commerciales

Nombre de pixels

en largeur

Nombre de pixels

en hauteur

Distance minimale du spectateur à l’écran

SD

720

576

4,5 × la diagonale

HD

1 280

720

3,9 × la diagonale

Full HD

1 920

1 080

2,6 × la diagonale

UHD

3 840

2 160

1,3 × la diagonale

Le codage RVB

Le codage RVB consiste à représenter les couleurs à partir de trois couleurs de base : le rouge, le vert et le bleu. Chaque pixel est codé sur 3 octets, un par composante de couleur.

Données

1 octet = 8 bits

1 pouce = 2,54 cm

Multiples de l’octet

1 ko

1 Mo

1 Go

1 To

Conversion en octet

103

106

109

1012

1 Un client décide d’acheter une télévision de 65 pouces de diagonale et de placer son canapé à environ 2,50 m de la TV.

Si l’achat d’une TV UHD est retenu, les conditions d’utilisation recommandées par le constructeur sont-elles respectées ? (0,25 point)

2 Si le téléspectateur s’approche de l’écran, quel défaut apparaîtra sur l’image ? (0,25 point)

3 Calculer la définition de l’écran de la TV UHD. (0,25 point)

4 Calculer le nombre de couleurs différentes que peut générer un pixel de l’écran. (0,25 point)

5 Vérifier que la taille d’une image au format UHD est d’environ 25 Mo. (0,25 point)

6 Un film d’une durée de 1 h 30 est numérisé au format UHD. Il est composé de 25 images par seconde et le fichier audio attaché au film est de 10 Go.

Montrer que le fichier de ce film ne peut théoriquement pas tenir sur un seul Blu-ray (double couche) de capacité totale 50 Go. (0,5 point)

4. téléchargement du film en streaming 
par internet 10 min

On peut visionner les films au format UHD en streaming (lecture d’un flux vidéo à mesure de sa diffusion, ne nécessitant pas le téléchargement). Ce service est directement accessible depuis les TV connectées à Internet ou les appareils mobiles. Cependant, pour « streamer » au format UHD, il faut un débit minimum d’au moins 25 Mbit · s–1 pour un visionnage confortable (sans saccades).

Débits moyens des différents modes de transmission de l’information

Téléphonie mobile (propagation hertzienne)

Internet à domicile

Modes

3G+

H+

4G

ADSL

Fibre optique

Débit (Mbit · s–1)

3,6

5

40

20

100

La compression de données

La compression de données ou codage de source est l’opération informatique consistant à transformer une suite de bits A en une suite de bits B plus courte pouvant restituer les mêmes informations en utilisant un algorithme particulier.

1 Parmi les modes de transmission évoqués dans les documents à disposition, quels sont ceux qui mettent en œuvre une propagation guidée ? (0,25 point)

2 Quel est le mode de transmission à privilégier si on souhaite « streamer » un film au format UHD sur un home cinéma ? Argumenter votre réponse. (0,25 point)

3 Montrer que les débits actuels ne permettent pas de regarder en streaming un film UHD de 3,385 To et d’une durée de 1 h 30 sans compression d’images. (0,50 point)

4 Pourquoi est-il nécessaire de compresser les fichiers lors de leur transmission ? (0,25 point)

Les clés du sujet

Partie 1

3 L’intensité sonore des cinq enceintes vaut cinq fois celle d’une seule. Calculez l’intensité d’une seule enceinte puis multipliez-la par cinq et calculez enfin le niveau sonore correspondant.

Partie 2

2 Pensez aux milieux de propagation des deux types d’onde.

3 Calculez la longueur d’onde de la lumière émise par la diode.

Partie 3

1 Convertissez en mètre la longueur de la diagonale.

4 Pour n bits, on peut coder 2n valeurs différentes.

Partie 4

3 Calculez le débit (bits par seconde) nécessaire pour transmettre le film en streaming : nombre de bits du filmdurée du film