Exercice Sous-partie 3 - Acquisition et codage de l'image · Bac Sciences de l'Ingénieur Métropole 2025 (sujet 1)

Partie 1 - Sciences de l'ingénieur

Drone de prises de vues sous-marines

L’étude porte sur un drone submersible permettant de faire des prises de vues sous-marines en haute qualité jusqu’à une profondeur de 150 m, dans une plage de température de -5°C à +35°C. Ce drone embarque une batterie qui lui confère une autonomie importante. Utilisé dans de nombreux domaines tels que l’aquaculture, la défense, les énergies offshore ou l’inspection de navires, il permet aux utilisateurs de rester à la surface de l’eau tout en réalisant des inspections sous-marines.

Le drone est relié par un câble extra-souple à un module de surface (figure 1). Ce câble transmet de manière bi-directionnelle les informations liées au contrôle du drone et à la prise de vue.

Un module de surface est intégré dans l’enrouleur du câble et est connectable, via une liaison WiFi, à un terminal mobile (Android ou iOS) sur lequel une application dédiée réalise l’interface homme-machine permettant:

la transmission des images et la visualisation en temps-réel;

le pilotage du drone.

Le pilotage du drone et sa stabilité sont réalisés au moyen de quatre propulseurs illustrés à la figure 2:

deux propulseurs assurent la poussée longitudinale (vers l’avant ou l’arrière) avec une répartition modulable entre la droite et la gauche;

un propulseur monté dans un carénage traversant assure la correction latérale vers la droite ou vers la gauche;

le propulseur vertical, monté également dans un carénage traversant, assure la propulsion vers le haut ou vers le bas.

Chaque propulseur est constitué d’une hélice montée en prise directe sur un moteur électrique asservi en vitesse.

Le diagramme partiel des exigences du drone sous-marin est représenté sur la figure 3.

Sous-partie 3: Enregistrement des prises de vues sous-marines

L'objectif de cette sous-partie est d'analyser la gestion de la durée d'enregistrement de la caméra et l'affichage de cette durée dans l'interface utilisateur.

Une image au format numérique est caractérisée par:

sa définition avec: définition = nombre de pixels en hauteur × nombre de pixels en largeur;

sa taille avec: taille de l'image = définition × profondeur de couleur.

Le constructeur donne les caractéristiques de la caméra présentées figure 11:

Caméra

Définition en mode Full HD

1920 × 1080

Définition en mode HD

1280 × 720

Profondeur de couleur

24 bits

Figure 11: caractéristiques de la caméra du drone

Question 1.12

À l'aide des données de la figure 11, montrer par le calcul que la taille d'une image en full HD est d'environ 50 millions de bits.

La « profondeur de couleur » est un nombre de bits qui conditionne le nombre de couleurs distinctes que peut prendre chaque pixel dans l'image.

Question 1.13

Pour une profondeur de couleur de 24 bits, indiquer combien de bits sont disponibles pour coder l'intensité de chacune des trois couleurs de base (rouge, vert, bleu). En déduire le nombre de niveaux d'intensité qui peuvent être distingués pour chaque couleur de base.

Une vidéo est constituée d'images défilant suffisamment rapidement (30 images par seconde) pour que l'œil humain ne perçoive pas de saccades. Les fichiers sont enregistrés au format MP4, qui utilise un procédé mathématique complexe pour compresser la vidéo (taille finale divisée par 20), sans dégrader la qualité perçue.

Pour rappel:

1 Giga-octet (Go) = 1024 Mega-octets (Mo)

1 Mega-octet (Mo) = 1024 kilo-octets (ko)

1 kilo-octet (ko) = 1024 octets

Question 1.14

Dans le mode Full HD, calculer la taille en Giga-octets du fichier MP4 obtenu lors d'un parcours-type d'une durée de 30 minutes.

Pour la suite, la taille de la vidéo est de:

15,6 Go en mode Full HD;

7 Go en mode HD.

Le module de surface permet d'exploiter (télécharger ou visualiser en direct) la vidéo prise par le drone sous-marin.

Question 1.15

Dans le mode Full HD, calculer le nombre de parcours-type de 30 minutes que l'on peut stocker sur la carte SD de 64 Go.