G. Les périphériques d'entrée

G.                  LES PÉRIPHÉRIQUES D'ENTRÉE

Ils permettent d'entrer des données dans l'ordinateur.

1.            LE CLAVIER

Le clavier est le périphérique d'entrée le plus courant.
Le modèle standard est en France le clavier azerty 105 touches avec pavé de flèches et pavé numérique séparés. Il est connecté à l'unité centrale par une prise type din (carte baby at) ou mini-din (carte atx) ou le plus souvent usb ; lorsqu'on est amené à intervenir sur des ordinateurs de marques différentes.

2.            LA SOURIS

La souris est l'unité d'entrée la plus conviviale.
Elle est indispensable pour tout ce qui est mise en forme.
Elle se présente sous la forme d'une petite boîte avec une bille en dessous et deux (ou trois) touches sur le dessus et éventuellement sur les côtés. Le curseur se déplace parallèlement au mouvement de la souris.
Selon le type de souris et d'ordinateur, elle va se connecter le plus souvent sur un port usb. Elle a été mécanique puis optique et maintenant laser, avec ou sans fil.

a)   LA SOURIS MÉCANIQUE

Une boule de caoutchouc, ou d'acier recouvert de caoutchouc, sous la souris, tourne selon le même mouvement que la souris ; cette boule entraîne par friction deux rouleaux qui la touchent en deux points.

Un des rouleaux obéit aux déplacements verticaux ; le second, perpendiculaire au premier, gère les mouvements horizontaux ; chaque rouleau communique ses rotations à un petit disque appelé encodeur, par l'intermédiaire d'un axe. Sur le pourtour de chaque encodeur se trouvent de minuscules points de contact métalliques.

Des lamelles métalliques complètent le système et effleurent les points de contact lorsqu'ils tournent. Chaque fois qu'une lamelle touche un point, il en résulte un signal électrique ; le nombre de signaux indique avec combien de points les lamelles sont entrées en contact. Plus il y a de signaux, plus ample a été le déplacement de la souris. Les signaux sont transmis à l'ordinateur jusqu'au driver de contrôle de la souris ; celui-ci traduit le nombre, la combinaison et la fréquence des signaux délivrés par les deux encodeurs en facteurs de distance, direction et vitesse, nécessaires au déplacement du curseur à l'écran.

b)  LA SOURIS OPTIQUE

Une diode lumineuse rouge projette de la lumière sur la surface. Parallèlement, une caméra simplifiée prend un cliché de la surface à une fréquence régulière. Ces images sont ensuite réceptionnées par un capteur qui comme en photo numérique est capable de traiter un certain nombre de pixels pour restituer l’image sous forme numérique à l’électronique. La puce compare ensuite les images numériques entre elles et grâce aux différences enregistrées, calcule le déplacement de la souris. Jusqu’à aujourd’hui, deux valeurs étaient communément admises pour qualifier les performances du capteur. Il s’agit d’une part du nombre d’images prises et analysées par seconde et d’autre part de la résolution soit le nombre de prises de vues possibles sur une distance donnée. Le premier facteur se comprend aisément : plus il y a de mesures dans un temps imparti, meilleur sera la réactivité et la précision. Pour la résolution, c’est plus compliqué. Exprimée par les constructeurs en dpi ou ppp en français (points par pouce), il s’agit en réalité de cpi (count per inch) ou encore le nombre de mesures effectuées sur une distance d’un pouce soit 2,54 cm. La résolution influe sur deux facteurs physiques. En augmentant, elle améliore la précision puisqu'il y a plus de mesures pour une distance donnée mais d’autre part, la souris parcourt aussi moins de distance physique. Ce corollaire est intéressant pour les hautes résolutions à l’écran, puisqu’il faudra moins de déplacement manuel pour parvenir d’un angle de l’écran à l’autre.

c)   LA SOURIS LASER

La del de la souris optique est remplacée par un petit laser, ainsi la source de lumière est plus intense et plus ciblée, permettant d'obtenir un meilleur cliché de la surface ; Une matrice cmos (Complementary Metal Oxide Semiconductor qui est en fait un capteur basé sur l’effet photoélectrique) 30x30 pixels permettant des captures jusqu'à 6400 images par seconde.

