Signal analogique et numérique
Objectifs
- Distinguer un signal analogique d'un signal numérique.
- Comprendre le principe de la conversion analogique-numérique (CAN).
- Identifier des exemples concrets de signaux dans la vie quotidienne.
Introduction
Imaginez que vous envoyiez un message vocal à un ami. Votre voix voyage sous forme d'ondes sonores, c'est un signal analogique. Mais quand vous envoyez ce même message par SMS, il est transformé en une suite de 0 et de 1, c'est un signal numérique. Ces deux mondes cohabitent dans tous nos appareils électroniques. Comment passe-t-on de l'un à l'autre et pourquoi ?
Comment les signaux analogiques et numériques permettent-ils la transmission d'informations, et quels sont leurs avantages et inconvénients respectifs ?
Le signal analogique : continu et variable
Un signal analogique est un signal qui varie de manière continue dans le temps. Cela signifie qu'il peut prendre une infinité de valeurs différentes entre deux points. On peut le représenter par une courbe lisse et continue. Un exemple très concret est le son : quand tu parles, les vibrations de tes cordes vocales créent des ondes de pression dans l'air. Ces ondes sont captées par un microphone qui les transforme en un signal électrique dont la tension varie exactement comme l'onde sonore. Autre exemple : l'aiguille d'un vieux thermomètre à alcool monte et descend de façon continue avec la température. Les signaux analogiques sont très fidèles à la réalité physique qu'ils représentent, mais ils ont un défaut majeur : ils sont sensibles aux perturbations (comme le bruit sur une ligne téléphonique ancienne) et se dégradent lorsqu'on les copie ou qu'on les transmet sur de longues distances.
Points clés
- Variation continue et infinie de valeurs.
- Représenté par une courbe lisse.
- Fidèle à la réalité mais sensible aux perturbations et au bruit.
- Exemples : son, température, lumière naturelle, tension d'un microphone.
Le signal numérique : discret et codé
Contrairement au signal analogique, un signal numérique ne varie pas de façon continue. Il est discret, c'est-à-dire qu'il ne peut prendre qu'un nombre limité de valeurs bien définies, à des instants précis. Le système numérique le plus courant est le système binaire, qui n'utilise que deux valeurs : 0 et 1 (appelés 'bits'). Pour représenter un son ou une image de façon numérique, on va donc l'échantillonner : mesurer sa valeur à intervalles réguliers très rapprochés, puis quantifier cette valeur, c'est-à-dire l'arrondir à la valeur binaire la plus proche. C'est le processus de conversion Analogique-Numérique (CAN). Par exemple, la musique sur un CD est un signal numérique : le son original a été échantillonné 44 100 fois par seconde et chaque mesure a été convertie en une série de 0 et de 1. L'énorme avantage du numérique est sa robustesse : les 0 et les 1 sont faciles à régénérer, à copier sans perte et à transmettre sans que le bruit ne dégrade l'information (tant qu'on distingue un 0 d'un 1).
Points clés
- Variation discrète (valeurs limitées à des instants précis).
- Codé le plus souvent en binaire (0 et 1).
- Processus de conversion : échantillonnage et quantification (CAN).
- Robuste, facile à stocker, copier et transmettre sans dégradation.
Applications pratiques
Dans notre quotidien, les deux types de signaux coexistent et sont convertis en permanence. Prenons l'exemple d'un appel vidéo sur smartphone : ta voix (analogique) est captée par le micro. Un convertisseur Analogique-Numérique (CAN) à l'intérieur du téléphone la transforme en données numériques (0 et 1). Ces données sont envoyées via internet. Chez ton correspondant, le téléphone reçoit les données numériques et utilise un convertisseur Numérique-Analogique (CNA) pour les retransformer en signal électrique analogique, qui fait vibrer le haut-parleur pour recréer le son de ta voix. Même principe pour l'image de la caméra. Autres exemples : une télécommande infrarouge envoie des signaux numériques (des impulsions de lumière) pour commander la TV. Un disque vinyle est un support analogique (le sillon est une copie physique de l'onde sonore), tandis qu'un fichier MP3 est numérique. La transition du monde analogique (radio FM, télévision hertzienne ancienne) vers le numérique (DAB+, TNT) a permis d'améliorer la qualité et d'offrir plus de chaînes.
Points clés
- Les appareils modernes utilisent des convertisseurs CAN et CNA en permanence.
- Exemples : communication mobile, appel vidéo, télécommande.
- Transition des médias (radio, TV) de l'analogique vers le numérique.
- Le numérique domine pour le stockage et la transmission longue distance.
À retenir
Un signal analogique est continu et peut prendre une infinité de valeurs, comme un son naturel. Un signal numérique est discret, codé en binaire (0 et 1), et résulte d'une conversion (CAN) par échantillonnage et quantification. Si l'analogique est fidèle mais sensible aux perturbations, le numérique est robuste et facile à traiter, ce qui explique son omniprésence dans les technologies modernes de communication. Les deux sont complémentaires et reliés par des convertisseurs.
- Un signal analogique est continu, un signal numérique est discret (0/1).
- La conversion d'analogique vers numérique permet de stocker et transmettre l'information sans dégradation.
- Nos appareils (téléphones, ordinateurs) utilisent constamment des convertisseurs CAN et CNA pour communiquer.