d)  LA SOURIS BLUETRACK

Développée par les laboratoires Microsoft, cette technologie remplace l'illumination au laser des souris actuelles par un faisceau lumineux plus large dans le but d'éclairer la surface de glisse de manière plus importante. En élargissant le faisceau, les rebonds de la lumière sur la surface seront plus nombreux, particulièrement si la surface en question contient des aspérités. Un faisceau à led bleue offre un meilleur contraste avec un bruit nettement moindre pour un suivi des mouvements aussi précis que possible ; de plus, l'illumination bleue serait moins sensible aux poussières que les illuminations laser traditionnelles. L'intensité lumineuse est la même sur toute la largeur du faisceau afin d'éviter d'avoir des zones plus lumineuses que d'autres.

source Microsoft

3.            LE SCANNER

Le scanner est un périphérique d'entrée souvent utilisé ;  il permet :

• de convertir une photo ou une image en fichier-image, utilisable et modifiable par l'ordinateur
• de convertir un document papier, sur lequel figure du texte, en fichier image, au sein duquel un logiciel d'ocr (optical character recognition) est à même de reconnaître les différentes lettres et donc de le transformer en un fichier texte exploitable dans un traitement de texte.

a)   TYPES DE SCANNERS

Il existe plusieurs types de scanner dont les plus courants sont :

• Le scanner à plat

La source lumineuse est mobile et balaye la plaque de verre sur laquelle est posé l'original. Un miroir se déplace avec elle et se charge "d'envoyer" le résultat à un bloc fixe généralement composé d'un autre miroir et du circuit ccd. Inconvénient, la lumière traverse deux fois le verre (légère perte de luminosité), mais surtout, l'image est obtenue par réflexion de la lumière sur l'original. De ceci résulte une très grande perte de lumière et surtout de contraste.

 

 

• le scanner à tambour

Le rayon de lumière traverse le document (transparent) qui est lui-même monté sur un cylindre de verre rotatif. Un jeu de miroirs assez simple permet d'atteindre trois capteurs photosensibles, un par composante de la lumière

b)  TYPE DE CONNEXION

Le type de connexion conseillée pour un scanner est une connexion scsi ou usb; Il faut éviter toutes les interfaces propriétaires.

c)   RÉSOLUTION

La résolution (exprimée en points par pouce) est le 1er critère pour choisir un scanner. Distinguer:

• la résolution réelle (ou optique) est ce que le scanner voit réellement ; une résolution de 600 x 600 ppp (points par pouce) signifie que, sur un carré d'un pouce de coté (645 mm2 environ), l'appareil distingue 360 000 points différents. Plus la résolution est élevée, plus le résultat est précis.
• la résolution par interpolation permet d'améliorer artificiellement l'acuité du scanner ; il s'agit d'un procédé logiciel pour calculer les points intermédiaires et augmenter la résolution.

d)  MODE D'ACQUISITION DES DONNÉES

Le mode d'acquisition des données (ou de numérisation) désigne le nombre de bits affecté à la représentation d'un point ; plus ce nombre est élevé, mieux le scanner sera capable de reconnaître les couleurs. Ainsi, une acquisition en mode binaire (sur 2 bits) permet de coder le noir et blanc. Pour les scanners à plat, le mode d'acquisition peut être sur 24 bits (16,7 millions de couleurs), 32 bits, (1 milliard de couleurs) ou 64 bits (68 milliards de couleurs).

e)  RAPIDITÉ

Le scanner travaille maintenant le plus souvent en une seule passe :

• En une passe, toutes les opérations de reconnaissance s'effectuent en une seule fois
• En plusieurs passes, (souvent trois --> une passe par couleur primaire : bleu, rouge, vert) se posent les problèmes de calage des images générées et de rapidité.

f)    COMPATIBILITÉ

Le fichier-image généré par le scanner doit être reconnu dans son format (le plus souvent JPEG) par les logiciels de traitement d'image du marché ; pour cela, le scanner est compatible twain (standard développé par aldus, caere, kodak, logitech et hp).

4.            LE MICROPHONE / LA CARTE SON

Le traitement du son fait partie intégrante des fonctionnalités d'un micro ; aussi bien la reconnaissance vocale qui va permettre de donner des ordres à l'ordinateur ou de dicter du texte à un traitement de texte que la synthèse vocale qui va permettre à l'ordinateur de lire un texte.

a)   ENREGISTREMENT DU SON

Un signal sonore est un signal analogique visible sous une forme sinusoïdale ; or, en numérique, on utilise des bit (0 ou 1) pour stocker l'information. Lorsque l'on enregistre du son, il faut trouver le moyen de le convertir d'une source analogique en numérique.
Plus la fréquence d'échantillonnage est élevée, plus on diminue l'intervalle de temps entre deux "prises de valeur", et donc plus la précision est grande. A chaque période il va donc falloir récupérer la "valeur de la courbe", c'est là que l'on va parler de son "24 bit" par exemple. Quand on parle de son "24 bit" il s'agit en fait du niveau de précision avec laquelle on va lire la courbe. On regarde donc la "hauteur" de la courbe et on la  convertit en nombre stocké sur un nombre de bit défini.

En effet, si nous stockons par exemple ce nombre sur 1 bit, il n'y a que 0 ou 1 comme possibilités (en gros si la courbe est en dessous de l'axe des abscisses on utilisera 0 et sinon 1). Le son ne ressemblera donc à rien car la précision utilisée est bien trop faible. Il faut donc augmenter la précision verticale (la fréquence d'échantillonnage augmentant la précision horizontale). On pourra donc par exemple coder la hauteur en 16 bit ce qui permet 65536 valeurs possibles (2^16). En 24 bits on peut coder 16777216 valeurs différentes, ce qui permet d'avoir une précision plus grande.

b)  CARACTÉRISTIQUES

Aujourd'hui, une carte son standard possède une sortie stéréo au format mini jack, une entrée ligne stéréo ainsi qu'une prise micro. Ce type de carte sera suffisant pour une utilisation bureautique, ou bien encore surfer sur Internet et écouter un peu de musique occasionnellement. D'autres cartes offrent le double stéréo. Sous Windows, cela n'a que peu d'intérêt, on pourra simplement brancher deux paires d'enceintes. Par contre, dans les jeux vidéo ou même dans les dvd Vidéo, chaque voix pourra être gérée indépendamment si le logiciel le permet.
Enfin les cartes sons 5.1, gèrent 5 voix. Il existe maintenant des cartes-son gérant même le 7.1 ! Cela ne sert que pour les disques Vidéo, ce système est comparable aux ensembles 5.1 de Home Cinéma. Il suffit juste de brancher 3 paires d'enceintes différentes. Il est aussi possible de brancher ses enceintes via la sortie numérique de sa carte son, sur un ampli 5.1 par exemple.

(1)          Le DSP

Chaque carte son possède son processeur : le dsp (Digital Signal Processor). Cette puce transcrit les signaux numériques du processeur et les transforme en sons audibles. C'est aussi lui qui distribue les différents sons sur les sorties. Le dsp va donc prendre en charge la plupart des calculs audio, le reste sera laissé au processeur de l'ordinateur. Plus le dsp est puissant, moins le cpu de l'ordinateur travaille.

(2)          LE SON INTÉGRÉ

Beaucoup de cartes mères intègrent maintenant les composants de la carte son. Les chipsets intégrés ont fait d'énormes progrès et restent tout à fait acceptables. Parmi les chipsets intégrés, realtech, intel et nvidia sortent du lot que ce soit en termes de qualité d'écoute ou de performances : nvidia, via ses chipsets Nforce, propose un très bon apu (audio processing unit), et intel a notablement amélioré le sien en intégrant la technologie dénommée High définition audio.

(3)          HIGH DÉFINITION AUDIO

Cette technologie vise à reléguer l'ac 97 (norme utilisée par presque tous les anciens chipsets son intégrés, hormis ceux utilisant un chipset Nforce 2 et supérieurs). Elle supporte le son 7.1 (ce qui n'était le cas que sur de rares chipsets avec l'AC 97) et le son 24 bit à 192 KHz.

(4)          LES CONNECTEURS INTERNES

Outre des connecteurs externes, toutes les cartes sons disposent au moins de deux entrées internes : une entrée ligne ainsi qu'une entrée pour connecter le lecteur de cdrom pour les cd audio. Ensuite, cela dépend de la carte son, comme les entrées spdif (lecteur de DVD), entrée auxiliaire (par exemple la sortie d'une carte d'acquisition).

c)   FORMATS

Un disque audio exploite des données non compressées. La musique est numérisée au rythme de 44100 échantillons par secondes, chacun de ces échantillons étant codé sur 16 bits (2 octets) et en stéréo. Cela donne un total de 176 ko pour une seconde de musique, ou environ 10 Mo pour une minute. Les formats de compression permettent de diviser cette quantité de données par un facteur variant de 8 à 15, avec une perte de qualité minime.

Tous ces algorithmes de compression fonctionnent sur le même principe : éliminer les fréquences que l'oreille humaine ne perçoit pas du tout, ou très peu, et niveler les fréquences proches les unes des autres à des valeurs identiques de façon à accroître la compression. Ce sont des algorithmes dits "destructifs". Autrement dit, la conversion d'un fichier audio compressé à partir d'un cd audio à nouveau en format cd audio, les données résultantes ne seront pas les mêmes que celles du fichier originel. Selon les formats, la compression pourra être plus ou moins importante. Elle est définie par ce que l'on appelle le débit, c'est-à-dire le flux d'informations par seconde de musique. Il peut osciller de 32 kbps (kilobits par seconde) à 320 kbps.

(1)          LE MP3

Conçu conjointement par l'institut Fraunhofer et Thomson, standardisé dès 1992, le mp3 est un dérivé de la compression sonore utilisé pour les vidéos au format mpeg-1 (mp3 signifie d'ailleurs mpeg-1 audio layer 3).

Il s'agit du format qui offre le panel de paramétrage le plus important. On peut en effet définir un débit ("bitrate") allant de 32 à 320 kbps. À partir de 128 Kbps, la qualité audio devient suffisante pour encoder des chansons. À 192 Kbps, la qualité est similaire à celle d'un CD audio. À ce taux de compression, une minute de musique équivaut à 1,4 Mo de données. Mais il est également possible d'opter pour un débit variable dit vbr (Variable Bit Rate). Dans ce cas, l'encodeur augmentera le taux de compression sur les passages musicaux moins complexes, ce qui diminuera légèrement la taille du fichier final. Le gain dépend du type de morceau. Le gros avantage du mp3 demeure sa compatibilité avec l'ensemble des baladeurs audionumériques, mais aussi certaines chaînes hi-fi, autoradios et lecteurs de dvd de salon. Quasiment universel, il figure sur tous les sites de téléchargement gratuit. En revanche, ce format montre des faiblesses au niveau de la restitution des fréquences aiguës et se montre donc moins adapté à la musique classique. Parmi les logiciels gratuits encodant en MP3(WinAmp).

Il existe plusieurs algorithmes d'encodage mp3, le "fraunhofer" étant le plus répandu et le "lame" le plus efficace, ce dernier étant supporté notamment par cdex et mymp3 pro de Pinnacle.

(2)          LE MP3 PRO

Le mp3 pro a pour but d'améliorer la principale lacune du mp3 au niveau des fréquences élevées. Ainsi, si le premier supprime purement et simplement les fréquences situées au-delà d'un spectre défini par le taux de compression, le second essaie, autant que faire ce peu, de conserver certaines de ces hautes fréquences qui amélioreront la qualité d'écoute. Ainsi à un débit de 96 kbps, le mp3 pro est légèrement plus efficace que le mp3 à 128 kbps, d'où un gain de poids de 25%. Plus le débit sera faible, et plus le gain sera élevé. Et en corollaire, avec un débit supérieur ou égal à 192 kbps, la différence apparaît quasi imperceptible. La qualité cd en mp3 pro est obtenue à 96 kbps, soit 720 ko pour une minute. Toutefois,  il n'existe pas d'encodeur gratuit supportant le mp3 pro.

(3)          LE WMA

Lancé en 1999 par Microsoft, le wma (Windows Media Audio) n'a eu pour but que de contrer l'essor du mp3. Exploitant plus efficacement les caractéristiques de l'oreille humaine au niveau du spectre audible, le wma parvient à supprimer les fréquences réellement inutiles tout en conservant certaines hautes fréquences qui ont une influence sur la qualité sonore. L'algorithme de compression, relativement efficace, permet de conserver une qualité équivalente à un cd audio avec un débit de 128 kbps, soit 1 Mo pour une minute de chanson.
Totalement gratuit, le wma a en plus l'avantage de disposer d'un encodeur intégré au lecteur Windows Media Player. Une façon efficace d'assurer la diffusion de ce support. D'autant que ce format est lié à une gestion pointue des droits d'auteur (DRM ou Digital Right Management) qui permet de définir par exemple une durée de vie limitée pour les fichiers ou d'interdire les possibilités de gravure. C'est pourquoi il est utilisé par certains sites de musique en téléchargement. De nombreux baladeurs audionumériques supportent également le wma et des sharewares réputés tels WinAmp permettent d'encoder dans ce format.

(4)          L'AAC

l'aac (Advanced Audio Coding) n'est pas un format développé par Apple mais par un consortium au sein duquel se retrouvent l'institut Fraunhofer (le père du MP3), Sony ou encore Dolby. l'aac est sans aucun doute l'algorithme de compression le plus efficace. Contrairement au mp3 et au wma, il ne s'appuie pas sur le mpeg-1 mais sur le mpeg-4 (format à l'origine du DivX). Ce choix semble avoir porté ses fruits puisque cela lui permet de disposer d'un meilleur compromis entre le taux de compression et la qualité sonore. Ainsi en aac, on obtient l'équivalent d'une qualité cd audio avec un débit de seulement 96 kbps. À cela s'ajoute, comme pour le wma, des propriétés de gestion des droits d'auteur (DRM) et la possibilité de gérer des sons sur 48 canaux différents, ce qui le rend apte à encoder des dvd audio ou vidéo en conservant la spatialisation sonore d'origine (les six canaux du Dolby Digital par exemple), bien que cette possibilité ne soit pour l'heure pas vraiment exploitée. On retrouve l' aac sur le site de musique en ligne iTunes d'Apple et dans son baladeur ipod. Mais il est également intégré à des logiciels tel WinAmp.

(5)          L'OGG VORBIS

L'ogg vorbis est au format de compression audio ce que Linux est aux systèmes d'exploitation. Il s'agit en effet d'un format "ouvert" dont les codes source sont publics et peuvent être adaptés et modifiés par tout un chacun. Il n'en reste pas moins un format assez efficace. À 128 kbps, on atteint le niveau de qualité d'un cd Audio (1 Mo pour 1 minute). La structure de compression du format ogg est par ailleurs sensiblement différentes des mp3, wma et autres aac. Il segmente les sources audios en paquets successifs, l'algorithme de compression agissant dans un premier temps sur chaque paquet indépendamment des autres. Cela lui permet de ne pas avoir vraiment de faiblesse sur certaines fréquences et de conserver la même qualité quel que soit le type de musique.

À cela s'ajoute des fonctions de polyphonie permettant de restituer jusqu'à 255 canaux son. La structure en paquet le rend en plus bien adapté à une utilisation en diffusion continue (streaming) sur l'internet, notamment pour les radios en ligne. Ouvert, le ogg vorbis devrait rapidement évoluer et peut-être se rapprocher de l'aac en termes de débit. Signalons par ailleurs que la compatibilité descendante est assurée, un fichier ogg vorbis quelle que soit la version de son encodeur peut être lu par un lecteur plus ancien. (de nombreux encodeurs et lecteurs sont compatibles avec l'OGG).

(6)          TABLEAU RÉCAPITULATIF

 

Format	Débit qualité CD	Poids 1 Mn audio	Taille fichier/ 4 Mn	Polyphonie
MP3	192 Kbps	1,4 Mo	5,6 Mo	Stéréo
MP3 Pro	96 Kbps	720 Ko	2,8 Mo	Stéréo
WMA	128 Kbps	1 Mo	4 Mo	Stéréo
AAC	96 Kbps	720 Ko	2,8 Mo	48 canaux
OGG Vorbis	128 Kbps	1 Mo	4 Mo	255 canaux